（江蘇專版）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 實(shí)驗(yàn)十一 用油膜法估測(cè)分子的大小講義（含解析）.doc

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用油膜法估測(cè)分子的大小 突破點(diǎn)(一)　實(shí)驗(yàn)原理與操作 [例1]　(2018南京模擬)“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)要步驟如下： A．將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，數(shù)出輪廓內(nèi)的方格數(shù)(不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè))，再根據(jù)方格的邊長(zhǎng)求出油酸膜的面積S。 B．將一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將薄膜的形狀描畫在玻璃板上。 C．用淺盤裝入約2 cm深的水。 D．用公式d＝，求出薄膜厚度，即油酸分子直徑的大小。 E．根據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V。 (1)上述步驟中有步驟遺漏或不完整的，請(qǐng)指出： ①________________________________________________________________________。 ②________________________________________________________________________。 (2)上述實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是________。 (3)某同學(xué)實(shí)驗(yàn)中最終得到的計(jì)算結(jié)果和大多數(shù)同學(xué)的比較，數(shù)據(jù)偏大，對(duì)出現(xiàn)這種結(jié)果的原因，下列說(shuō)法中可能正確的是________。 A．錯(cuò)誤地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 B．計(jì)算油酸膜面積時(shí)，錯(cuò)將不完整的方格作為完整方格處理 C．計(jì)算油酸膜面積時(shí)，只數(shù)了完整的方格數(shù) D．水面上痱子粉撒得較多，油酸膜沒(méi)有充分展開(kāi) [解析]　(1)①C步驟中，要在水面上均勻撒上痱子粉或細(xì)石膏粉。 ②實(shí)驗(yàn)時(shí)，還需要：F.用注射器或滴管將事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，記下量筒內(nèi)增加一定體積時(shí)液滴的數(shù)目。 (2)實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是CFBAED。 (3)由d＝可知，測(cè)量結(jié)果偏大有兩個(gè)原因，一是體積比正常值偏大，二是面積比正常值偏小，故可能正確的說(shuō)法是A、C、D。 [答案]　見(jiàn)解析 [集訓(xùn)沖關(guān)] 1．[多選](2019東臺(tái)月考)關(guān)于“用油膜法估測(cè)分子大小”的實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是(　　) 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 m C．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 解析：選AB　單分子油膜的厚度被認(rèn)為是油酸分子的直徑，選項(xiàng)A正確；測(cè)量結(jié)果表明，分子直徑的數(shù)量級(jí)是10－10 m，選項(xiàng)B正確；實(shí)驗(yàn)時(shí)先把痱子粉撒在水面上，再將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)將一滴油酸酒精溶液中含有的油酸的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。 2．[多選](2018鹽城期末)如圖所示，在“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，下列操作正確的是(　　) A．在量筒中僅滴一滴油酸酒精溶液，測(cè)出其體積 B．適量的痱子粉灑在水面后，用玻璃棒輕輕地?cái)噭? C．先在水面上撒適量的痱子粉，后滴入一滴油酸酒精溶液 D．計(jì)算油膜面積時(shí)，舍去不足半格的方格，半格或超過(guò)半格計(jì)為一格 解析：選CD　一滴油酸酒精溶液的體積太小，為減小誤差，測(cè)N滴油酸酒精溶液的體積，再計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的體積，故A錯(cuò)誤；先在水面上撒適量的痱子粉，后滴入一滴油酸酒精溶液，這樣有利于油膜的展開(kāi)，故B錯(cuò)誤，C正確；在計(jì)算油膜面積時(shí)，不足半格的方格舍去，半格或大于半格的方格算一格，故D正確。 3．(2019連云港質(zhì)檢)“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)的方法及步驟如下： ①向體積V油＝1 mL的油酸中加酒精，直至總量達(dá)到V總＝500 mL； ②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，當(dāng)?shù)稳雗＝100滴時(shí)，測(cè)得其體積恰好是V0＝1 mL； ③先往邊長(zhǎng)為30～40 cm的淺盤里倒入2 cm深的水，然后將____________均勻地撒在水面上； ④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上，并在玻璃板上描下油酸膜的形狀； ⑤將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，如圖所示，數(shù)出輪廓范圍內(nèi)小方格的個(gè)數(shù)N，小方格的邊長(zhǎng)a＝20 mm。 根據(jù)以上信息，回答下列問(wèn)題： (1)步驟③中應(yīng)填寫：________。 (2)1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V′＝______mL；油酸薄膜的面積S約為_(kāi)_________mm2; 由此可知，油酸分子的直徑d約為_(kāi)_________m。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) 解析：(1)先往邊長(zhǎng)為30～40 cm的淺盤里倒入2 cm深的水，然后將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上。 (2)1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V′＝ mL＝2.010－5 mL 數(shù)出輪廓范圍內(nèi)小方格的個(gè)數(shù)N＝115，油酸薄膜的面積S＝115(20)2 mm2＝4.6104 mm2 油酸分子的直徑 d＝＝ m≈4.310－10 m。 答案：(1)痱子粉或石膏粉　 (2)2.010－5　4.6104　4.310－10 突破點(diǎn)(二)　數(shù)據(jù)處理與誤差分析 [例2]　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(kāi)，穩(wěn)定后形成的油膜的形狀如圖所示。若每一小方格的邊長(zhǎng)為25 mm，試問(wèn)： (1)這種估測(cè)方法是將每個(gè)油酸分子視為_(kāi)_______模型，讓油酸盡可能地在水面上散開(kāi)，則形成的油膜可視為_(kāi)______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_(kāi)_______m2；每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是________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) (2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)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：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 [解析]　(1)油膜面積約占70小格，面積約為S＝70252510－6 m2≈4.410－2 m2，一滴油酸酒精溶液含有純油酸的體積為V＝10－6 m3＝1.210－11 m3， 油酸分子的直徑約等于油膜的厚度 d＝＝ m≈2.710－10 m。 (2)略。 [答案]　(1)球體　單分子　直徑　4.410－2　1.210－11　2.710－10　(2)主要有兩個(gè)原因：①水面受到落下的油酸酒精溶液的沖擊，先陷下后又恢復(fù)水平，因此油膜的面積擴(kuò)張；②油酸酒精溶液中的酒精揮發(fā)，使液面收縮 [集訓(xùn)沖關(guān)] 4．(2018南京一模)在“用油膜法估測(cè)分子大小”的實(shí)驗(yàn)中，將1 mL的油酸溶于酒精，制成500 mL的油酸酒精溶液；測(cè)得1 mL的油酸酒精溶液有100滴；將1滴油酸酒精溶液滴入事先灑有均勻痱子粉的水槽中，待油膜充分散開(kāi)后，在玻璃板上描出油膜的輪廓，隨后把玻璃板放在坐標(biāo)紙上，其形狀如圖所示，坐標(biāo)紙上正方形小方格的邊長(zhǎng)為2 cm。則一滴油酸酒精溶液中的純油酸的體積為_(kāi)_______m3；油酸分子的直徑為_(kāi)_______m。(結(jié)果均保留一位有效數(shù)字) 解析：一滴油酸酒精溶液含純油酸的體積： V＝ mL＝210－11 m3 由題圖所示可知，共有90個(gè)方格，油膜的面積：S＝900.020.02 m2＝3.610－2 m2，油酸分子直徑為：d＝＝ m≈610－10 m。 答案：210－11　610－10 5．(2019海安月考)在“用油膜法測(cè)定分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，把1 mL的油酸加入酒精中配制成1 000 mL的油酸酒精溶液，1 mL溶液通過(guò)滴管實(shí)驗(yàn)測(cè)得為80滴，取1滴油酸酒精溶液滴在撒有痱子粉的淺水槽中，待油酸界面穩(wěn)定后測(cè)得油膜面積為260 cm2。 (1)試估算油酸分子的直徑d＝________m(保留一位有效數(shù)字)。 (2)按照一定比例配制的油酸酒精溶液置于一個(gè)敞口容器中，如果時(shí)間偏長(zhǎng)，會(huì)影響分子尺寸測(cè)量結(jié)果，原因是______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)測(cè)得油膜面積為S＝260 cm2＝2.610－2 m2 每一滴油酸酒精溶液含有純油酸的體積為： V＝ mL＝1.2510－11 m3 油酸分子的直徑：d＝＝ m≈510－10 m。 (2)配制好的油酸酒精溶液置于一個(gè)敞口容器中，如果時(shí)間偏長(zhǎng)，酒精揮發(fā)，導(dǎo)致油酸濃度增大，因此出現(xiàn)分子直徑測(cè)量結(jié)果偏小。 答案：(1)510－10　(2)酒精揮發(fā)使得溶液中油酸濃度變大