《新教材2023_2024学年高中物理第1章分子动理论2.实验用油膜法估测油酸分子的大形件新人教版选择性必修第三册》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新教材2023_2024学年高中物理第1章分子动理论2.实验用油膜法估测油酸分子的大形件新人教版选择性必修第三册（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学习目标1.会用单分子油膜法估算分子的直径,运用理想化方法,建立物质分子的球体模型。(科学探究)2.培养物理学中的估算能力。(科学思维)3.体会通过测量宏观量来研究微观量的思想方法。(科学思维)基础落实必备知识全过关重难探究能力素养全提升目录索引学以致用随堂检测全达标基础落实必备知识全过关一、实验思路把1滴油酸酒精溶液滴在水面上,使油酸在水面上形成单分子油膜,则油膜厚度即为油酸分子的直径。容易形成单分子油膜二、物理量的测量1.测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V。(1)配制一定浓度的油酸酒精溶液。(2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液,由注射器上的刻度读取该段溶液的,再把它一滴一滴地滴入烧杯中,记
2、下液滴的。(3)用它们的除以,得到1滴油酸酒精溶液的体积。(4)根据溶液浓度计算出1滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积V。总体积总滴数总体积总滴数2.测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S。(1)在浅盘里盛上水,一只手捏住盛有爽身粉的布袋,另一只手拍打,将爽身粉地撒在水面上。形成清晰的边缘(2)用注射器向水面上滴1滴形成一块油膜。体积太大形不成单分子油膜(3)待油膜形状稳定后,将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上。(4)根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格,计算轮廓范围内正方形的个数,不足半个的,多于半个的算一个。(5)把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的。均匀油
3、酸酒精溶液描下薄膜的形状舍去面积S 三、数据分析1.用1滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积V和该油膜面积S计算出油膜的厚度,即油酸分子的直径。2.除了一些有机物质的大分子外,多数分子大小的数量级为m。10-10易错辨析(1)用油膜法估测油酸分子的大小时,需要将油酸形成的膜看成单分子油膜。()(2)用油膜法估测油酸分子的大小时,不考虑各油酸分子间的间隙。()(3)在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中,可以用注射器直接测量出1滴油酸酒精溶液的体积。()(4)在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中,待油膜面积最大时,将玻璃板放在浅盘上,用水彩笔画出油酸薄膜的形状。()提示1滴油酸酒精溶液的体积太小,没法
4、直接精确测量。提示因为待测油酸面扩散后又收缩,因此要在油膜形状稳定后再画轮廓。(5)在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中,1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积和1滴油酸酒精溶液的体积相同。()(6)在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中,计算分子直径时,体积和面积必须统一单位。()提示1滴油酸酒精溶液的体积乘以油酸酒精溶液的浓度(体积比)等于1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积。重难探究能力素养全提升探究点一实验原理及操作探究点一实验原理及操作知识归纳1.油膜法估测分子大小的实验步骤(1)配溶液:配制一定浓度的油酸酒精溶液。(2)数滴数:用注射器取一定体积的油酸酒精溶液,一滴一滴地滴入烧杯中,记下总滴数,
5、求出1滴溶液的体积。(3)求体积:根据溶液的浓度算出1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积V。(4)撒匀粉:用浅盘装入2cm深的水,然后将爽身粉均匀地撒在水面上。(5)描轮廓:将1滴油酸酒精溶液滴在水面上,待油酸薄膜的形状稳定后,将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上,用彩笔将薄膜的轮廓描绘在玻璃板上。(6)数格数:数出轮廓内小正方形的个数(不足半个的舍去,多于半个的算一个),再根据小正方形的面积求出油膜的面积S。(7)算直径:根据公式,求出油膜的厚度,即为油酸分子的直径。2.实验操作的注意事项(1)实验前,必须把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,否则会影响实
6、验结果。(2)待测油酸薄膜扩散后又收缩,要在油膜形状稳定后再画轮廓。扩散后又收缩有两个原因:一是水面受油酸液滴的冲击凹陷后又恢复,二是酒精挥发后液面收缩。(3)本实验只要求估算分子大小,实验结果的数量级符合要求即可。(4)爽身粉不宜撒得过厚,油酸酒精溶液的浓度以小于为宜。(5)向水面滴油酸酒精溶液时,应靠近水面,不能离水面太高,否则油膜轮廓难以形成。应用体验【例1】在用油膜法估测分子的大小的实验中:(1)该实验中的理想化假设是 。A.将油膜看成单分子层油膜B.不考虑各油酸分子间的间隙C.将油酸分子看成立方体D.将油酸分子看成球形(2)实验中使用到油酸酒精溶液,其中酒精溶液的作用是。A.可使油酸
7、和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓B.对油酸溶液起到稀释作用C.有助于测量1滴油酸的体积D.有助于油酸的颜色更透明便于识别ABDB(3)某老师为本实验配制油酸酒精溶液,实验室配备的器材有:面积为0.22m2的浅盘、滴管、量筒、纯油酸和无水酒精若干。已知50滴油酸酒精溶液滴入量筒中体积约为1mL,分子直径数量级为10-10m,则该老师配制的油酸酒精溶液浓度(油酸与油酸酒精溶液的体积比)至多为。1.1解析(1)在用油膜法估测分子的大小的实验中,认为油酸分子是球形,紧密的一个挨着一个排列,中间没有间隙,薄薄的铺在水面上,形成单分子油膜,从而用1滴纯油酸的体积除以油膜的表面积估算油酸分子的直径,故选A、B
8、、D。(2)由于油酸不溶于水,无论是否有酒精,油酸和痱子粉之间都能形成清晰的边界轮廓,A错误;用酒精将油酸稀释制成油酸酒精溶液,可以减少滴到水面上的油酸的量,更容易测量油酸的面积,而且当滴到水面上时,酒精迅速溶于水,很容易形成单分子油膜,因此酒精起到稀释作用,B正确;直接用油酸测量1滴油酸的体积和用油酸酒精溶液测量1滴油酸的体积的测量方法相同,C错误;油酸和油酸酒精溶液基本都是无色的,D错误。方法技巧方法技巧实验中渗透的“放大”思想在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中,两次应用了间接测量法来达到“放大”的效果:一是油酸溶于酒精,配制成油酸酒精溶液,对油酸进行稀释;二是数出1cm3油酸酒精溶液有
9、多少滴,得出一滴油酸酒精溶液的体积。对点演练1.某实验小组完成用油膜法估测油酸分子的大小的实验。(1)该小组进行下列实验操作,请选出需要的实验操作,并将它们按操作先后顺序排列:D、(用字母符号表示)。B、F、E、C(2)某次实验时,滴下油酸溶液后,痱子粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案,出现该图样的可能原因是。A.浅盘中装的水量太多B.痱子粉撒得太多,且厚度不均匀C.浅盘太小,导致油酸无法形成单分子层B解析(1)用油膜法估测油酸分子的大小的实验的实验步骤为用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内每增加一定体积时的滴数,由此计算出1滴油酸酒精溶液的体积;往浅盘里倒入
10、约2cm深的水,水面稳定后将适量痱子粉均匀撒在水面上;用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴1滴在水面上,待薄膜形状稳定;将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上;将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小,则排列顺序为D、B、F、E、C。(2)出现该图样的可能原因是痱子粉撒得太多,且厚度不均匀,导致油酸没有均匀散开,故选B。探究点二数据处理及误差分析探究点二数据处理及误差分析知识归纳1.数据处理在实验中由计算分子直径,V是经过换算后1滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积,各物理量的计算方法如下:(1)1滴油酸酒精溶液的体积(N
11、为滴数,VN为N滴油酸酒精溶液的体积)。(2)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V=V(为油酸酒精溶液的体积浓度)。(3)油酸薄膜的面积S=na2(n为小正方形的有效个数,a为小正方形的边长)。2.误差分析(1)油酸酒精溶液配制后长时间放置,酒精的挥发会导致溶液的浓度改变,从而给实验带来较大的误差。(2)利用量筒测量油酸酒精溶液的体积时,没有使用正确的观察方法而产生误差。(3)油滴的体积过大,同时水面面积过小,不能形成单分子油膜层。(4)描绘油膜形状的画线误差。(5)利用小正方形个数计算轮廓的面积时,轮廓的不规则性容易带来误差。(6)不考虑油酸分子的空隙计算分子直径的误差。应用体验【例2】在做
12、用油膜法估测分子的大小的实验时,油酸酒精溶液的浓度为每1104mL溶液中有纯油酸6mL,用注射器测得1mL上述溶液有75滴,把1滴该溶液滴入撒有痱子粉的盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上。在玻璃板上描出油酸膜的轮廓,随后把玻璃板放在坐标纸上,其形状和尺寸如图所示,坐标中正方形小方格的边长为2cm。(1)油酸膜的面积是cm2;(2)每1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 mL;(3)油酸分子的直径是 m(保留两位有效数字);(4)若实验时痱子粉撒得过厚,则油酸分子的直径测量值偏(选填“大”或“小”)。280810-62.910-10 大解析(1)由图示油酸膜的轮廓可知,油酸膜所占坐标
13、纸的格数约为70个,油酸膜的面积为S=2cm2cm70=280cm2。(4)若痱子粉撒得过厚,则油酸在水面上形成的油膜面积偏小,由,可知实验测量的油酸分子的直径偏大。对点演练2.(2023山东德州高二期末)在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中,所用的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.6mL,用注射器测得1mL上述溶液有90滴,把1滴该溶液滴入盛水的撒有爽身粉的浅盘中,待水面稳定后,得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示,图中正方形小方格的边长为1cm,则可求得:(1)油酸薄膜的面积是cm2;(2)油酸分子的直径是 m;(结果保留两位有效数字)(3)利用单分子油膜法可以粗测阿伏加
14、德罗常数。如果体积为V的纯油酸在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S,这种油酸的密度为,摩尔质量为M,则阿伏加德罗常数的表达式为。719.410-10解析(1)由于每格边长为1cm,则每一格就是1cm2,以超过半格算一格,小于半格舍去的原则,估算出油酸薄膜有71格,则油酸薄膜面积为71cm2。学以致用随堂检测全达标12341.(测分子直径的原理)把体积为V1(mL)的油酸倒入适量的酒精中,稀释成体积为V2(mL)的油酸酒精溶液,测出1mL油酸酒精溶液共有N滴;取1滴油酸酒精溶液滴入水中,最终在水中形成面积为S(cm2)的单分子油膜,则该油酸分子的直径大约为()D12342.(误差分析)在用油膜
15、法估测油酸分子的大小的实验中,下列实验操作会让测量结果偏大的是()A.配制好油酸酒精溶液置于敞口容器中一段时间,再使用该溶液进行实验B.在计算注射器滴出的每1滴油酸酒精溶液体积时多数了1滴C.在水面上撒的痱子粉偏多D.在计算油膜面积时,把不满一格的油膜都算成了一格C1234解析配制好油酸酒精溶液置于敞口容器中一段时间,酒精挥发,导致油酸浓度增大,再使用该溶液进行实验,依旧按原来的浓度计算,则结果偏小,故A错误;在计算注射器滴出的每1滴油酸酒精溶液体积时多数了1滴,则1滴油酸酒精溶液的体积偏小,算出的1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积偏小,由 可知测量结果偏小,故B错误;实验过程中,若在水面上撒的痱
16、子粉过多,则油酸在水面上形成的油膜面积偏小,由可知实验测量的油酸分子的直径偏大,故C正确;在计算油膜面积时,把不满一格的油膜都算成了一格,导致S偏大,由可知实验测量的油酸分子的直径偏小,故D错误。12343.(实验原理、数据处理)(2023江苏徐州高二期末)在做用油膜法估测油酸分子的大小的实验时,每500mL油酸酒精溶液中有纯油酸1mL。用注射器测得120滴这样的溶液为1mL。在浅盘里盛上水,将爽身粉均匀地撒在水面上。然后,用注射器在水面上滴1滴油酸酒精溶液。待油膜形状稳定后,把玻璃板盖在浅盘上并描画出油膜的轮廓,如图所示。图中正方形小方格的边长为1cm,轮廓范围内有258个小方格。1234(1)该实验体现了理想化模型的思想,下列说法不属于本实验的理想假设的是 。A.把油酸分子简化为球形B.认为油酸分子紧密排列C.油酸在水面上形成单分子油膜D.油酸不溶于水(2)1滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积是m3,实验测出油酸分子直径的大小为 m。(结果均保留两位有效数字)D1.710-116.610-101234解析(1)在用油膜法估测分子的大小的实验中,理想假设有:让油膜尽可能散开,形成单分
