人教版新高考物理一輪總復(fù)習(xí)-用油膜法估測(cè)油酸分子的大小

高考總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計(jì)GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI實(shí)驗(yàn)20

用油膜法估測(cè)油酸分子的大小第十四章2022內(nèi)容索引0102必備知識(shí)落實(shí)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰π纬?3鞏固提升檢測(cè)必備知識(shí)落實(shí)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.估測(cè)油酸分子的大小。2.學(xué)會(huì)間接測(cè)量微觀量的原理和方法。二、實(shí)驗(yàn)原理1.利用油酸酒精溶液在平靜的水面上形成單分子油膜,如圖所示。2.將油酸分子看作球形,測(cè)出一定體積油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積。3.用

計(jì)算出油膜的厚度(V為一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積,S為油膜面積),這個(gè)厚度就近似等于油酸分子的直徑。三、實(shí)驗(yàn)器材1.油酸酒精溶液若干毫升,體積配比為1∶200。2.注射器或滴管1支。3.量筒1個(gè)。4.淺盤1個(gè),規(guī)格為30cm×40cm。5.玻璃板1塊,面積大于30cm×40cm,坐標(biāo)紙。6.彩色水筆1支。7.痱子粉(或石膏粉)1盒。8.清水若干升。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.配制油酸酒精溶液:把1mL的油酸溶于酒精中,制成200mL的油酸酒精溶液。2.往淺盤中倒入約2cm深的水,然后將痱子粉(或石膏粉)均勻地撒在水面上。3.用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴油酸酒精溶液,使這些溶液體積恰好為1mL,算出每滴油酸酒精溶液所含油酸的體積

。4.用滴管(或注射器)向水面上滴一滴油酸酒精溶液,油酸就在水面上慢慢散開,形成單分子油膜。5.待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后,將一塊較大的玻璃板蓋在淺盤上,用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上。6.將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上,算出油酸薄膜的面積。求面積時(shí),以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)為1cm的正方形為單位,數(shù)出輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù),不足半個(gè)的舍去,多于半個(gè)的算一個(gè)。7.根據(jù)一滴油酸酒精溶液所含油酸的體積V和其形成的薄膜的面積S,算出油酸薄膜的厚度,即為油酸分子的大小。比較算出的分子大小,看其數(shù)量級(jí)是否為10-10m。五、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、酒精和油酸酒精溶液的滴管不能混用,否則會(huì)增大實(shí)驗(yàn)誤差。2.油酸酒精溶液中油酸與酒精的體積比以1∶200為宜。3.淺盤里的水面離盤口面的距離應(yīng)較小,并要水平放置,以便準(zhǔn)確地畫出油酸薄膜的形狀,畫線時(shí)視線應(yīng)與板面垂直。4.油酸在水面上形成的薄膜先擴(kuò)散后收縮,要在薄膜形狀穩(wěn)定后再畫輪廓。薄膜擴(kuò)散后又收縮的原因有兩個(gè):一是水面受油酸酒精液滴沖擊凹陷后又恢復(fù);二是酒精揮發(fā)或溶于水后,薄膜回縮。5.滴油酸酒精溶液的滴口應(yīng)在離水面1cm之內(nèi),否則油酸薄膜難以形成。實(shí)驗(yàn)前要注意訓(xùn)練好滴法。六、誤差分析1.純油酸體積的計(jì)算引起誤差。2.油膜面積的測(cè)量引起的誤差主要有兩個(gè)方面:(1)油膜形狀的畫線誤差;(2)數(shù)格子法本身是一種估算的方法,自然會(huì)帶來誤差。實(shí)驗(yàn)?zāi)芰π纬赡芰π纬牲c(diǎn)1實(shí)驗(yàn)原理與誤差【例1】

某實(shí)驗(yàn)小組在做用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)。(1)(多選)該實(shí)驗(yàn)中的理想化假設(shè)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.不考慮各油酸分子間的相互作用力D.將油酸分子看成球形(2)實(shí)驗(yàn)中使用到油酸酒精溶液,其中酒精的作用是(

)A.可使油酸和痱子粉之間形成清晰的邊界輪廓B.對(duì)油酸溶液起到稀釋作用C.有助于測(cè)量一滴油酸的體積D.有助于油酸的顏色更透明,便于識(shí)別ABDB(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),在邊長(zhǎng)約30cm的淺盤里倒入約2cm深的水,然后將痱子粉均勻地撒在水面上,用注射器滴一滴____________(選填“純油酸”“油酸水溶液”或“油酸酒精溶液”)在水面上。穩(wěn)定后,在玻璃板上描下油膜的輪廓,放到坐標(biāo)紙上估算出油膜的面積。實(shí)驗(yàn)中若撒的痱子粉過多,則計(jì)算得到的油酸分子的直徑偏____________(選填“大”或“小”)。

油酸酒精溶液

大

解析:(1)計(jì)算分子直徑是根據(jù)體積與面積之比,所以需將油膜看成單分子油膜,不考慮各油酸分子間的間隙,將油酸分子看成球形,故選A、B、D。(2)實(shí)驗(yàn)中使用到油酸酒精溶液,其中酒精的作用是對(duì)油酸起到稀釋作用,酒精稀釋油酸是為了進(jìn)一步減小油酸的面密度,使油酸分子盡可能少地在豎直方向上重疊,更能保證其形成單分子油膜,也就是為了減小系統(tǒng)誤差。(3)油酸黏稠,不易散開,為了使其在水面形成單分子油膜,需要用酒精稀釋,所以選擇油酸酒精溶液。實(shí)驗(yàn)中若撒的痱子粉過多,則油酸酒精溶液形成的單分子油膜面積變小,計(jì)算的油酸分子直徑偏大。方法歸納用油膜法估測(cè)油酸分子大小的思路1.理解分子模型,也就是理解油酸分子在水面上形成的薄膜厚度即分子直徑。2.明確溶質(zhì)和溶劑的關(guān)系,正確求出純油酸體積V。3.準(zhǔn)確“數(shù)”出油膜的面積S。4.利用

求得油酸分子直徑。能力形成點(diǎn)2實(shí)驗(yàn)步驟與數(shù)據(jù)處理【例2】

某實(shí)驗(yàn)小組在做用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)。(1)某同學(xué)操作步驟如下:①取一定量的無水酒精和油酸,制成一定濃度的油酸酒精溶液;②在量筒中滴入一滴該溶液,測(cè)出它的體積;③在蒸發(fā)皿內(nèi)盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散開穩(wěn)定;④在蒸發(fā)皿上覆蓋透明玻璃,描出油膜形狀,用透明方格紙測(cè)量油膜的面積。改正其中的錯(cuò)誤:____________________________________________。

(2)若油酸酒精溶液體積分?jǐn)?shù)為0.10%,一滴溶液的體積為4.8×10-3mL,其形成的油膜面積為40cm2,則估測(cè)出油酸分子的直徑為____________m。

②中應(yīng)在量筒中滴入n滴該溶液,③中應(yīng)先在水面上撒上痱子粉1.2×10-9解析:(1)②由于一滴溶液的體積太小,直接測(cè)量時(shí)相對(duì)誤差太大,應(yīng)用微小量累積法減小測(cè)量誤差。③液面上不撒痱子粉時(shí),滴入的油酸酒精溶液在酒精揮發(fā)后剩余的油膜不能形成一塊完整的油膜,油膜間的縫隙會(huì)造成測(cè)量誤差增大,甚至使實(shí)驗(yàn)失敗。(2)由油膜的體積等于一滴油酸酒精溶液內(nèi)純油酸的體積可得能力形成點(diǎn)3實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新【例3】

利用油膜法可以粗略地測(cè)定阿伏加德羅常數(shù),把密度ρ=0.8×103kg/m3的某種油用滴管滴出一滴在水面上形成油膜,已知這滴油的體積為V=0.5×10-3cm3,形成的油膜面積為S=0.7m2,油的摩爾質(zhì)量為M=0.09kg/mol。把油膜看成是單分子油膜,每個(gè)油分子看成球形。(1)油分子的直徑是多少?(2)由以上數(shù)據(jù)粗略地測(cè)出的阿伏加德羅常數(shù)NA是多少?先列出計(jì)算式,再代入計(jì)算,只要求保留一位有效數(shù)字。鞏固提升檢測(cè)1.(2020·江蘇邗江中學(xué)期中)油酸酒精溶液的濃度為每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.6mL?，F(xiàn)用滴管向量筒內(nèi)滴加50滴上述溶液,量筒中的溶液體積增加了1mL。若把一滴這樣的油酸酒精溶液滴入足夠大盛水的淺盤中,由于酒精溶于水,油酸在水面展開,穩(wěn)定后形成的油膜的形狀如圖所示,每一小方格的邊長(zhǎng)為25mm。(1)這種估測(cè)方法是將每個(gè)油酸分子視為____________模型,讓油酸盡可能地在水面上散開,則形成的油膜可視為____________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___________m2;每一滴油酸酒精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。(保留兩位有效數(shù)字)

(2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過程中,在距水面約2cm的位置將一滴油酸酒精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)寫出你分析的原因:

________________________。

球形

單分子

直徑

4.4×10-21.2×10-112.7×10-10主要有兩個(gè)原因:①水面受到落下液滴的沖擊,先陷下后又恢復(fù)水平,因此油膜的面積擴(kuò)張;②油酸酒精溶液中的酒精一部分揮發(fā),一部分溶于水,使液面收縮。2.(1)在做用油膜法估測(cè)油酸分子大小的實(shí)驗(yàn)時(shí),已經(jīng)準(zhǔn)備的器材有油酸酒精溶液、滴管、淺盤和水、玻璃板、彩筆,要完成本實(shí)驗(yàn),還欠缺的器材有_____________________________。

(2)在用油膜法粗測(cè)油酸分子直徑的實(shí)驗(yàn)中,在哪些方面作了理想化的假設(shè):___________________________________________________________。實(shí)驗(yàn)中滴在水面的是油酸酒精溶液而不是純油酸,且只能滴一滴,這是因?yàn)開______________________________________________________________。在將油酸酒精溶液滴向水面前,要先在水面上均勻撒些痱子粉,這樣做是為了

______________________________________。

量筒、痱子粉、坐標(biāo)紙

將油膜看成單分子膜;將分子看作球形;認(rèn)為分子是一個(gè)緊挨一個(gè)的純油酸黏滯力較大,直接滴不易形成單分子油膜

使油膜邊界清晰,便于描繪油膜形狀

(3)下面4個(gè)圖反映用油膜法估測(cè)油酸分子大小的實(shí)驗(yàn)中的4個(gè)步驟,將它們按操作先后順序排