物理第十三章 熱學(xué) 實(shí)驗(yàn)13 用油膜法估測(cè)分子的大小 新人教版

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1、實(shí)驗(yàn)13用油膜法估測(cè)分子的大小-2-一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康墓罍y(cè)油酸分子的大小。二、實(shí)驗(yàn)原理1.利用油酸酒精溶液在平靜的水面上形成單分子油膜,如圖所示。2.將油酸分子看作球形,測(cè)出一定體積油酸溶液在水面上形成的油膜面積。3.用d= 計(jì)算出油膜的厚度(V為一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積,S為油膜面積),這個(gè)厚度就近似等于油酸分子的直徑。-3-三、實(shí)驗(yàn)器材盛水淺盤、注射器(或滴管)、容量瓶、坐標(biāo)紙、玻璃板、痱子粉(或細(xì)石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩筆。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.配制油酸酒精溶液:把1 mL的油酸溶于酒精中,制成200 mL的油酸酒精溶液。2.往淺盤中倒入約2 cm深的水,然后將痱子粉(或石膏粉)均勻地

2、撒在水面上。3.用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴油酸酒精溶液,使這些溶液體積恰好為1 mL,算出每滴油酸酒精溶液所含油酸的體積V= mL。4.用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴油酸酒精溶液,形成油膜。-4-5.待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后,將一塊較大的玻璃板蓋在淺盤上,用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上。6.將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上,算出油酸薄膜的面積S。五、誤差分析1.純油酸體積的計(jì)算引起誤差。2.油膜面積的測(cè)量引起的誤差主要有兩個(gè)方面:(1)油膜形狀的畫線誤差;(2)數(shù)格子法本身是一種估算的方法,自然會(huì)帶來(lái)誤差。-5-六、注意事項(xiàng)1.實(shí)驗(yàn)前,必須將所有的實(shí)驗(yàn)用具擦洗干凈,實(shí)驗(yàn)時(shí),吸

3、取油酸、酒精和油酸酒精溶液的滴管不能混用,否則會(huì)增大實(shí)驗(yàn)誤差。2.油酸酒精溶液中油酸與酒精的體積比以1 200為宜。3.淺盤里的水面離盤口面的距離應(yīng)較小,并要水平放置,以便準(zhǔn)確地畫出油酸薄膜的形狀,畫線時(shí)視線應(yīng)與板面垂直。4.油酸在水面上形成的薄膜先擴(kuò)散后收縮,要在薄膜形狀穩(wěn)定后再畫輪廓。薄膜擴(kuò)散后又收縮的原因有兩個(gè):一是水面受油酸滴沖擊凹陷后又恢復(fù);二是酒精揮發(fā)后,薄膜回縮。5.滴油酸溶液的滴口應(yīng)在離水面1 cm之內(nèi),否則油酸薄膜難以形成。實(shí)驗(yàn)前要注意滴法的練習(xí)。-6-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)原理與操作實(shí)驗(yàn)原理與操作例1(2017黑龍江伊春市南岔區(qū)期中)在油膜法估測(cè)油酸分子的大小實(shí)驗(yàn)中,有下列實(shí)

4、驗(yàn)步驟:a.往邊長(zhǎng)約為40 cm的淺盤里倒入約2 cm深的水,待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上。b.用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待薄膜形狀穩(wěn)定。c.將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上,計(jì)算出油膜的面積,根據(jù)油酸的體積和面積計(jì)算出油酸分子直徑的大小。d.用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,記下量筒內(nèi)每增加一定體積時(shí)的滴數(shù),由此計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的體積。-7-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二e.將玻璃板放在淺盤上,然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上。完成下列填空:(1)上述步驟中,正確的順序是(填寫步驟前面的數(shù)字)。 (2)將1 cm3的油酸溶于酒精,制成3

5、00 cm3的油酸酒精溶液;測(cè)得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴?，F(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上,測(cè)得所形成的油膜的面積是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直徑為 m(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。 答案:(1)dabec(2)510-10解析:(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知,油酸分子直徑為d= m510-10 m。-8-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二用油膜法估測(cè)分子大小的思路(1)理解分子模型,也就是理解油酸分子在水面上形成的薄膜厚度即分子直徑。(2)明確溶質(zhì)和溶劑的關(guān)系,正確求出純油酸體積V。(3)準(zhǔn)確“數(shù)”出油膜的面積S。(4)利用d= 求得分子直徑。-9-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析數(shù)據(jù)處理與誤差分析例

6、2(2017山東臨沭縣期中)油酸酒精溶液的濃度為每1 000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.6 mL,現(xiàn)用滴管向量筒內(nèi)滴加50滴上述溶液,量筒中的溶液體積增加了1 mL,若把一滴這樣的油酸酒精溶液滴入足夠大盛水的淺盤中,由于酒精溶于水,油酸在水面展開,穩(wěn)定后形成的油膜的形狀如圖所示。每一小方格的邊長(zhǎng)為25 mm。-10-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二(1)這種估測(cè)方法是將每個(gè)油酸分子視為模型,讓油酸盡可能地在水面上散開,則形成的油膜可視為油膜,這層油膜的厚度可視為油酸分子的。圖中油酸膜的面積為 m2;每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸體積是 m3;根據(jù)上述數(shù)據(jù),估測(cè)出油酸分子的直徑是 m。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

7、(2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過程中,在距水面約2 cm的位置將一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜,實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到,油膜的面積會(huì)先擴(kuò)張后又收縮了一些,這是為什么呢?請(qǐng)寫出你分析的原因: 。 -11-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二答案:(1)球體單分子直徑4.510-21.210-112.710-10(2)水面受到落下油滴的沖擊,先陷下后又恢復(fù)水平,因此油膜的面積擴(kuò)張;油酸酒精溶液中的酒精揮發(fā),使液面收縮解析:(1)油膜面積約占72小格,面積約為S=72252510-6 m2=4.510-2 m2,一滴油酸酒精溶液含有純油酸的體積為(2)實(shí)驗(yàn)過程中除了按步驟進(jìn)行操作,還要仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,并學(xué)會(huì)分析所觀察到的現(xiàn)象。-12-命

8、題點(diǎn)一命題點(diǎn)二進(jìn)行數(shù)據(jù)處理防止出現(xiàn)以下四個(gè)方面的錯(cuò)誤(1)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。(2)計(jì)算油膜面積時(shí),將不完整的方格作為完整方格處理。(3)計(jì)算油酸膜面積時(shí),只數(shù)了完整的方格數(shù)。(4)計(jì)算分子直徑時(shí)沒有統(tǒng)一到國(guó)際單位。-13-1.(2017陜西渭南一模)關(guān)于用“油膜法”估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是()A.單分子油膜的厚度被認(rèn)為是油酸分子的直徑B.測(cè)量結(jié)果表明,分子直徑的數(shù)量級(jí)是10-10 mC.實(shí)驗(yàn)時(shí)先將一滴油酸酒精溶液滴入水面,再把痱子粉撒在水面上D.處理數(shù)據(jù)時(shí)將一滴油酸酒精溶液的體積除以油膜面積就算得油酸分子的直徑E.實(shí)驗(yàn)時(shí),先將1 cm3的油酸滴入300

9、 cm3的純酒精中,制成油酸酒精溶液,再取一滴該溶液滴在撒有痱子粉的水面上,測(cè)量所形成的油膜面積 答案解析解析關(guān)閉實(shí)驗(yàn)時(shí)先將痱子粉撒在水面上,再把一滴油酸酒精溶液滴入水面,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;處理數(shù)據(jù)時(shí),先計(jì)算出一滴油酸酒精溶液中所含有的純油酸體積,再將該體積除以油膜面積就算得油酸分子的直徑,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案解析關(guān)閉ABE-14-2.(2017山東濟(jì)寧期末)測(cè)量分子大小的方法有很多,如油膜法、顯微法。(1)在用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)中,用移液管量取0.25 mL油酸,倒入標(biāo)注250 mL的容量瓶中,再加入酒精后得到250 mL的溶液。然后用滴管吸取這種溶液,向小量筒中滴入100滴溶液,溶液的液面達(dá)

10、到量筒中1 mL的刻度,再用滴管取配好的油酸溶液,向撒有痱子粉的盛水淺盤中滴下2滴溶液,在液面上形成油酸薄膜,待油膜穩(wěn)定后,放在帶有正方形坐標(biāo)格的玻璃板下觀察油膜,如圖甲所示。坐標(biāo)格的每個(gè)小正方形大小為2 cm2 cm。由圖可以估算出油膜的面積是 cm2,由此估算出油酸分子的直徑是 m(保留一位有效數(shù)字)。 -15-(2)圖乙是用掃描隧道顯微鏡拍下的一個(gè)“量子圍欄”的照片。這個(gè)量子圍欄是由48個(gè)鐵原子在銅的表面排列成直徑為1.4310-8 m的圓周而組成的,由此可以估算出鐵原子的直徑約為 m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。-16-答案:(1)256810-10(2)9.410-10 解析:(1)數(shù)油膜的正方形格數(shù),大于半格的算一格,小于半格的舍去,