高考人教物理高效學(xué)習(xí)方略復(fù)習(xí)課件第11章第4講實(shí)驗(yàn)12用油膜法估測(cè)分子的大小

1、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1估測(cè)油膜分子的大小 2學(xué)習(xí)間接測(cè)量微觀量的原理和方法 二、實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)采用使油酸在水面上形成一層單分子油膜的方法估測(cè)分子的大小,甲乙,三、實(shí)驗(yàn)器材 盛水淺盤(pán)、痱子粉、試劑瓶、坐標(biāo)紙、注射器、玻璃板、酒精油酸溶液、量筒、彩筆 四、實(shí)驗(yàn)過(guò)程 1實(shí)驗(yàn)步驟 (1)配制油酸酒精溶液取1 mL(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成200 mL的油酸酒精溶液 (2)往邊長(zhǎng)為3040 cm的淺盤(pán)中倒入約2 cm深的水，然后將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上,2數(shù)據(jù)處理 根據(jù)上面記錄的數(shù)據(jù)，完成以下表格內(nèi)容.,3.注意事項(xiàng) (1)實(shí)驗(yàn)前，必須將所有的實(shí)驗(yàn)用具擦洗干凈實(shí)驗(yàn)時(shí)，吸取油酸、酒精和溶液的移

2、液管要分別專(zhuān)用，不能混用否則會(huì)增大實(shí)驗(yàn)誤差 (2)痱子粉和油酸的用量都不可太大，否則不易成功 (3)酒精油酸溶液的濃度以小于0.1%為宜不宜長(zhǎng)時(shí)間放置,(4)淺盤(pán)里水離盤(pán)口面的距離應(yīng)較小，并要水平放置，以便準(zhǔn)確地畫(huà)出薄膜的形狀，畫(huà)線時(shí)視線應(yīng)與板面垂直 (5)油酸在水面上形成油膜時(shí)先擴(kuò)散后收縮，要在穩(wěn)定后再畫(huà)輪廓，擴(kuò)散后又收縮的原因有兩個(gè)：一是水面受油酸滴沖擊凹陷后又恢復(fù)；二是酒精揮發(fā)后油膜回縮 (6)滴油酸溶液的滴口應(yīng)離水面1 cm之內(nèi)，否則油膜難于形成,(7)因?yàn)樗陀退岫际菬o(wú)色透明的液體，所以要用痱子粉來(lái)顯示油膜的邊界注意要從盤(pán)的中央加痱子粉由于加粉后水的表面張力系數(shù)變小，水將粉粒拉開(kāi)，同

3、時(shí)粉粒之間又存在著排斥作用，粉會(huì)自動(dòng)擴(kuò)散至均勻這樣做，比將粉撒在水面上的實(shí)驗(yàn)效果要好；撒痱子粉后，再不要觸動(dòng)盤(pán)中的水,(8)當(dāng)重做實(shí)驗(yàn)時(shí)，水從盤(pán)的一側(cè)邊緣倒出，在這側(cè)邊緣會(huì)殘留油酸，為防止影響下次實(shí)驗(yàn)時(shí)油酸的擴(kuò)散和油膜面積的測(cè)量，可用少量酒精清洗，并用脫脂棉擦去，再用清水沖洗，這樣可保持盤(pán)的清潔 (9)本實(shí)驗(yàn)只要求估算分子的大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)量級(jí)符合要求即可,【例1】(2011全國(guó)新課標(biāo)理綜)在“油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，有下列實(shí)驗(yàn)步驟： 往邊長(zhǎng)約為40 cm的淺盆里倒入約2 cm深的水，待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上 用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)

4、定,將畫(huà)有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計(jì)算出油膜的面積，根據(jù)油酸的體積和面積計(jì)算出油酸分子直徑的大小 用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴的滴入量筒中，記下量筒內(nèi)每增加一定體積時(shí)的滴數(shù)，由此計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的體積 將玻璃板放在淺盤(pán)上，然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上,完成下列填空： (1)上述步驟中，正確的順序是_(填寫(xiě)步驟前面的數(shù)字) (2)將1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液測(cè)得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴現(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上，測(cè)得所形成的油膜的面積是0.13 m2.由此估算出油酸分子的直徑為_(kāi)m(結(jié)果保留1位有效數(shù)字),【答案】(

5、1)(2)51010,【例2】在做“用油膜法估測(cè)分子大小”實(shí)驗(yàn)中，將油酸溶于酒精，其濃度為每104 mL溶液中有6 mL油酸用注射器測(cè)得1 mL上述溶液有75滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤(pán)里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤(pán)上，用筆在玻璃板上描出油酸膜的輪廓，再把玻璃板放在坐標(biāo)紙上，其形狀和尺寸如圖所示，坐標(biāo)中正方形方格的邊長(zhǎng)為1 cm，試求：,(1)油酸膜的面積是多少？ (2)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是多大？ (3)按以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估測(cè)出油酸分子的直徑.,【答案】(1)129 cm2(2)8106 mL(3)6.21010 m 【規(guī)律方法】解決本題時(shí)常見(jiàn)錯(cuò)誤是將純油酸的體積換算錯(cuò)誤避免

6、錯(cuò)誤的方法是認(rèn)真審題，弄清溶質(zhì)與溶劑的關(guān)系,1用油膜法粗測(cè)分子直徑實(shí)驗(yàn)的科學(xué)依據(jù)是() A將油膜看成單分子油膜 B不考慮各油酸分子間的間隙 C考慮了各油酸分子間的間隙 D將油膜分子看成球形,解析ABD用油膜法粗測(cè)分子直徑的原理是將一滴油酸(體積為V)，滴入水中使之形成一層單分子油膜，成為一個(gè)單層排列的球形體顯然，球形體的直徑即為單分子油膜的厚度d.假設(shè)單分子油膜面積為S，必然有dV/S，所以用油膜法粗測(cè)分子直徑實(shí)驗(yàn)的科學(xué)依據(jù)是A、B、D.,2在用油膜法測(cè)量分子的大小的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是() A油酸可以用汽油代替，因?yàn)槠鸵膊蝗苋胨苋苋刖凭?B可以直接用量筒量取一定的油酸酒精溶液倒在水

7、盤(pán)中 C可以用汽油代替酒精，因?yàn)橛退崮苋苋肫?D不溶入水的各種油不一定能在較短時(shí)間內(nèi)在水面上形成單分子油膜,解析D因?yàn)槠鸵讚]發(fā)，滴在水面上的汽油將很快揮發(fā)，而且汽油也不像油酸分子一樣一端有親水性，一端有憎水性，所以汽油在水面上不易形成單分子油膜，故A選項(xiàng)錯(cuò)為了使水面上的油酸體積盡量小，應(yīng)該向水中滴上一滴溶液而不是用量筒倒入，所以B選項(xiàng)錯(cuò)因?yàn)槠筒蝗苡谒?，將油酸汽油溶液滴入水面上時(shí)，汽油也浮在水面上，所以用汽油代替酒精是不合適的，故C選項(xiàng)錯(cuò)由于各種油的分子不是都和油酸分子一樣有憎水端和親水端，有的油分子間有較大的粘連作用，不容易在水面上分開(kāi)，所以不一定能在水面形成單分子油膜故D選項(xiàng)正確.,3

8、在“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，已知一滴溶液中油酸的體積為V油酸，配制的油酸溶液中純油酸與溶液體積之比為1500,1 mL溶液是250滴，那么一滴溶液的體積是_mL.所以，一滴溶液中油酸的體積為V油酸_cm3.若實(shí)驗(yàn)中測(cè)得結(jié)果如下表所示，請(qǐng)根據(jù)所給數(shù)據(jù)填寫(xiě)出空白處的數(shù)值，并與公認(rèn)的油酸分子長(zhǎng)度值d01.121010 m做比較，判斷此實(shí)驗(yàn)是否符合數(shù)量級(jí)的要求.,【答案】410381061.51081.621081.421081.511010,4在做“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，所用的油酸酒精溶液的濃度為a，測(cè)量中，某位同學(xué)測(cè)得如下數(shù)據(jù)：測(cè)得體積為V的油酸酒精溶液共有N滴；油膜面積為S，

9、則： (1)用以上物理量的符號(hào)表示計(jì)算分子直徑大小的公式為：d_. (2)該同學(xué)實(shí)驗(yàn)中最終得到的計(jì)算結(jié)果和大多數(shù)同學(xué)的比較，發(fā)現(xiàn)自己所測(cè)數(shù)據(jù)偏大，則對(duì)出現(xiàn)這種結(jié)果的原因，下列說(shuō)法中可能正確的是_,A錯(cuò)誤地將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進(jìn)行計(jì)算 B計(jì)算油膜面積時(shí)，錯(cuò)將不完整的方格作為完整方格處理 C計(jì)算油膜面積時(shí)，只數(shù)了完整的方格數(shù) D水面上痱子粉撒得較多，油膜沒(méi)有充分展開(kāi),5“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)器材有：濃度為0.05%(體積分?jǐn)?shù))的油酸酒精溶液、最小刻度為0.1 mL的量筒、盛有適量清水的 4550 cm2淺盤(pán)、痱子粉、橡皮頭滴管、玻璃板、彩筆、坐標(biāo)紙 (1)下面是實(shí)驗(yàn)步

10、驟，請(qǐng)?zhí)顚?xiě)所缺的步驟C. A用滴管將濃度為0.05%油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下滴入1 mL油酸酒精溶液時(shí)的滴數(shù)N,B將痱子粉均勻地撒在淺盤(pán)內(nèi)水面上，用滴管吸取濃度為0.05%的油酸酒精溶液，從低處向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足夠大的面積又不與器壁接觸為止記下滴入的滴數(shù)n C_ D將畫(huà)有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)為1 cm的正方形為單位，計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，算出油酸薄膜的面積S (2)用已給的和測(cè)得的物理量表示單個(gè)油酸分子的直徑大小_(單位：cm),6酒精油酸溶液的濃度為每1 000 mL酒精油酸溶液中有油酸0.6 mL，現(xiàn)用滴管向量筒內(nèi)滴加50

11、滴上述溶液，量筒中的溶液體積增加了1 mL，若把一滴這樣的酒精油酸溶液滴入足夠大盛水的淺盤(pán)中，由于酒精溶于水，油酸在水面展開(kāi)，穩(wěn)定后形成的純油膜的形狀如圖所示若每一小方格的邊長(zhǎng)為25 mm，試問(wèn)：,(1)這種估測(cè)方法是將每個(gè)油酸分子視為_(kāi)模型，讓油酸盡可能地在水面上散開(kāi)，則形成的油膜可視為_(kāi)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_(kāi)m2；每一滴酒精油酸溶液中含有純油酸體積是_m3；根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測(cè)出油酸分子的直徑是_m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),(2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，距水面約2 cm的位置將一滴酒精油酸溶液滴入水面形成油膜，實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到，油膜的面積會(huì)先擴(kuò)張后又收縮了一些，這是為什么呢？ 請(qǐng)寫(xiě)出你分析的原因：_ _.,【答案】(1)球體單分子直徑4.41021.210112.71010(2)主要有兩個(gè)原因：水面受到落下油滴的沖擊，先陷下后又恢復(fù)水平，因此油膜的面積擴(kuò)張 酒精油酸溶液中的酒精揮發(fā)，使液面收縮,7某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下一個(gè)用“油膜法測(cè)分子大小”的實(shí)驗(yàn)他配制的油酸酒精溶液的濃度為103 mL溶液中有純油酸1 mL，用注射器量得1 mL上述油酸酒精溶液中有液滴50滴，將其中的1滴滴入水面撒有痱子粉的淺盤(pán)里，待穩(wěn)定后，形成了清晰的油膜輪廓他然后