高中物理 第1章 第2节 测量分子的大小学案 粤教版选修3-3

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1、第一章第一章 分子动理论分子动理论第二节第二节 测量分子的大小测量分子的大小1理解用油膜法测量分子大小的原理，学会利用宏观量测定微观的数量级的方法 2通过用油膜法测定分子大小的实验，学会用理想化模型来处理实际问题 3通过探究学习培养学生的创新思维和严谨、求实的科学素养1实验器材序号器材名称备注1已稀释的油酸若干毫升体积比为 12002浅盘 1 只30 cm40 cm3注射器(或滴管)1 支4带方格的透明塑料盖板 1 块(续上表)5量筒 1 个6彩色水笔 1 支7痱子粉(或石膏粉)带纱网或粉扑2.实验原理 通过测量某些宏观量的数值来估算分子的大小油膜法是粗测分子大小的一种方法，一般 选油酸(密度

2、小于水，浮在水面)，油酸分子式为 C17H33COOH，它的构成中的羧基COOH 对 水具有很强的亲和力，另一部分C17H33 对水没有亲和力而浮在水面，因此油酸分子会一 个个地直立在水面上形成单分子油膜，将油酸分子视为紧密排列的小球，若测出一定体积的油酸体积及在水面上形成的单分子油膜面面积积，即即可可用用 dVS估估算算出出油油酸酸分分子子的的直直径径大大小小 3实验步骤 (1)用注射器或滴管将老师先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒 内增加一定体积(例如 1 mL)时的滴数，如图所示(2)如图所示，在水平放置的浅盘倒入约 2 cm 深的水，用纱网(或粉扑)将适量痱子粉 轻轻

3、撒在水面上(3)如图所示，用滴管将一滴油酸酒精溶液轻轻滴入水面中央，待油膜形状稳定后，在 浅盘上盖上塑料盖板，用彩笔描出油膜的边缘轮廓4数据处理 (1)将画有油酸薄膜轮廓的塑料盖板放在坐标纸上，如图所示，算出油酸薄膜的面积S.(2)由步骤(1)中的数据计算出每滴油酸酒精溶液体积的平均值，再由油酸酒精溶液的浓度 算出一滴溶液中纯油酸的体积V，根据一滴油酸酸的的体体积积 V 和和薄薄膜膜的的面面积积 S 即即可可算算出出油油酸酸薄薄膜膜的的厚厚度度 dVS，即即油油酸酸分分子子的的大大小小 5注意事项 (1)油酸酒精溶液配制后不要长时间放置，以免改变浓度产生实验误差 (2)实验前应练习好滴法 (3

4、)待测油酸扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：第一是 水面受到油酸滴冲击凹陷后恢复，第二是酒精挥发后液面收缩 (4)当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧面上会残留油酸，可用少量酒精清 洗，并用脱棉擦干，再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁 (5)从盘的中央加痱子粉，使粉自动扩散至均匀，比在水面上撒粉效果好 (6)求油膜面积时以坐标纸上边长为 1 cm 的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数， 不足半个的舍去，多于半个的算一个 (7)本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可1(多选)用油膜法测分子大小时，采用的理想化条件是(AB) A把在水面上尽可能充分散开的

5、油膜视为单分子油膜 B把形成单分子油膜的分子看做紧密排列的球形分子 C把油膜视为单分子油膜，但需考虑分子间隙 D将单分子视为立方体模型 解析：由用油膜法估测分子的大小的实验可知，将体积为V的油膜液滴滴在水面上，形成面积为S的油膜，由此可以估算出油酸分子的直径为d d、 、V V S S 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、d、 、V S

6、、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、A、 、 B. 2在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，准备有以下器材：用酒精稀释过的油 酸、滴管、痱子粉、浅盘及水、玻璃板、彩笔，还缺少的器材有(C) A只有量筒 B只有坐标纸 C量筒和坐标纸 D不再缺仪器 解析：测量 1 滴油酸酒精溶液的体积时，需将注射器内的溶液滴入量筒，而不是滴入 原溶液，以防由于酒精挥发导致浓度降低；形成单分子油膜后，要借助坐标纸测量油膜面 积

7、，故 C 正确 3用油膜法测出分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，只需要知道油滴的(B) A摩尔质量 B摩尔体积 C体积 D密度解解析析：、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、V、 、4 3 d 23、 、 、 、NA、 、Vmol V.、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、NA、 、 、 、 、 、 、 、B. 4在用油膜法测量分子的大小的实验中，下列说法正确的是(D) 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

8、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，而且汽油也不像油酸分子一 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，不容易在水面上散开，所以不一定能在 水面形成单分

9、子油膜，故 D 选项正确 5(多选)油膜法粗略测定分子直径的实验基础是(AB) A把油酸分子视为球形，其直径即为油膜的厚度 B让油酸在水面上充分散开，形成单分子油膜 C油酸分子的直径等于滴到水面上的油酸酒精溶液的体积除以油膜的面积 D油酸分子直径的数量级是 1015 m 解析：油酸在水面上形成单分子油膜，将油酸分子视为球形，其分子直径即为膜的厚度，它等于滴在水面上的纯油酸的体积除以油膜的面积，而酒精已溶于水或挥发，故 A、B 对，C 错，油酸分子直径的数量级为 1010 m，故 D 错6关于分子，下列说法中正确的是(C) A分子是球形的，就像我们平时的乒乓球有弹性，只不过分子非常非常小 B所有

10、分子的直径都相同 C不同分子的直径一般不同，但数量级基本一致 D测定分子大小的方法只有油膜法一种方法 解析：分子的形状非常复杂，为了研究和学习方便，把分子简化为球形，实际上不是 真正的球形，故 A 项错误；不同分子的直径一般不同，但数量级基本一致，为 1010 m， 故 B 错、C 对；油膜法只是测定分子大小的一种方法，还有其他方法，如扫描隧道显微镜 观察法等，故 D 错误 7用油膜法估测分子的直径的实验中，下列操作正确的是(B) A将纯油酸直接滴在水面上 B向量筒中滴 100 滴酒精油酸溶液，读出其体积 C用试管向水面倒油酸溶液少许 D在计算油膜面积时，凡是占到方格的一部分的都计入方格的总数

11、 解析：油酸应先稀释成酒精油酸溶液，然后取一滴溶液滴在浅盘里，目的是形成单分 子油膜，故 A、C 错，B 对；计算油膜面积时应数占到方格一半以上为一个，少于半个忽略， 故 D 错 8 “用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下： A将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去， 多于半个的算一个)，再根据方格的边长求出油膜的面积S. B将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上， 用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上 C用浅盘装入约 2 cm 深的水D用用公公式式 dVS，求求出出薄薄膜膜厚厚度度，即即油油酸酸分分子子的的大大小小 E根据油

12、酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V. 上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完整，请指出：(1) _(2)_ _. 上述实验步骤的合理顺序是_ 解析：在滴入油酸酒精溶液之前，应将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上，这样可 以清楚地看出油酸的轮廓，另外，在实验过程中，必须记下一滴油酸的体积 答案：(1)C 步骤中，要在水面上均匀地撒上痱子粉或石膏粉 (2)实验时，还需要：F.用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入 量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数 CFBAED9将 1 cm3 的油酸溶于酒精，制成 200 cm3 的油酸酒精溶液已知 1 cm3 溶液有 50 滴，现取 1 滴

13、油酸酒精溶液滴在水上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一层单分子薄 层，测出这一薄层面积为 0.2 m2，由此可估算出油酸分子的直径约为_ m.解解析析：、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、V、 、1 50 cm3、 、 0.02 cm3、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、V、 、 V1 200、 、 10、 、 4 cm3、 、 10、 、 10 m3、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、d、 、 510、 、 10 m. 答案：51010 m

14、10在“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用的油酸酒精溶液的浓度为每 1 000 mL 溶液中有纯油酸 0.6 mL，用注射器测得 1 mL 上述溶液为 80 滴，把 1 滴该溶液滴入盛水 的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中 正方形方格的边长为 1 cm.(1)实验中为什么要让油膜尽可能散开？ (2)实验测出油酸分子的直径是多少？(结果保留两位有效数字) 解析：(1)为使油膜在水面上形成单分子油膜(2)、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、120 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、d、 、 、 、 、1 800.6 1 00010、 、 6 m3、 、 120110、 、 4d、 、 、 、 、 、 、 、 d、 、 6.310、 、 10 m、 、 (6.210、 、 10 m、 、 6.410、 、 10 m 、 、 、 、 、 、 ) 答案：(1)为使油膜形成单分子油膜 (2)6.31010 m