（通用版）2020版高考物理一輪復習 第十三章 第78課時 用油膜法估測分子的大?。▽嶒炘龇终n）講義（含解析）.doc

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第78課時　用油膜法估測分子的大小(實驗增分課) 一、實驗目的 1．估測油酸分子的大小。 2．學會間接測量微觀量的原理和方法。 二、實驗原理 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．將油酸分子視為球形，測出一定體積油酸溶液在水面上形成的油膜面積。 3．用d＝計算出油膜的厚度(V為一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積，S為油膜面積)，這個厚度就近似等于油酸分子的直徑。 三、實驗器材 清水、盛水淺盤、滴管(或注射器)、試劑瓶、坐標紙、玻璃板、痱子粉(或細石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩筆。 謹記部分器材用途 盛水淺盤 提供平靜的水面 坐標紙、玻璃板 描繪單分子油膜的形狀 痱子粉 撒在水面上使油膜邊界清晰 油酸酒精溶液 獲得單分子油膜 四、實驗步驟 1．取1 mL油酸溶于酒精中，制成200 mL油酸酒精溶液。 2．往邊長約為30～40 cm的淺盤中倒入約2 cm深的水，然后將痱子粉(或細石膏粉)均勻地撒在水面上。 3．用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液，使這些溶液的體積恰好為1 mL，算出每滴油酸酒精溶液的體積V0＝ mL。 4．用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散開，形成單分子油膜。 5．待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將準備好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紙上，算出油酸薄膜的面積。方法是計算輪廓范圍內正方形的個數，不足半個的舍去，多于半個的算一個，把正方形的個數乘以單個正方形的面積就是油膜的面積。 7．據油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V，利用一滴溶液中純油酸的體積V和薄膜的面積S，算出油酸薄膜的厚度d＝，即為油酸分子的直徑。比較算出的分子直徑，看其數量級(單位為m)是否為10－10，若不是10－10 需重做實驗。 五、數據處理 根據上面記錄的數據，完成以下表格內容。 實驗次數 量筒內增加1 mL溶液時的滴數 輪廓內的小格子數 輪廓面積S 1 2 實驗次數 一滴溶液中純油酸的體積V 分子的大小(m) 平均值 1 2 六、誤差分析 1．油酸酒精溶液配制后若長時間放置，溶液的濃度會改變，會給實驗帶來較大誤差。 2．純油酸體積的計算誤差。 3．油膜面積的測量誤差。 4．油膜形狀的畫線誤差。 5．數格子法本身是一種估算的方法，自然會帶來誤差。 七、注意事項 1．油酸酒精溶液配制后不宜長時間放置，以免濃度改變，產生誤差。 2．油酸酒精溶液的濃度應小于 為宜。 3．痱子粉(或細石膏粉)的用量不要太大，否則不易成功。 4．測1滴油酸酒精溶液的體積時，滴入量筒中的油酸酒精溶液的體積應為整毫升數，應多滴幾毫升，數出對應的滴數，這樣求平均值誤差較小。 5．淺盤里水離盤口面的距離應較小，并要水平放置，以便準確地畫出薄膜的形狀，畫線時視線應與板面垂直。 6．要待油膜形狀穩(wěn)定后，再畫輪廓。 7．本實驗只要求估算分子的大小，實驗結果的數量級符合即可。 8．做完實驗后，把水從盤的一側邊緣倒出，并用少量酒精清洗，然后用脫脂棉擦去，最后用水沖洗，以保持盤的清潔。 1.油酸酒精溶液的濃度為每1 000 mL油酸酒精溶液中有純油酸0.6 mL，現用滴管向量筒內滴加50滴該溶液，量筒中的溶液體積增加了1 mL，把一滴該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。若每一小方格的邊長為25 mm，試問： (1)這種估測方法是將每個油酸分子視為________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的體積是________m3；根據上述數據，估測出油酸分子的直徑是________m。(結果均保留兩位有效數字) (2)某同學在實驗過程中，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，實驗時觀察到，油膜的面積先擴張后又收縮了一些，這是為什么呢？ 請寫出你分析的原因：____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)這種估測方法是將每個油酸分子視為球體模型，讓油酸盡可能地在水面上散開，則形成的油膜可視為單分子油膜，這層油膜的厚度可視為油酸分子的直徑。由題圖可知油膜面積約占56小格，面積約為S＝56252510－6 m2＝3.510－2 m2，每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≈3.410－10 m。 (2)水面受到落下的油酸酒精溶液的沖擊，先陷下后又恢復水平，因此油膜的面積擴張；油酸酒精溶液中的酒精揮發(fā)，使油膜的面積收縮。 答案：(1)球體　單分子　直徑　3.510－2　1.210－11　3.410－10　(2)水面受到落下的油酸酒精溶液的沖擊，先陷下后又恢復水平，因此油膜的面積擴張；油酸酒精溶液中的酒精揮發(fā)，使油膜的面積收縮 2．在做“用油膜法估測分子的大小”的實驗中： (1)關于油膜面積的測量方法，下列說法中正確的是(　　) A．油酸酒精溶液滴入水中后，要立刻用刻度尺去量油膜的面積 B．油酸酒精溶液滴入水中后，要讓油膜盡可能地散開，再用刻度尺去量油膜的面積 C．油酸酒精溶液滴入水中后，要立即將油膜的輪廓畫在玻璃板上，再利用坐標紙去計算油膜的面積 D．油酸酒精溶液滴入水中后，要讓油膜盡可能散開，等到形狀穩(wěn)定后，再把油膜的輪廓畫在玻璃板上，用坐標紙去計算油膜的面積 (2)實驗中，將1 cm3的油酸溶于酒精，制成200 cm3的油酸酒精溶液，又測得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴，現將1滴溶液滴到水面上，水面上形成0.2 m2的單分子薄層，由此可估算油酸分子的直徑d＝________m。 解析：(1)在做“用油膜法估測分子的大小”的實驗中，油酸酒精溶液滴入水中后，油膜會散開，待穩(wěn)定后，再在玻璃板上畫下油膜的輪廓，用坐標紙計算油膜面積，故D對。 (2)一滴油酸酒精溶液里含純油酸的體積V＝ cm3＝10－10 m3，油酸分子的直徑d＝＝ m＝510－10 m。 答案：(1)D　(2)510－10 3.在“用油膜法估測分子的大小”的實驗中，所用油酸酒精溶液的濃度為每104 mL溶液中有純油酸6 mL，用注射器測得1 mL上述溶液為75滴。把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待油膜穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆在玻璃板上描出油膜的輪廓，再把玻璃板放在坐標紙上，其形狀和尺寸如圖所示，坐標紙中正方形小方格的邊長為1 cm。則： (1)油酸薄膜的面積是________cm2。 (2)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是______mL。(結果保留一位有效數字) (3)按以上實驗數據估測出油酸分子直徑約為________m。(結果保留一位有效數字) 解析：(1)由題圖可知輪廓內小正方形的個數為115個，則油酸膜的面積約為S＝115 cm2。 (2)每滴酒精油酸溶液中含有純油酸的體積 V＝1 mL＝810－6 mL。 (3)把油酸分子看成球形，且不考慮分子間的空隙，則油酸分子直徑 d＝＝ m≈710－10 m。 答案：(1)1153　(2)810－6　(3)710－10 (1)油酸薄膜的面積要用帶方格的坐標紙來估算。計算方格數時，除整格外，大于半格的算一格，小于半格的舍去。 (2)由于滴在水面上的不是純油酸，而是油酸酒精溶液，故油酸的體積需要進行換算?！　?