《2019年高考物理一轮复习第十三章热学第3讲实验：用油膜法测分子的大小学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019年高考物理一轮复习第十三章热学第3讲实验：用油膜法测分子的大小学案（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 第第 3 3 讲讲 实验：用油膜法测分子的大小实验：用油膜法测分子的大小 微知识 1 实验目的 1估测油酸分子的大小。 2学习间接测量微观量的原理和方法。 微知识 2 实验原理 利用油酸的酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜(如图所示)，将油酸分子看做球 形，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用d 计算出油膜的厚度，其中V V S 为一滴油酸溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积。这个厚度就近似等于油酸分子的直径。 微知识 3 实验器材 盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉、油酸酒精溶液、 量筒、彩笔。 微知识 4 实验步骤 1用滴管(或注射器)将油酸酒精溶液滴入
2、量筒，数出每毫升油酸酒精溶液的滴数，算 出每滴液滴体积的平均值。 2把洗干净的浅盘水平放置，倒入约 2 cm 深的水。用纱网(或粉扑)将适量的痱子粉 (或石膏粉)轻轻撒在水面上。 3用滴管(滴管距离水面约 1 cm)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，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下油酸膜的形状。 4将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓范围内正方形小方格的个数 (不足半格的舍去，多于半格的算一个格)，估测出油膜的面积，估算油酸分子的直径。 5清洗浅盘，擦去玻璃板上的油膜轮廓线，重复做 2 次至 3 次实验。 微知识 5 数据处理 根据上面记录的数据，
3、完成以下两个表格内容。 2 微知识 6 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油酸在水面上形成油膜时先扩散后收缩，要在稳定后再画轮廓。扩散后又收缩的原 因有两个：一是水面受液滴冲击凹陷后又恢复；二是酒精挥发后，油膜回缩。 6滴油酸酒精溶液的滴口应在离水面 1 cm 之内，否则油膜难于形成。 7
4、因为水和油酸都是无色透明的液体，所以要用痱子粉来显示油膜的边界。注意要从 盘的中央加痱子粉。由于加粉后水的表面张力系数变小，水将粉粒拉开，同时粉粒之间又 存在着排斥作用，粉会自动扩散至均匀。这样做，比将粉撒在水面上的实验效果要好；撒 痱子粉后，不要再触动盘中的水。 8当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸。为防止影响下次 实验时油酸的扩散和油膜面积的测量，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去，再用清水冲 洗，这样可保持盘的清洁。 9本实验只要求估算分子的大小，实验结果数量级符合要求即可。 微知识 7 误差分析 1油酸酒精溶液配制后长时间放置，溶液的浓度容易改变，会给实验带来较大误
5、差。 3 2利用小格子数计算轮廓面积时，轮廓的不规则性容易带来计算误差。为减小误差， 不足半个格子的舍去，多于半个格子的算一个。方格边长的单位越小，计算出的面积越精 确。 3测量量筒内溶液增加 1 mL 的滴数时，注意正确的观察方法。 4油膜形状的画线误差。 一、思维辨析(判断正误，正确的画“” ，错误的画“” 。) 1油膜法测分子直径实验的原理关系式为d ，其中V指一滴油酸溶液的体积，S指 V S 油膜的面积。() 2用数格子的方法计算油膜面积时，多于半格的算一个，少于半格舍去。() 二、对点微练 1(实验原理和操作)“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
6、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用公式d 求出薄膜厚度，即油酸分子的大小 V S E根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V (1)上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完全，请指出： _。 _。 (2)上述实验步骤的合理顺序是_。 解析 (1)C 步骤中，要在水面上均匀地撒上细石膏粉或痱子粉。实验中，要有步 骤 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
7、，记下量筒内增 加一定体积时的滴数。 (2)合理顺序为 CFBAED。 答案 (1)见解析 (2)CFBAED 2(数据处理)在做“用油膜法估测分子的大小”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 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，用彩笔在玻璃板上描出油酸的轮 廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和大小如图所示，坐标中正方形方格的边长为 1 cm，求： 4 (1)油酸膜的面积是多少？ (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。
8、解析 (1)根据题图，数得格子数为 129 个，那么油膜 面积是S1291 cm2129 cm2。 (2)根据已知条件可知，1 mL 溶液中有 75 滴，1 滴溶液的体积是 mL。又已知每 104 1 75 mL 溶液中有纯油酸 6 mL，一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是V mL8106 6 1 75 104 mL。 (3)油酸分子的直径为 d cm6.21010 m。 V S 8 106 129 答案 (1)129 cm2 (2)8106 mL (3)6.21010 m 见学生用书 P199 微考点 实验操作和数据处理 核|心|微|讲 本实验中处理数据要注意两点：一是根据体积比计算出一定体积
9、的油酸酒精溶液中纯 油酸的体积；二是计算油膜面积时，必须遵循“数格子法”的原则，即不足半个的舍去， 多于半个的算一个。 典|例|微|探 【例】 油酸酒精溶液的浓度为每 1 000 mL 油酸酒精溶液中有油酸 0.6 mL，现用滴 5 管向量筒内滴加 50 滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了 1 mL，若把一滴这样的油酸酒 精溶液滴入足够大盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜 的形状如图所示。若每一小方格的边长为 25 mm，则： (1)这种估测方法是将每个油酸分子视为_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酸分子的_。图
10、中油酸膜的面积为_ m2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积为_ m3； 根据上述数据，估测出油酸分子的直径为_m。(结果均保留两位有效数字) (2)某同学在实验过程中，在距水面约 2 cm 的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成 油膜，实验时观察到，油膜的面积会先扩张后又收缩了一些，这是为什么呢？ 请写出你分析的原因：_。 【解题导思】 (1)油膜法测分子大小的原理是形成单分子油膜，把每个分子看成球形，则分子直径如 何表示？ 答：d ，其中V指一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积。 V S (2)油酸在水面上形成油膜时先扩散后收缩，要在稳定后再画轮廓，为什么？ 答：有两个原因：一是水面
11、受液滴冲击引起；二是酒精挥发。 解析 (1)油膜面积占 68 小格，面积约为S682525106 m24.3102 m2， 一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为 V106 m31.21011 m3， 1 50 0.6 1 000 油酸分子的直径约等于油膜的厚度 d m2.81010 m。 V S 1.2 1011 4.3 102 (2)实验过程中除了按步骤进行操作，还要仔细观察实验现象，并学会分析所观察到的 现象。 答案 (1)球体 单分子 直径 43102 1.21011 2.81010 (2)主要有两个原因：水面受到落下油滴的冲击，先陷下后又恢复水平，因此油膜的 面积扩张；油酸酒精溶液中的酒
12、精挥发，使液面收缩 6 题|组|微|练 1在“用油膜法估测分子的大小”实验中，用a mL 的纯油酸配制成b mL 的油酸酒精 溶液，再用滴管取 1 mL 油酸酒精溶液，让其自然滴出，共n滴。现在让其中一滴落到盛水 的浅盘内，待油膜充分展开后，测得油膜的面积为S cm2，则： (1)估算出油酸分子的直径大小是_cm。 (2)用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏伽德罗常数，还需要知道油滴的 _。(填选项字母) A摩尔质量B摩尔体积 C质量D体积 解析 (1)油酸酒精溶液的浓度为 ，一滴油酸酒精溶液的体积为 mL，一滴油酸酒精 a b 1 n 溶液含纯油酸 mL，则油酸分子的直径大小为d cm。
13、 a bn a bSn (2)设一个油酸分子体积为V，则V 3，由NA 可知，要测定阿伏伽德罗常 4 3 ( d 2) Vmol V 数，还需知道油滴的摩尔体积，故 B 项正确。 答案 (1) (2)B a bSn 2在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，具体操作如下： 取油酸 0.1 mL 注入 250 mL 的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到 250 mL 的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液。 用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到 1.0 mL 为止， 恰好共滴了 100 滴。 在边长约 40 cm 的浅盘内注入约 2 cm 深的水
14、，将细石膏粉均匀地撒在水面上，再用 滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地 散开，形成一层油膜，膜上没有石膏粉，可以清楚地看出油膜轮廓。 待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油膜的形 状。 将画有油膜形状的玻璃板放在边长为 1.0 cm 的方格纸上，算出完整的方格有 67 个， 大于半格的有 14 个，小于半格的有 19 个。 (1)这层油膜的厚度可视为油酸分子的_。 (2)利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸酒精溶液含纯油酸为_ m3，求得的油膜分子直径为_ m。(结果保留两位有效数字) 解析 (1)油膜的厚度可视为油酸
15、分子的直径。 (2)一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为 V mL4.0106 mL4.01012 m3 1 100 0.1 250 形成油膜的面积S1.0(6714) cm28.1103 m2 油酸分子的直径d 4.91010 m。 V S 7 答案 (1)直径 (2)4.01012 4.91010 见学生用书 P200 1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油酸，配 制的油酸溶液中，纯油酸与溶液体积之比为 15 000,1 mL 溶液滴 25 滴，那么 1 滴溶液的 体积是_mL，所以 1 滴溶液中油酸的体积为V油酸_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直径 d01.121010 m 作比较，判断此实验是否符合数量级的要求：_。(填“是”或 “否”) 解析 由题给条件得，1 滴溶液的体积V溶液 mL4102 mL，因为 1 2
