2019版新高考物理大一轮复习课件：实验十三 用油膜法估测分子的大小

实验十三 用油膜法估测分子的大小 实验准备 实验目的 (1)用油膜法估测分子的大小 (2)加深对分子动理论基本内容的理解 (3)学会间接测量微观量的方法 实验原理 油酸 单分子 酒精 实验采用使_在水面上形成一层_油膜的方法 估测分子的大小把一滴用_稀释过的油酸滴在水面上时， 油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水 面上形成如图 S13-1 所示形状的一个_油膜，实验中如 果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的_， 即可算出油酸分子的大小 面积 图S13-1 单分子 实验器材 配制好的_、浅盘、痱子粉(或石膏粉)、注射 器(或滴管)、量筒、_、彩笔、_ 实验过程 油酸酒精溶液 玻璃板 坐标纸 实验步骤 (1)取 1 mL(1 cm3)油酸溶于酒精中，制成 200 mL 的油酸酒 精溶液 n (2)用滴管(或注射器)向量筒中滴入_滴配制好的油酸 酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为 1 mL，算出每滴油酸酒精 溶液的体积 V0_ mL 1 n (3)往边长约为 3040 cm 的浅盘中倒入约 2 cm 深的水，然 后将_或_均匀地撒在水面上 (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开，形成_ (5)待油酸薄膜形状稳定后，将一块较大的玻璃板盖在浅盘 上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上 (6)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸 薄膜的_ 痱子粉 石膏粉 单分子油膜 面积 (7) 根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的 _，根据一滴溶液中油酸的体积 V 和薄膜的面积 S，算 出油酸薄膜的厚度_，即为油酸分子的直径比较算出 的分子直径，若其数量级(单位为 m)不是 1010，则思考实验过 程是否有误，并重做实验进行验证 注意事项 体积 V d V S (1)实验前应检查方盘是否干净 (2)方盘中的水应保持稳定状态，最好静置一段时间，痱子 粉均匀撒在水面上 (3)向水面滴油酸酒精溶液时，针尖应竖直、靠近水面，如 果离水面太高，可能无法形成油膜最好在 1 cm 高左右 (4)计算油膜面积时，以坐标纸上方格的数目来计算，不足 半个的舍去，多于半个的算 1 个 实验分析 误差分析 (1)油酸酒精溶液的配制体积比不准确 (2)测定每一滴油酸酒精溶液的体积时造成误差 (3)计算油膜面积时采用正方形坐标纸“数格子法”，会造 成误差 【基础检测】 (2016 年湖北孝感二模) 在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，用注射器将一 滴油酸酒精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，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在 坐标纸上，其形状如图 S13-2 所示，坐标纸上正 方形小方格的边长为 10 mm，该油酸膜的面积 是_m2；若一滴油酸酒精溶液中含有纯 油酸的体积是 4106 mL，则油酸分子的直径 是_m(计算结果保留 1 位有效数字) 图 S13-2 解析：正方形小方格的个数约为 80 个，油膜面积 S801 cm28103 m2 油酸分子的直径 dVS410128103 m51010 m. 答案：8103 51010 考点 用油膜法估测分子的大小 重点归纳 1油酸酒精溶液的浓度以小于 1 1000 为宜 2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，不能混用否则会增 大误差，影响实验结果 3痱子粉和油酸用量都不能太多，否则不易成功，撒痱子 粉时一定要均匀 4待测油酸面先扩散后收缩，要在稳定后再画轮廓扩散 后又收缩有两个原因：一是水面受油酸滴冲击后的恢复；二是 酒精挥发后液面收缩 5本实验只要求估算分子大小，实验结果的数量级符合要 求(1010 m)即可 典例剖析 例题：油酸的分子式为 C17H33COOH，它的一个分子可以看成由两部分组成：一部分是 C17H33，另一部分是COOH，COOH 对水有很强的亲和力当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水中，并很快挥发油酸中 C17H33部分冒出水面，而COOH 部分留在水中，油酸分子就直立在水面上，形成一个单分子油膜 现有按酒精与油酸的体积比为 mn(mn)配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个充入约 2 cm 深水的浅盘，一支滴管，一个量筒 请补充下述估测分子大小的实验步骤： (1)_( 需测量的物理量自己用字 母表示) (2)用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，待油酸薄膜稳定 后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图 S13-3 所示(已知坐标 纸上每个小方格面积为 S，求油膜面积时，半 个以上方格面积记为 S，不足半个舍去)则油 膜面积为_ (3) 估算油酸分子直径的表达式 为 d _. 图 S13-3 解析：根据“油酸分子就直立在水面上，形成一个单分子油膜”即可用油膜法粗测分子直径 “体积比为 mn 配制好的油酸酒精溶液”，从而意识到要按比例算出油酸的体积又考虑到要提高精确度，而测一滴油酸酒精溶液很难精确测量，应想到微小量放大原理，进而回答此题第一问“用滴管向量筒内加注 N 滴油酸酒精溶液，读出其体积 V”， 则此 N 滴油酸酒精溶液含有油酸的体积为nmnV 题中指出用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，因此一滴溶液中纯油酸的体积为nmnVN 答案：(1)用滴管向量筒内加注 N 滴油酸酒精溶液，读出其体积 V (2)8S (3)nV8NSmn 【考点练透】 1(2016 年湖北三校联考)在“用油膜法估测油酸分子的大 小”实验中，有下列实验步骤： 往边长约为 40 cm 的浅盘里倒入约 2 cm 深的水，待水面 稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上 用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上， 待薄膜形状稳定 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 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，由此计算出一滴 油酸酒精溶液的体积 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 完成下列填空： (1)上述步骤中，正确的顺序是_(填写步骤前面的 数字) (2)将 1 cm3 的油酸溶于酒精，制成 300 cm3 的油酸酒精溶 液，测得 1 cm3 的油酸酒精溶液有 50 滴现取一滴该油酸酒精 溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是 0.13 m2.由此估算 出油酸分子的直径为_m(计算结果保留 1 位有效数字) 解析：(1)依据实验顺序，首先配置混合溶液，然后在浅盘中放水和痱子粉，将一滴溶液滴入浅盘中，将玻璃板放在浅盘上获取油膜形状，最后用已知边长的坐标纸上的油膜形状来计算油膜的总面积，故正确的操作顺序为； (2)一滴油酸酒精溶液中油酸的体积为 V1 cm330050SD，其中 S0.13 m2，故油酸分子直径 DVS1106 m3300500.13 m251010 m. 答案：(1) (2)51010 2(2017 年济南模拟)在“用油膜法估测分子的大小”的实 验中： (1)某同学的操作步骤如下： 取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精 溶液 在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积 在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴该溶液，待其散 开稳定 在蒸发皿上覆盖玻璃板，描出油膜形状，用透明方格纸 测量油膜面积 请指出错误或遗漏的步骤，并改正其错误：_ _ _ _ _. (2)实验中，用 a mL 纯油酸配制成 b mL 的油酸酒精溶液 现已测得一滴该溶液 c mL，将一滴该溶液滴入水中，油膜充分 展开后面积为 S cm2，估算油酸分子的直径大小为_cm. 答案：(1)在量筒中滴入 N 滴该溶液，测出它的体积； 在水面上先撒上痱子粉(或石膏粉)，再滴入一滴该溶液 (2) ac bS