高三物理第二轮考点专题复习20.

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1、 第四单元 实验：用油膜法 估测分子的大小 一、实验目的 1用油膜法估测分子的大小 2学会间接测量微观量的方法 二、实验原理 实验采用使油酸在水面上形成一层单分子 油膜的方法估测分子的大小当把一滴用 酒精稀释过的油酸酒精溶液滴在水面上时 ，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于 水，并很快挥发，在水面上形成如图1所 示形状的一层纯油酸薄膜如果算出一定 体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的 面积，即可算出油酸分子的大小用V表 示一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积， 用S表示单分子油膜的面积，用d表示分 子的直径，如图2所示，则：. 三、实验器材 配制好的油酸酒精溶液、浅盘、痱子粉( 或石膏粉)、注射器

2、(或滴管)、量筒、玻璃 板、彩笔、坐标纸 (二)形成油膜并测出其面积 3往边长约为 30 cm40 cm的浅盘中 倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉或石 膏粉均匀地撒在水面上 4用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴 配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上 慢慢散开，形成单分子油膜 5待油酸薄膜形状稳定后，将一块较 大 的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油配薄膜 的形状画在玻璃板上 6将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐 标纸 上，算出油酸薄膜的面积 根据上面记录 的数据，完成以下表格内 容. 实验 次数 量筒内增加1 mL 溶液时的滴数 轮廓内的 小格子数 轮廓 面 积 S 1 2 实验 次数 一滴纯油酸

3、的 体积V 分子的大小 (m) 平均 值 1 2 五、注意事项 1实验前，必须将所有的实验用具擦洗 干净，实验时，吸取油酸、酒精和溶液的 移液管要分别专用，不能混用否则会增 大实验误差 2痱子粉和油酸的用量都不可太大，否 则不易成功 3油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜 不宜长时间放置 4浅盘中的水离盘口面的距离应较 小， 并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形 状，画线时视线应 与板面垂直 5在水面撒痱子粉后，再不要触动盘 中 的水 6利用坐标纸 求油膜面积时 ，以边长 1 cm的正方形为单 位，计算轮廓内正方形 的个数，不足半格的舍去，多于半格的算 一个 2油滴的体积V 用累积法测油滴的体

4、积先测出1 mL的 油酸酒精溶液的滴数，从而计算出一滴油 酸酒精溶液的体积再用油酸的浓度算 出油滴的体积 3油膜的面积S 用坐标纸 ，测出形状不规则 油膜的面积 数出不规则图 形的轮廓包围的方格数 ，计算方格数时，不足半格的舍去，多 于半格的算一个，方格边长 的单位越小 ，这种方法求出的面积越精确 【例1】 用油膜法估测油酸分子的大小 ，实验 器材有：浓度为0.05%(体积分数) 的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1 mL的量 筒、盛有适量清水的4550 cm2浅盘、痱 子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐 标纸 (1)下面是实验 步骤，请填写所缺的步骤 C A用滴管将浓度为0.05%油酸酒精溶液

5、一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1 mL 油酸酒精溶液时的滴数N. B将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上， 用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液 ，从低处向水面中央一滴一滴地滴入，直 到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁 接触为止，记下滴入的滴数n. C_. D将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐 标纸 上，以坐标纸 上边长为 1 cm的正方 形为单 位，计算轮廓内正方形的个数， 算出油酸薄膜的面积S. (2)用已给的和测得的物理量表示单个油 酸分子的直径大小_(单位：cm) 【例2】 在做用油膜法估测分子大小的 实验 中，将油酸溶于酒精，其浓度为每 104 mL溶液中有6 mL油酸，用注射器测 得1

6、 mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴 入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻 璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油 酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸 上， 其形状和尺寸如图3所示，坐标中正方形 方格的边长为 1 cm，试求： (1)油酸膜的面积是多少 cm2? (2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体 积是多少？ (3)按以上实验 数据估测出油酸分子的直 径 解析：(1)根据图形，数得格子数为126个 ，那么油膜面积是S1261 cm2126 cm2. 答案：(1)126 cm2 (2)8106 mL (3)6.31010 m 【例3】 利用单分子油膜法可以粗略地 测量油酸分子的大小和阿伏加德罗常数

7、 如果已知体积为 V的一滴油酸在水面上 散开形成的单分子油膜的面积为 S，求这 种油酸分子的直径表达式；如果这种油酸 的摩尔质量为M，密度为，写出阿伏加 德罗常数的表达式 分析：油酸在水面上展开形成单分子油膜 ，油膜厚度等于分子直径大小，把油酸分 子视为一个个紧挨着的小球，根据摩尔体 积和分子体积，可求出1 mol油酸中的分 子个数，即阿伏加德罗常数 高分通道 油膜法测分子直径的原理：(1)油酸在水 面上尽量扩散后形成单分子油膜(2)把 油酸分子简化成小球，认为油酸分子紧密 排列(3)油酸膜的厚度等于分子直径 1某油剂的密度为8102 kg/m3，取这 种油剂0.8 g滴在水面上，最后形成的油

8、 膜最大的面积约为( ) A1010 m2 B104 m2 C1010 m2 D104 m2 答案：B 2油酸分子式是C17H33COOH，其中 _对水有很强的亲和力，故当它 滴入水中时，油酸分子能_在水 中，形成一个_油膜 解析：油酸的化学分子式是C17H33COOH ，它的一个分子可以设想为两部分组成： 一部分是C17H33，它不受水的吸引；另 一部分是COOH，它对水有很强的亲和 力这样，当油酸在水面上时，其中 C17H33部分露出水面，另一部分 COOH则浸在水中，油酸分子直立在水面 上所以，能形成一个单分子层油膜其 中C17H33冒出水面，而COOH部分在 水中如下图4所示，估算油酸

9、分子的最 大长度只需求出这层油膜的厚度即可 答案：COOH 直立 单分子 层 3在用油膜法测量分子的大小的实验 中 ，下列说法正确的是 ( ) A油酸可以用汽油代替，因为汽油也不 溶入水而能溶入酒精 B可以直接用量筒量取一定的油酸酒精 溶液倒在水盘中 C可以用汽油代替酒精，因为油酸能溶 入汽油 D不溶入水的各种油不一定能在较短时 间内在水面上形成单分子油膜 解析：因为汽油易挥发，滴在水面上的汽 油将很快挥发，而且汽油也不象油酸分子 一样一端有亲水性，一端有憎水性，所以 汽油在水面上不易形成单分子油膜，故A 选项错为了使水面上的油酸体积尽量小 ，应该向水中滴上一滴溶液而不是用量筒 倒入，所以B选

10、项错因为汽油不溶于水 ，将油酸汽油溶液滴入水面上时，汽油也 浮在水面上，所以用汽油代替酒精是不合 适的，故C选项错由于各种油的分子不 是都和油酸分子一样有憎水端和亲水端， 有的油分子间有较大的粘连作用，不容易 在水面上分开，所以不一定能在水面形成 单分子油膜故D选项正确 答案：D 4用油膜法测分子直径的实验中，若用 半径为0.5 m的浅圆盘盛水要让油酸在水 面上形成单分子油酸膜，那么油酸滴的体 积的数量级不能大于_ m3. 解析：由于油膜最大面积：SR2 0.25 m2又单分子油膜厚度d1010 m. 油酸体积VSd7.851011 m3 故油酸滴体积的数量级不能大于1011 m3. 答案：1

11、011 5在做“用油膜法估测分子的大小”的实 验时 ，所用的油酸酒精溶液的浓度为a， 测量中，某位同学测得如下数据：测得 体积为 V的油酸酒精溶液共有N滴；油膜 面积为 S，则： (1)用以上物理量的符号表示计算分子直 径大小的公式为：d_. (2)该同学实验 中最终得到的计算结果和 大多数同学的比较，发现 自己所测数据 偏大，则对 出现这 种结果的原因，下列 说法中可能正确的是_ A错误 地将油酸酒精溶液的体积直接作 为油酸的体积进 行计算 B计算油膜面积时 ，错将不完整的方格 作为完整方格处理 C计算油膜面积时 ，只数了完整的方格 数 D水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充 分展开 6体积为

12、1.2103 cm3的油滴在静止的 水面上扩散为4 m2的单分子油膜，假设 分子间是紧密排列的，则可估算出这种 油分子的直径为_，1 mol这种油 的体积为 _，油分子的质量为 _(油的密度为0.8103 kg/m3) 答案：31010 m 8.5106 m3 1.11026 kg 7在用油膜法估测分子的大小实验 中， 已知一滴溶液中油酸的体积为 V，配制的 油酸溶液中，纯油酸与溶液体积之比为 1500,1 mL油酸溶液25滴，那么一滴溶 液的体积是_ mL，所以一滴溶 液中油酸体积为 _ cm3，若实验 中测得结果如下表所示，请根据所给数 据填写出空白处的数值，并与公认的油 酸分子长度值L0

13、1.121010 m做比较 ，并判断此实验 是否符合数量级的要求. 8(2008年江苏卷)设想将1g水均匀分布 在地球表面上，估算1cm2的表面上有多 少个水分子？(已知1mol水的质量为18g ，地球的表面积约为 51014m2，结果保 留一位有效数字) 答案：7103 9(2010年辽宁抚顺模拟)某同学在实验 室做“用油膜法估测分子直径的大小”实验 中，已知油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL.用注射器抽得上 述溶液2 mL，现缓 慢地滴出1 mL溶液， 共有液滴数为50滴把1滴该溶液滴入盛 水的浅盘上，在刻有小正方形坐标的玻 璃板上描出油膜的轮廓(如图5所示)试 问：

14、 (1)这种估测方法是将每个分子视为 _模型，让油酸尽可能地在水面 上散开，则形成的油膜可视为 _ 油膜，这层 油膜的厚度可视为 油分子的 _ (2)右图中油酸膜面积为 22400 mm2；每 一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是 _ mL；根据上述数据，估测出 油酸分子的直径是_ m(最后一 空保留一位有效数字) 答案：(1)球体 单分子 直径 (2)1.2105 51010 10利用油膜法可以粗略测出阿伏加德 罗常数，把密度0.8103 kg/m3的某种 油，用滴管滴出一滴油在水面上形成油膜 ，已知这滴油的体积为 V0.5103 cm3 ，形成的油膜面积为 S0.7 m2，油的摩 尔质量M00.09 kg/mol.若把油膜看成是 单分子层，每个油分子看成球形，那么 ： (1)油分子的直径是多少？ (2)由以上数据可精确测出阿伏加德罗常 数NA是多少？(先列出文字计算式，再代 入数据计算，只要求保留一位有效数字 ) 答案：(1)7.11010 m (2)61023 mol1