2025年物理新高考備考2025年（版）物理《三維設(shè)計(jì)》一輪總復(fù)習(xí)（提升版）實(shí)驗(yàn)十八　用油膜法估測油酸分子的大小

實(shí)驗(yàn)十八用油膜法估測油酸分子的大小考情調(diào)研命題特征用油膜法估測油酸分子的大小實(shí)驗(yàn)在新

高考中考查較少，在2023年浙江6月選

考以選擇題的方式進(jìn)行了考查；2023年

北京卷以填空題的形式考查了本實(shí)驗(yàn)1.考操作：油酸溶液的配制

及操作步驟。2.考數(shù)據(jù)：計(jì)算油膜的面

積，分子直徑的計(jì)算及誤差

分析小娜和小問同學(xué)組成的小組對(duì)“用油膜法估測油酸分子的大小”的實(shí)

驗(yàn)進(jìn)行了如下探究。（1）油酸是一種脂肪酸，當(dāng)把一滴用酒精稀釋過的油酸滴在水面上

時(shí)，酒精溶于水并很快揮發(fā)，油酸會(huì)在水面上散開，形成一層

油膜，如下圖甲所示。油膜面積最大且穩(wěn)定時(shí)，可近似認(rèn)為是如

下圖乙所示的單層油酸分子油膜，若把油酸分子視為球體，則單

分子油膜的厚度近似等于油酸分子的直徑。測量出一滴油酸酒

精溶液中所含純油酸的體積V和它在水面上攤開的油膜面積S，

就可以估算出油酸分子的直徑d＝

?。

【實(shí)驗(yàn)原理】

【實(shí)驗(yàn)步驟】（2）取純油酸0.6mL注入1000mL的容量瓶內(nèi)，然后向瓶中加入酒

精，直到液面達(dá)到1000mL的刻度線為止，搖動(dòng)容量瓶使油酸

在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液。（3）用滴管吸取制得的溶液逐滴向量筒滴入50滴，量筒中的溶液體

積增加了1.0mL。（4）將一滴油酸酒精溶液滴入撒有爽身粉且足夠大的盛水淺盤中，

油酸在水面展開。（5）待油膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上，并在

玻璃板上描下油膜的輪廓。（6）將畫有油膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，如圖丙所示，每個(gè)正

方形小方格的邊長為25mm。（7）求面積時(shí)以坐標(biāo)紙上的小方格為單位計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)

數(shù)，不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè)，則圖丙中油膜的面

積為

m2；每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體

積是

m3；根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估算出油酸分子的直徑

是

m。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）4.4×10－2

1.2×10－11

2.7×10－10

【數(shù)據(jù)處理】

（8）小問同學(xué)發(fā)現(xiàn)小組最終得到的結(jié)果比大多數(shù)其他小組的結(jié)果大

一些，對(duì)出現(xiàn)這種結(jié)果的原因下列說法可能正確的是

?

（填正確選項(xiàng)前字母）。A.將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進(jìn)行計(jì)算B.計(jì)算油膜面積時(shí)，將所有不完整的方格作為完整方格處理C.計(jì)算油膜面積時(shí)，只數(shù)了完整的方格數(shù)D.水面上爽身粉撒得較多，油膜沒有充分展開ACD

【誤差分析】

1.數(shù)據(jù)處理

（2）計(jì)算油膜的面積S：以邊長為1cm的正方形為單位，計(jì)算輪廓

內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，大于半個(gè)的算一個(gè)，不足半個(gè)的舍去。

2.注意事項(xiàng)（1）在水面上撒爽身粉時(shí)，注意不要觸動(dòng)淺盤中的水。（2）在有機(jī)玻璃板上描繪輪廓時(shí)動(dòng)作要輕而迅速，眼睛視線要始

終與玻璃垂直。（3）油酸酒精溶液配制后不要長時(shí)間放置，以免改變濃度，產(chǎn)生

誤差。（4）注射器針頭高出水面的高度應(yīng)在1cm之內(nèi)。當(dāng)針頭靠水面很

近（油酸未滴下之前）時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)針頭下方的粉層已被排

開，是由針頭中酒精揮發(fā)所致，不影響實(shí)驗(yàn)效果。（5）本實(shí)驗(yàn)只要求估算油酸分子的大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)量級(jí)符合要

求即可。在“用油膜法估測油酸分子大小”的實(shí)驗(yàn)中，具體操作如下：①取油酸1.0mL注入2500mL的容量瓶內(nèi)，然后向瓶中加入酒精，直

到液面達(dá)到2500mL的刻度為止，搖動(dòng)瓶使油酸在酒精中充分溶解，

形成油酸酒精溶液；②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，記錄滴入的滴數(shù)，直到達(dá)到

1.0mL為止，恰好共滴了100滴；③在邊長約40cm的淺水盤內(nèi)注入約2cm深的水，將細(xì)爽身粉均勻地

撒在水面上，再用滴管吸取油酸的酒精溶液，輕輕地向水面滴一滴溶

液，酒精揮發(fā)后，油酸在水面上盡可能地散開，形成一層油膜，膜上

沒有爽身粉，可以清楚地看出油膜輪廓；④待油膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上繪出油膜的形狀；⑤將畫有油膜形狀的玻璃板放在邊長為1.0cm的方格紙上。（1）利用上述具體操作中的有關(guān)數(shù)據(jù)可知一滴油酸酒精溶液含純油

酸體積為

m3，求得的油酸分子直徑為

?

m（此空保留1位有效數(shù)字）。4×10－12

4×10－10

（2）關(guān)于本實(shí)驗(yàn)下列說法正確的有

（填選項(xiàng)前字母）。A.油膜中含有大量未溶解的酒精，會(huì)使分子直徑的計(jì)算結(jié)果偏大B.若油酸沒有充分散開，會(huì)使分子直徑的計(jì)算結(jié)果偏小C.計(jì)算油膜面積時(shí)舍去了所有不足一格的方格，會(huì)使分子直徑的計(jì)算結(jié)果偏小D.在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液時(shí)，滴數(shù)少記了幾滴，會(huì)使分子直徑的計(jì)算結(jié)果偏大D

05跟蹤訓(xùn)練·鞏固提升1.在“用油膜法估測油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中：（1）以下操作不正確的是

（填選項(xiàng)前字母，下同）；A.直接將一滴油酸滴到水面上B.向淺盤中倒入2cm左右深的水，均勻地撒上爽身粉C.油膜穩(wěn)定后將玻璃板蓋到淺盤上畫出油膜輪廓A

1234567解析：油酸濃度太大且不溶于水，直接將一滴油酸滴到水面上不能形成單分子油層，故A錯(cuò)誤；為了便于觀察油酸在水面擴(kuò)散的面積，在水面均勻撒上爽身粉，故B正確；為了定量測出油酸擴(kuò)散面積，用帶方格的玻璃板蓋到淺盤上畫出油膜輪廓，故C正確。1234567（2）前面正確操作后，某同學(xué)將油酸酒精溶液滴到均勻撒好爽身

粉的水面上時(shí)油膜的面積會(huì)

（填選項(xiàng)前字母）；A.變大B.變小C.先變大后變小解析：酒精溶于水，油酸酒精溶液滴到水中在酒精的作用下形成單分子油膜，隨后酒精揮發(fā)油膜的面積又縮小，故選C。C

1234567（3）不同實(shí)驗(yàn)小組向水面滴入一滴油酸酒精溶液時(shí)得到如圖A、

B、C的油膜形狀，做該實(shí)驗(yàn)最理想的是

（填選項(xiàng)下面

字母）。解析：爽身粉很薄，容易被油酸酒精溶液沖開，做該實(shí)

驗(yàn)最理想的是近似圓形，故選C。C

1234567

理想模型法1234567

12345673.（1）如圖1反映“用油膜法估測分子的大小”實(shí)驗(yàn)中的4個(gè)步驟，

將它們按操作先后順序排列應(yīng)是

（用符號(hào)表示）；bcad

1234567解析：用“用油膜法估測分子的大小”的實(shí)驗(yàn)步驟為：

配制油酸酒精溶液→測定一滴油酸酒精溶液的體積→準(zhǔn)備淺

水盤→形成油膜→描繪油膜邊緣→測量油膜面積→計(jì)算分子

直徑。因此操作先后順序排列應(yīng)是bcad。1234567（2）在做“用油膜法估測分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，將油酸溶于酒

精，其濃度為每1000mL溶液中有0.6mL油酸。用注射器測得

1mL上述溶液有75滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待水

面穩(wěn)定后，畫出油膜的形狀。如圖2所示，坐標(biāo)紙中正方形方

格的邊長為1cm，試求：1234567①油酸膜的面積是

cm2；②每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是

?m3；③按以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估測出油酸分子的直徑是

m。

（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）134（132～136均可）

8×10－12

6×10－10

1234567解析：①圖中油膜中大約有134個(gè)小方格，則油酸膜的面積為S

＝134×12cm2＝134cm2。②每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積為

③油酸分子的直徑為

1234567（3）若阿伏加德羅常數(shù)為NA，油酸的摩爾質(zhì)量為M。油酸的密度

為ρ。則下列說法正確的是

?。A.1kg油酸所含有分子數(shù)為ρNAB

1234567

12345674.在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)操作如下：

①取1.0mL油酸配成250mL油酸酒精溶液；

②用滴管吸取1.0mL油酸酒精溶液逐滴滴入量筒，全部滴完共

20滴；③在邊長約10cm的正方形淺盤內(nèi)注入適量的水，將爽身粉均勻地

撒在水面上，用滴管滴入一滴溶液；④待油膜形狀穩(wěn)定后，將繪有方格的玻璃板放在淺盤上，繪出油膜的輪廓（如圖所示），每個(gè)方格的邊長為1.0cm。

1234567（1）該實(shí)驗(yàn)中一滴油酸酒精溶液含

mL油酸；2×10－4

解析：該實(shí)驗(yàn)中一滴油酸酒精溶液含純油酸的體積為（2）由上述數(shù)據(jù)估算得到油酸分子直徑的數(shù)量級(jí)約為

?

m；10－8

解析：油膜的面積約為S＝55×12×10－4m2＝5.5×10－3m2油酸分子直徑約為

故油酸分子直徑的數(shù)量級(jí)約為10－8m。1234567（3）已知油酸分子的直徑數(shù)量級(jí)為10－10m，該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生

偏差的原因可能是

?

?油酸膜沒有完全展開，形成的不是單分子

油膜層

解析：已知油酸分子的直徑數(shù)量級(jí)為10－10m，該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生偏差的原因可能是：油膜沒有完全展開，形成的不是單分子油膜層。1234567

可知要測定阿伏加德羅常數(shù)，還需要知道油酸的摩爾體積。故選B。（4）用油膜法測出油酸分子的直徑后，要測定阿伏加德羅常數(shù)，

還需要知道油酸的

（填選項(xiàng)前字母）。A.摩爾質(zhì)量B.摩爾體積C.質(zhì)量D.體積B

12345675.在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中。（1）該實(shí)驗(yàn)中的理想化假設(shè)是

（填選項(xiàng)前字母）。A.將油膜看成單分子層油膜B.不考慮各油酸分子間的間隙C.不考慮各油酸分子間的相互作用力D.將油酸分子看成球形ABD

解析：用油膜法測量分子的直徑時(shí)，不考慮分子間的間

隙，將油膜看成單分子油膜層，以及將油酸分子看成球形。

故選A、B、D。1234567（2）實(shí)驗(yàn)中使用的是油酸酒精溶液，其中酒精的作用是

?。A.使油酸的油膜邊界輪廓清晰B.使油酸的顏色更加透明C.有助于測量一滴油酸的體積D.對(duì)油酸溶液起到稀釋作用D

解析：實(shí)驗(yàn)中使用的是油酸酒精溶液，其中酒精的作用是對(duì)油酸溶液起到稀釋作用。故選D。1234567（3）測量一滴油酸酒精溶液的體積時(shí)，為了減小誤差而巧用的方

法是

?。A.控制變量法B.建模法C.累積法D.歸納法C

解析：測量一滴油酸酒精溶液的體積時(shí)，先是測量多滴溶液的

總體積，然后以總體積比總滴數(shù)，可知為了減小誤差而巧用

的方法是累積法。故選C。12345676.在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)步驟如下：a.將1mL油酸配制成1000mL油酸酒精溶液；b.用小注射器取一段油酸酒精溶液，并將油酸酒精溶液一滴一滴地

滴入量筒中，直到1mL時(shí)一共滴入50滴；c.向淺盤中倒入約2cm深的水，并將爽身粉均勻地撒在水面上；d.用注射器在水面上滴一滴配制好的油酸酒精溶液；e.待油膜的形狀穩(wěn)定后，將帶有坐標(biāo)方格的玻璃板放在淺盤上，并用彩筆在玻璃板上描出油膜的形狀，如圖所示。1234567（1）每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是

mL；2×10－5

解析：

每滴純油酸的體積

（2）已知每一小方格的邊長為1cm，則油膜面積為

?

cm2；61（60～62

均可）

解析：多于半個(gè)的方格算一個(gè)，少于半個(gè)的方格舍去，可得油膜面積為S＝61×1cm2＝61cm2。1234567（3）根據(jù)上述數(shù)據(jù)得出油酸分子的直徑是

m（保留1位

有效數(shù)字）；3×10－9

解析：油酸分子的直徑

12345677.在“用油膜法估測油酸分子大小”的實(shí)驗(yàn)中，所用的油酸酒精溶液

的濃度為每1000mL溶液中有純油酸0.5mL，用注射器測得1mL上

述溶液有80滴，把1滴該溶液滴入撒有爽身粉的盛水淺盤中，待水

面穩(wěn)定后，得到油膜的輪廓形狀和尺寸如圖所示，圖中正方形格的

邊長為1cm。1234567

8.8×10－10

（1）油酸分子的直徑是

m。（結(jié)果保留2位有效

數(shù)字）1234567

1234567（2）某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，該小組四個(gè)同學(xué)都發(fā)生了一個(gè)操作錯(cuò)誤，導(dǎo)致

最后所測分子直徑偏大的是

（填選項(xiàng)前字母）。A.甲同學(xué)在計(jì)算注射器滴出的每一