【高中物理】實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測油酸分子的大小 高二物理同步精品課件（人教版2019選擇性必修第三冊(cè)）

高中物理選擇性必修第三冊(cè)

第一章：分子動(dòng)理論

第2節(jié):實(shí)驗(yàn)用油膜法估測油酸分子的大小第2節(jié):實(shí)驗(yàn)用油膜法估測

油酸分子的大小

導(dǎo)入新課

怎樣估測分子的大小分子十分微小。以水為例，一個(gè)直徑為10-3mm左右的水珠，它的大小與細(xì)菌差不多，用肉眼無法觀察，就是在這樣小的水珠里，分子的個(gè)數(shù)竟比地球上人口的總數(shù)還多上好幾倍！那么，通過什么途徑可以知道分子的大小呢？下面我們通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)來估測分子的大小。

實(shí)驗(yàn)思路在用油膜法測定分子的直徑時(shí)，實(shí)際上做了理想化處理。因此，要估測油酸分子的直徑，就要解決兩個(gè)問題:一是獲得很小的一小滴油酸并測出其體積；二是測量這滴油酸在水面上形成的油膜面積。①模型化:把滴在水面上的油酸層當(dāng)作單分子油膜層②理想化:

把分子看成球形油分子一個(gè)個(gè)緊挨著整齊排列，認(rèn)為油膜的厚度

就是分子的直徑。③估算水油酸分子d

實(shí)驗(yàn)中，為了使油酸充分展開，獲得一塊單分子油膜，我們需要將油酸在酒精中稀釋后再滴入水中。這樣的油酸酒精溶液滴在水面，溶液中的酒精將溶于水并很快揮發(fā)，從而獲得純油酸形成的油膜。

物理量的測量1、測量1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V⑴配制油酸溶液：用注射器吸取體積為V1的油酸，注入一定體積的量筒中，加入無水酒精至體積V2刻度線，充分?jǐn)噭蚝蟮玫襟w積比為

的油酸酒精溶液。⑵測量一滴油酸溶液的體積：用滴管向量筒中一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，記下液滴的總滴數(shù)n和它們的總

體積V3，則一滴油酸酒精溶液的體積為。⑶求出1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V⑷待油膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的帶有坐標(biāo)方格的玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描下薄膜的形狀。⑴在淺盤里盛上水，將爽身粉均勻地撒在水面上。⑵用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液。⑶油酸立即在水面散開，形成一塊油膜，油膜上沒有爽身粉，可以清楚地看出它的輪廓。

物理量的測量2、測量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積S正方形的個(gè)數(shù)N乘單個(gè)正方形的面積s0就得到油膜的面積S=

s0N

。不足半個(gè)的舍去根據(jù)畫有油膜輪廓的玻璃板上的坐標(biāo)方格，計(jì)算輪廓范圍內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)。多于半個(gè)的算一個(gè)

物理量的測量2、測量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積S水油酸分子dd——單分子油酸的直徑S——一滴油酸分子的面積S=s0NV——一滴油酸分子的體積

大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，盡管所用的測定分子大小的方法不同，測出的結(jié)果也有差異，但數(shù)量級(jí)是一致的。除了一些有機(jī)物質(zhì)的大分子外，多數(shù)分子大小的數(shù)量級(jí)為10-10m。

物理量的測量3、數(shù)據(jù)分析1.配置一定濃度的油酸酒精溶液時(shí)產(chǎn)生誤差。2.量取一滴油酸酒精溶液的實(shí)際體積產(chǎn)生誤差。3.油酸在水面上實(shí)際分布的均勻情況存在誤差。4.采用“不足半個(gè)的舍去、多于半個(gè)的算一個(gè)”的互補(bǔ)法計(jì)算油膜的面積存在誤差。

誤差的主要來源1.油酸酒精溶液配制好后不要長時(shí)間放置，以免濃度改變，造成較大的實(shí)驗(yàn)誤差。2.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)注意檢查淺盤是否干凈，否則難以形成油膜。3.淺盤中的水應(yīng)保持平穩(wěn)，痱子粉(或細(xì)石膏粉)應(yīng)均勻撒在水面上。4.向水面滴油酸酒精溶液時(shí)，應(yīng)靠近水面，不能離水面太高，否則油膜難以形成。5.待測油膜擴(kuò)散后又會(huì)收縮，要在油膜的形狀穩(wěn)定后再描輪廓。

注意事項(xiàng)1．在“用油膜法估測分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，所用油酸酒精溶液的濃度為每104mL溶液中有純油酸5mL，用注射器測得1mL上述溶液為80滴。把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆在玻璃板上描出油膜的輪廓，再把玻璃板放在坐標(biāo)紙上，其形狀和尺寸如圖所示，已知坐標(biāo)中正方形方格的邊長為1cm，油膜面積約有118格。則油膜分子直徑最接近（）A．5×10-10m B．4×10-8m C．5×10-9m D．1×10-8mA

課堂練習(xí)2．在“用油膜法估測分子直徑大小”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)測得到油酸分子直徑的結(jié)果明顯偏小，可能是由于（）A．油酸酒精溶液中含有大量酒精B．油酸在水面未完全散開C．計(jì)算油膜面積時(shí)舍去了所有不足一格的方格D．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液時(shí)，滴數(shù)多數(shù)了幾滴D

課堂練習(xí)3．某同學(xué)在用油膜法估測分子直徑實(shí)驗(yàn)中，計(jì)算結(jié)果明顯偏小，可能是由于（）A．油酸未完全散開 B．油酸中含有大量的酒精C．計(jì)算油膜面積時(shí)舍去了所有不足一格的方格 D．求每滴體積時(shí)，1mL的溶液的滴數(shù)誤多記了10滴D

課堂練習(xí)4．如圖所示，“用油膜法估測分子的大小”的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，將油酸酒精溶液滴入水中后，接著操作的是（）A．立刻用刻度尺去量油膜的面積B．讓油膜盡可能地散開，再用刻度尺去量油膜的面積C．立即將油膜的輪廓畫在玻璃板上，再利用坐標(biāo)紙去計(jì)算油膜的面積D．讓油膜盡可能地散開，等到形狀穩(wěn)定后，再把油膜的輪廓畫在玻璃板上，用坐標(biāo)紙去計(jì)算油膜的面積D

課堂練習(xí)5．在“用油膜法估測分子大小”的實(shí)驗(yàn)中，配制好適當(dāng)比例的油酸酒精溶液，用注射器和量筒測得1mL含上述溶液50滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤內(nèi)，讓油膜在水面上盡可能散開，測出油膜的面積，便可算出油酸分子的直徑。某同學(xué)計(jì)算出的油酸分子的直徑結(jié)果明顯偏大，可能的原因是（）A．油酸未完全散開B．油酸中含有大量酒精C．計(jì)算油膜面積時(shí)將所有不足一格的方格均記為了一格D．求每滴溶液中純油酸的體積時(shí)，1mL溶液的滴數(shù)多記了幾滴A

課堂練習(xí)6．關(guān)于油膜面積的測量方法，下列做法正確的是（）A．油酸酒精溶液滴入水中后，應(yīng)讓油膜盡可能地散開，再用刻度尺去量油膜的面積B．油酸酒精溶液滴入水中后，應(yīng)讓油膜盡可能地散開，再用刻度尺去量沒有油膜面積C．油酸酒精溶液滴入水中后，應(yīng)立即將油膜的輪廓畫在玻璃紙上，再利用坐標(biāo)紙去計(jì)算油膜的面積D．油酸酒精溶液滴入水中后，應(yīng)讓油膜盡可能地散開，再把油膜的輪廓畫在玻璃紙上，然后用坐標(biāo)紙去計(jì)算油膜的面積D

課堂練習(xí)D7．在用油膜法測分子大小的實(shí)驗(yàn)中，取體積為V1的純油酸用酒精稀釋，配成體積為V2的油酸酒精溶液，現(xiàn)將體積為V0的一滴油酸酒精溶液滴在水面上，穩(wěn)定后油膜的面積為S，已知油酸的摩爾質(zhì)量為M，密度為ρ，阿伏伽德羅常數(shù)為NA，則下列說法不正確的是（）A．該實(shí)驗(yàn)中假設(shè)油酸分子是球模型，油酸在水面形成了單分子油膜B．實(shí)驗(yàn)中使用酒精的目的是為了稀釋油酸C．由題目中數(shù)據(jù)可知油酸分子的直徑為D．這一滴溶液中所含的油酸分子數(shù)為

課堂練習(xí)8．為了減小“用油膜法估測分子的大小”的誤差，下列方法可行的是（）A．用