高考物理鲁科版选修3-3 14.4《实验：用油膜法估测分子的大小》课件

欢迎进入物理课堂 1 实验目的 1 估测油膜分子的大小 2 学习间接测量微观量的原理和方法 2 实验原理实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小 如图所示 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 并很快挥发 在水面上形成如右下图所示形状的一层 单分子 油膜 如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积 即可算出油酸分子的大小 用V表示一滴酒精油酸溶液中所含油酸的体积 用S表示单分子油膜的面积 用d表示分子的直径 则 d 3 实验器材盛水浅盘 试剂瓶 坐标纸 酒精油酸溶液 量筒 彩笔 痱子粉 注射器 玻璃板 考点实验过程1 实验步骤 1 配制油酸酒精溶液 取1mL 1cm3 的油酸溶于酒精中 制成200mL的油酸酒精溶液 2 往边长30 40cm的浅盘中倒入约2cm深的水 然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上 4 用滴管 或注射器 向水面上滴入一滴酒精油酸溶液 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 算出油酸薄膜的面积 2 数据处理根据上面记录的数据 完成以下表格内容 3 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 酒精油酸溶液的浓度以小于0 1 为宜 不宜长时间放置 4 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 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 一是水面受油酸滴冲击凹陷后又恢复 二是酒精挥发后油膜回缩 6 滴油酸溶液的滴口应离水面1cm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 再不要触动盘中的水 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 案例1 2011 全国理综 在 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40cm的浅盘里倒入约2cm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1cm3的油酸溶于酒精 制成300cm3的油酸酒精溶液 测得1cm3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 13m2 由此估算出油酸分子的直径为 m 结果保留1位有效数字 解析 1 在 油膜法估测油酸分子的大小 实验中 应先配制油酸酒精溶液 再往盘中倒入水 并撒痱子粉 然后用注射器将配好的溶液滴一滴在水面上 待薄膜形状稳定 再将玻璃板放于盘上 用彩笔描绘在玻璃上 由d V S计算 2 一滴溶液中含油酸体积故d V S 5 10 10m 答案 1 如果 放在 之前的其他位置 同样正确 2 5 10 10 案例2 在做 用油膜法估测分子大小 实验中 将油酸溶于酒精 其浓度为每104mL溶液中有6mL油酸 用注射器测得1mL上述溶液有75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 用笔在玻璃板上描出油酸膜的轮廓 再把玻璃板放在坐标纸上 其形状和尺寸如图所示 坐标中正方形方格的边长为1cm 则可估测出油酸分子的直径为 A 6 1 10 10mB 6 2 10 10m C 6 3 10 10mD 6 4 10 10m 解析 明确溶质与溶剂的关系 正确 数 出油膜面积是解题的关键 根据图形 数得格子数为129个 那么油膜面积是S 129 12cm2 129cm2 根据已知条件可知 1mL溶液有75滴 1滴溶液的体 答案 B 误区警示 解决本题时常见错误是将纯油酸的体积换算错误 避免错误的方法是认真审题 弄清溶质与溶剂的关系 案例3 2011 江苏高考 某同学在进行 用油膜法估测分子的大小 的实验前 查阅数据手册得知 油酸的摩尔质量M 0 283kg mol 1 密度 0 895 103kg m 3 若100滴油酸的体积为1mL 则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少 取NA 6 02 1023mol 1 球的体积V与直径D的关系为V D3 结果保留一位有效数字 答案 1 101m2 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全