高考物理总复习 第十一章 第四讲 实验：用油膜法估测分子的大小课件 新人教版选修33

(对应学生用书P205)一、实验目的1体会通过测量宏观量估算微观量的方法2学习一种估测分子大小的数量级的方法二、实验器材1油酸酒精溶液若干毫升，体积配比为1 200.2注射器或滴管1支3量筒1个4浅盘1只，规格30 cm40 cm.5带方格的透明塑料盖板1块，面积大于30 cm40 cm.6彩色水笔1支7纱网(或粉扑)1个8痱子粉(或石膏粉)1盒9清水若干升四、实验步骤1.用滴管(或注射器)将油酸酒精溶液滴入量筒数出每毫升油酸酒精溶液的滴数，算出每滴液滴体积的平均值2.把洗干净的浅盘水平放置，倒入约2 cm深的水用纱网(或粉扑)将适量的痱子粉(或石膏粉)轻轻洒在水面上3.用滴管(滴管距离水面约1 cm)将一滴油酸酒精溶液轻轻滴入水面中央，待油膜形状稳定后在浅盘上盖上透明塑料盖板，用彩色水笔在透明塑料盖板上描出油膜的边缘轮廓4.数出透明塑料盖板上所描出的油膜边缘轮廓线内含有的方格数，(数方格时，不足半个格的舍去，多于半格的算1个格)，估测出油膜的面积，估算油酸分子的直径5.清洗浅盘，擦去透明塑料盖板上的油膜轮廓线，重复做2次至3次实验(对应学生用书P206)要点一注意事项1.实验前，必须将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，否则会增大实验误差2.痱子粉和油酸的用量都不可太大，否则不易成功3.油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜，不宜长时间放置4.浅盘中的水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形状画线时视线应与板面垂直5.油酸在水面上形成油膜时先扩散后收缩，要在稳定后再画轮廓扩散后又收缩的原因有两个：一是水面受液滴冲击凹陷后又恢复；二是酒精挥发后，油膜回缩6.滴油酸酒精溶液的滴口应在离水面1 cm之内，否则油膜难于形成7.因为水和油酸都是无色透明的液体，所以要用痱子粉来显示油膜的边界注意要从盘的中央加痱子粉由于加粉后水的表面张力系数变小，水将粉粒拉开，同时粉粒之间又存在着排斥作用，粉会自动扩散至均匀这样做，比将粉撒在水面上的实验效果要好；撒痱子粉后，不要再触动盘中的水8.当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸为防止影响下次实验时油酸的扩散和油膜面积的测量，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去，再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁9.本实验只要求估算分子的大小，实验结果数量级符合要求即可要点二误差分析1.油酸酒精溶液配制后长时间放置，溶液的浓度容易改变，会给实验带来较大误差2.利用小格子数计算轮廓面积时，轮廓的不规则性容易带来计算误差为减小误差，不足半个格子的舍去，多于半个格子的算一个方格边长的单位越小，计算出的面积越精确3测量量筒内溶液增加1 mL的滴数时，注意正确的观察方法4油膜形状的画线误差答案(1)FA(2)计算一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积时，由于一滴油酸酒精溶液的体积和浓度测不准产生误差；用数格子法求油酸薄膜的面积本身就是一种估算方法(对应学生用书P206)题型一实验原理和实验步骤例1利用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有：浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1 mL的量筒、盛有适量清水的足够大的浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸(1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C.A用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1 mL油酸酒精溶液时的滴数N；B将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，从低处向水面中央滴一滴，油酸在水面上慢慢散开，形成稳定的形状；C_；D将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积S.(2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的大小_(单位：cm)题型二实验数据的处理例2在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL.用注射器测得1 mL上述溶液中有液滴50滴把1滴该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，其形状如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为20 mm.求：(1)油酸膜的面积；(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积；(3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径尝试解答本题考查实验原理和处理实验数据的能力(1)求油酸膜的面积时，先数出“整”方格的个数，对剩余小方格的处理方法是：不足半个格的舍去，多于半个的算一个数一数共有55个小方格所以油酸膜面积S55(2102)2 m22.2102 m2.(对应学生用书P207)1下列关于用油膜法估测分子大小实验的科学依据中，说法正确的是()A将油膜看成单分子油膜B不考虑各油酸分子间的间隙C考虑了各油酸分子间的间隙D将油酸分子看成球形解析用油膜法估测分子大小实验将油膜看成单分子油膜，不考虑各油酸分子间的间隙，将油酸分子看成球形，选项A、B、D正确答案ABD2某学生在“用油膜法估测分子大小”的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于()A油酸未完全散开B油酸中含有大量酒精C计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格D求每滴体积时，1 mL的溶液的滴数误多记了10滴解析选项A、C会导致油膜面积偏小，由dV/S知，会使d偏大选项B、D会使油酸体积偏小，分子直径d偏小答案ACE根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V.(1)上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完全，请指出：_(2)上述实验步骤的合理顺序是_解析(1)C步骤中，要在水面上均匀地撒上石膏粉或痱子粉实验中，要有步骤F：用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数(2)合理顺序为CFBAED答案(1)见解析(2)CFBAED4油酸酒精溶液的浓度为每1000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.6 mL，现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1 mL，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜的形状如右图所示若每一小方格的边长为25 mm，试问：(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为_模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为_油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的_上图中油酸膜的面积为_m2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是_m3；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是_m(结果保留两位有效数字)(2)某同学在实验过程中，在距水面约2 cm的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，实验时观察到，油膜的面积会先扩张后又收缩了一些，这是为什么呢？请写出你分析的原因：_答案(1)球体单分子直径4.41021210112.71010(2)主要有两个原因：水面受到落下油滴的冲击，先陷下后又恢复水平，因此油膜的面积扩张；油酸酒精溶液中的酒精挥发，使液面收缩5在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，已知一滴溶液中油酸的体积为V，配制的油酸溶液中纯油酸与溶液体积之比为1 500,1 mL油酸溶液50滴，那么一滴溶液的体积是_mL，所以一滴溶液中油酸体积为V_cm3.若实验中测得的结果如下表所示，请根据所给数据填写空白处的数值，并与公认的油酸分子直径值d05.121010 m作比较，并判断此实验是否符合数量级的要求.6利用油膜法可以粗略测出阿伏加德罗常数，把密度0.8103 kg/m3的某种油，用滴管滴出一滴在水面上形成油膜，已知这滴油的体积为V0.5103 cm3，形成的油膜面积为S0.7 m2.油的摩尔质量M0.09 kg/mol.若把油膜看成是单分子层，每个油分子看成球形，只需要保留一位有效数字，那么：(1)该油分子的直径是多少？(2)由以上数据可粗略测出阿伏加德罗常数NA的值是多少？(先列出计算式，再代入数据计算)答案(1)71010 m(2)见解析