高考物理一轮精细复习 （必备基础点拨+高考考点集结+考点专训）实验《用油膜法估测分子的大小》》课件

一、实验目的一、实验目的(1)估测油酸分子的大小。估测油酸分子的大小。(2)学会间接测量微观量的原理和方法。学会间接测量微观量的原理和方法。二、实验原理二、实验原理利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜(如图实如图实121所示所示)，将油酸分子看做球形，测出一定，将油酸分子看做球形，测出一定图实图实121超链接超链接体积油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积，用体积油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积，用dV/S计计算出油膜的厚度，其中算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，积，S为油膜面积。这个厚度就近似等于油酸分子的直径。为油膜面积。这个厚度就近似等于油酸分子的直径。 三、实验器材三、实验器材 清水、盛水浅盘、滴管清水、盛水浅盘、滴管(或注射器或注射器)、试剂瓶、坐标纸、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉玻璃板、痱子粉(或石膏粉或石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。 四、实验步骤四、实验步骤 (1)取取1毫升毫升(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成的油酸溶于酒精中，制成200 毫升的毫升的油酸酒精溶液。油酸酒精溶液。 (2)往边长约为往边长约为30 40 cm的浅盘中倒入约的浅盘中倒入约2 cm深的水，深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上。然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上。(4)用滴管用滴管(或注射器或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸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，形成单分子油膜。酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成单分子油膜。(5)待油酸薄膜形状稳定后，将准备好的玻璃板盖在待油酸薄膜形状稳定后，将准备好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。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，算出油酸薄膜的面积。方法是计算轮廓范围内正方形的个出油酸薄膜的面积。方法是计算轮廓范围内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个，把正方形的数，不足半个的舍去，多于半个的算一个，把正方形的个数乘以单个正方形的面积就是油膜的面积。个数乘以单个正方形的面积就是油膜的面积。五、数据处理五、数据处理根据上面记录的数据，完成以下表格内容。根据上面记录的数据，完成以下表格内容。21轮廓面积轮廓面积S轮廓内的轮廓内的小格子数小格子数量筒内增加量筒内增加1 mL溶液时的滴数溶液时的滴数实验次数实验次数21平均值平均值分子的大小分子的大小(m)一滴溶液中纯油酸一滴溶液中纯油酸的体积的体积V实验次数实验次数六、注意事项六、注意事项(1)油酸酒精溶液配制后不宜长时间放置，以免改变油酸酒精溶液配制后不宜长时间放置，以免改变浓度，产生误差。浓度，产生误差。(3)痱子粉的用量不要太大，否则不易成功。痱子粉的用量不要太大，否则不易成功。(4)测测1滴油酸酒精溶液的体积时，滴入量筒中的油酸滴油酸酒精溶液的体积时，滴入量筒中的油酸酒精溶液的体积应为整毫升数，应多滴几毫升，数出对酒精溶液的体积应为整毫升数，应多滴几毫升，数出对应的滴数，这样求平均值误差较小。应的滴数，这样求平均值误差较小。(5)浅盘里水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，浅盘里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。以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直。(6)要待油膜形状稳定后，再画轮廓。要待油膜形状稳定后，再画轮廓。(7)本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数量级符合即可。量级符合即可。(8)做完实验后，把水从盘的一侧边缘倒出，并用做完实验后，把水从盘的一侧边缘倒出，并用少量酒精清洗，然后用脱脂棉擦去，最后用水冲洗，少量酒精清洗，然后用脱脂棉擦去，最后用水冲洗，以保持盘的清洁。以保持盘的清洁。七、误差分析七、误差分析(1)油酸酒精溶液配制后长时间放置，溶液的浓度会油酸酒精溶液配制后长时间放置，溶液的浓度会改变，会给实验带来较大误差。改变，会给实验带来较大误差。(2)纯油酸体积的计算误差。纯油酸体积的计算误差。(3)油膜面积的测量误差油膜面积的测量误差油膜形状的画线误差；油膜形状的画线误差；数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差。数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差。实验原理与操作实验原理与操作例例1(2011全国高考全国高考)在在“油膜法估测油酸分子的油膜法估测油酸分子的大小大小”实验中，有下列实验步骤：实验中，有下列实验步骤：往边长约为往边长约为40 cm的浅盘里倒入约的浅盘里倒入约2 cm深的水，待深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。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。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。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。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。描绘在玻璃板上。完成下列填空：完成下列填空：(1)上述步骤中，正确的顺序是上述步骤中，正确的顺序是_。(填写步骤填写步骤前面的数字前面的数字)(2)将将1 cm3的油酸溶于酒精，制成的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒的油酸酒精溶液；测得精溶液；测得1 cm3的油酸酒精溶液有的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该滴。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由此估算出油酸分子的直径为_m。(结果结果保留保留1位有效数字位有效数字)解析解析(1)根据实验原理易知操作步骤正确的顺序根据实验原理易知操作步骤正确的顺序为；为；答案答案(1)(2)51010题组演练题组演练1“用油膜法估测分子的大小用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是实验的科学依据是()A将油酸形成的膜看成单分子油膜将油酸形成的膜看成单分子油膜B不考虑各油酸分子间的间隙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考虑了各油酸分子间的间隙D将油酸分子看成球形将油酸分子看成球形答案：答案：ABD2一滴油酸酒精溶液含质量为一滴油酸酒精溶液含质量为m的纯油酸，滴在液面的纯油酸，滴在液面上扩散后形成的最大面积为上扩散后形成的最大面积为S。已知纯油酸的摩尔。已知纯油酸的摩尔质量为质量为M、密度为、密度为，阿伏加德罗常数为，阿伏加德罗常数为NA，下列，下列表达式中正确的有表达式中正确的有 ()答案：答案：BC3利用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有：浓利用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有：浓度为度为0.05%(体积分数体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1 mL的量筒、盛有适量清水的规格为的量筒、盛有适量清水的规格为30 cm40 cm的浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、的浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸。坐标纸。(1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C。A用滴管将浓度为用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入地滴入量筒中，记下滴入1 mL油酸酒精溶液时的滴油酸酒精溶液时的滴数数N；B将痱子粉均匀地撒在浅盘内的水面上，用滴管吸取将痱子粉均匀地撒在浅盘内的水面上，用滴管吸取浓度为浓度为0.05%的油酸酒精溶液，从靠近水面处向浅盘中的油酸酒精溶液，从靠近水面处向浅盘中央一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，直到油酸薄膜有足够央一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，直到油酸薄膜有足够大的面积且不与器壁接触为止，记下滴入的滴数大的面积且不与器壁接触为止，记下滴入的滴数n；C_；D将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为标纸上边长为1 cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的正方形为单位，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用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的大小_(单位：单位：cm)。解析：解析：(1)待薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，待薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。答案：见解析答案：见解析数据处理与误差分析数据处理与误差分析例例2在在“用油膜法估测分子大小用油膜法估测分子大小”实验中所用的实验中所用的油酸酒精溶液的浓度为油酸酒精溶液的浓度为1 000 mL溶液中有纯油酸溶液中有纯油酸0.6 mL，用注射器测得用注射器测得1 mL上述溶液为上述溶液为80滴，把滴，把1滴该溶液滴入滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油酸盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图实薄膜的轮廓形状和尺寸如图实122所示，图中每一所示，图中每一小方格的边长为小方格的边长为1 cm，试求：，试求：图实图实122(1)油酸薄膜的面积是油酸薄膜的面积是_cm2；(2)实验测出油酸分子的直径是实验测出油酸分子的直径是_m；(结果保留两位有效数字结果保留两位有效数字)(3)实验中为什么要让油膜尽可能散开？实验中为什么要让油膜尽可能散开？解析解析(1)舍去不足半格的，多于半格的算一格，数舍去不足半格的，多于半格的算一格，数一下共有一下共有114(113115)个；一个小方格的面积个；一个小方格的面积S0L21 cm2，所以面积所以面积S1141 cm2114 cm2。(3)让油膜尽可能散开，是为了让油膜在水面上形成让油膜尽可能散开，是为了让油膜在水面上形成单分子油膜。单分子油膜。答案答案(1)114(113115)都对都对(2)6.61010(3)这样做的目的是让油膜在水面上形成单分子油膜这样做的目的是让油膜在水面上形成单分子油膜题组演练题组演练4某学生在做某学生在做“用油膜法估测分子的大小用油膜法估测分子的大小”的实验时，的实验时，计计算结果偏大，可能是由于算结果偏大，可能是由于 ()A油酸未完全散开油酸未完全散开B油酸溶液浓度低于实际值油酸溶液浓度低于实际值C计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格D求每滴体积时，求每滴体积时，1 mL的溶液的滴数多记了的溶液的滴数多记了10滴滴答案：答案：AC5(2012江苏三校联考江苏三校联考)将将1 mL的纯油酸配成的纯油酸配成500 mL的油酸酒的油酸酒精溶液，待均匀溶解后，用滴管向量筒内滴加精溶液，待均匀溶解后，用滴管向量筒内滴加200滴上述溶滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了液，量筒中的溶液体积增加了 1 mL，则每滴油酸酒精溶液，则每滴油酸酒精溶液体积为体积为_mL。现在让其中一滴落到盛水的浅盘内，。现在让其中一滴落到盛水的浅盘内，待油膜充分展开后，测得油膜的面积为待油膜充分展开后，测得油膜的面积为200 cm2，则估算油，则估算油酸分子的直径是酸分子的直径是_m(保留一位有效数字保留一位有效数字)。解析：将解析：将1 mL的纯油酸配成的纯油酸配成 500 mL的油酸酒精溶液，油的油酸酒精溶液，油酸浓度为酸浓度为1/500，每滴油酸酒精溶液的体积为，每滴油酸酒精溶液的体积为1/200 mL0.005 mL。含纯油酸体积为。含纯油酸体积为V0.005 mL1/500105mL，由由VSd解得油酸分子的直径是解得油酸分子的直径是d51010m。答案：答案：0.00551010答案：答案：1101 m27.油酸酒精溶液的浓度为每油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒油酸酒精溶液中有油酸精溶液中有油酸0.6 mL，现用滴管向量，现用滴管向量筒内滴加筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了体积增加了1 mL，若把一滴这样的油酸，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，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图实油酸在水面展开，稳定后形成的油膜的形状如图实123所示。若每一小方格的边长为所示。若每一小方格的边长为25 mm，试问：，试问：图实图实123(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为这种估测方法是将每个油酸分子视为_模型，让油模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为_油膜，油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的这层油膜的厚度可视为油酸分子的_。图实。图实123中中油酸膜的面积为油酸膜的面积为_m2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是油酸体积是_m3；根据上述数据，估测出油酸分子的；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是直径是_m。(结果保留两位有效数字结果保留两位有效数字)(2)某同学在实验过程中，在距水面约某同学在实验过程中，在距水面约2 cm的位置将一滴油酸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？扩张后又收缩了一些，这是为什么呢？请写出你分析的原因：请写出你分析的原因：_。答案：答案：(1)球体单分子直径球体单分子直径4.41021.210112.71010(2)主要有两个原因：水面受到落下油滴的冲击，先主要有两个原因：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，使液面收缩溶液中的酒精挥发，使液面收缩