2020版高考物理一轮复习通用版讲义:第十三章第78课时用油膜法估测分子的大小(实验增分课)含答案

第78课时 用油膜法估测分子的大小(实验增分课)

一、实验目的

1.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。 二、实验原理

1.利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜,如图所示。

2.将油酸分子视为球形,测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积。

V

3.用d=计算出油膜的厚度(V为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积,S为油膜面积),这个厚度就近似等于

S油酸分子的直径。

三、实验器材

清水、盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。

谨记部分器材用途

盛水浅盘 坐标纸、玻璃板 痱子粉 油酸酒精溶液 四、实验步骤

1.取1 mL油酸溶于酒精中,制成200 mL油酸酒精溶液。

2.往边长约为30~40 cm的浅盘中倒入约2 cm深的水,然后将痱子粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上。 3.用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液,使这些溶液的体积恰好为1 mL,算出每滴油1

酸酒精溶液的体积V0=n mL。

4.用滴管(或注射器)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。 5.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。 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。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,把正方形的个数乘以单个正方形的面积就是油膜的面积。

7.据油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V,利用一滴溶液中纯油酸的体积V和薄膜的面积V-

S,算出油酸薄膜的厚度d=S,即为油酸分子的直径。比较算出的分子直径,看其数量级(单位为m)是否为1010,若不是10

-10

提供平静的水面 描绘单分子油膜的形状 撒在水面上使油膜边界清晰 获得单分子油膜 需重做实验。

五、数据处理

根据上面记录的数据,完成以下表格内容。

实验次数 1 2

实验次数 1 2 六、误差分析 1.油酸酒精溶液配制后若长时间放置,溶液的浓度会改变,会给实验带来较大误差。 2.纯油酸体积的计算误差。 3.油膜面积的测量误差。 4.油膜形状的画线误差。

5.数格子法本身是一种估算的方法,自然会带来误差。 七、注意事项

1.油酸酒精溶液配制后不宜长时间放置,以免浓度改变,产生误差。 2.油酸酒精溶液的浓度应小于

1

为宜。 1 000一滴溶液中纯油酸的体积V 分子的大小(m) 平均值 量筒内增加1 mL溶液时的滴数 轮廓内的小格子数 轮廓面积S 3.痱子粉(或细石膏粉)的用量不要太大,否则不易成功。

4.测1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,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。

7.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。

8.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,以保持盘的清洁。

1.油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液中有纯油酸0.6 筒内滴加50滴该溶液,量筒中的溶液体积增加了1 mL,把一滴该油酸酒盛水的浅盘中,由于酒精溶于水,油酸在水面展开,稳定后形成的油膜的一小方格的边长为25 mm,试问:

(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为________模型,让油酸尽可能地在水面上散开,则形成的油膜可视为_______油膜,这层油膜的厚度可视为油酸分子的________。图中油酸膜的面积为________m2;每一滴油酸酒精溶

mL,现用滴管向量精溶液滴入足够大形状如图所示。若每

液中含有纯油酸的体积是________m;根据上述数据,估测出油酸分子的直径是________m。(结果均保留两位有效数字)

(2)某同学在实验过程中,在距水面约2 cm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,油膜的面积先扩张后又收缩了一些,这是为什么呢?

请写出你分析的原因:____________________________________________________ ________________________________________________________________________。

解析:(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为球体模型,让油酸尽可能地在水面上散开,则形成的油膜可视为单分子油膜,这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径。由题图可知油膜面积约占56小格,面积约为S=56×25×25×106 m2=3.5×102 m2,每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为V=

-11

3

10.6-××106 m3=1.2×10501 000

V1.2×10-10

m,油酸分子的直径约等于油膜的厚度d== m。 -2 m≈3.4×10S3.5×10

3

-11

(2)水面受到落下的油酸酒精溶液的冲击,先陷下后又恢复水平,因此油膜的面积扩张;油酸酒精溶液中的酒精挥发,使油膜的面积收缩。

答案:(1)球体 单分子 直径 3.5×102 1.2×10

-11

3.4×10

-10

(2)水面受到落下的油酸酒精溶液的冲击,

先陷下后又恢复水平,因此油膜的面积扩张;油酸酒精溶液中的酒精挥发,使油膜的面积收缩

2.在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中: (1)关于油膜面积的测量方法,下列说法中正确的是( ) A.油酸酒精溶液滴入水中后,要立刻用刻度尺去量油膜的面积

B.油酸酒精溶液滴入水中后,要让油膜尽可能地散开,再用刻度尺去量油膜的面积

C.油酸酒精溶液滴入水中后,要立即将油膜的轮廓画在玻璃板上,再利用坐标纸去计算油膜的面积 D.油酸酒精溶液滴入水中后,要让油膜尽可能散开,等到形状稳定后,再把油膜的轮廓画在玻璃板上,用坐标纸去计算油膜的面积

(2)实验中,将1 cm3的油酸溶于酒精,制成200 cm3的油酸酒精溶液,又测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴,现将1滴溶液滴到水面上,水面上形成0.2 m2的单分子薄层,由此可估算油酸分子的直径d=________m。

解析:(1)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中,油酸酒精溶液滴入水中后,油膜会散开,待稳定后,再在玻璃板上画下油膜的轮廓,用坐标纸计算油膜面积,故D对。

10

V1011-1033

(2)一滴油酸酒精溶液里含纯油酸的体积V=× cm=10 m,油酸分子的直径d== m=5×10

S200500.2

-10

m。

答案:(1)D (2)5×10

-10

度为每104 mL溶液滴入盛水的浅盘轮廓,再把玻璃板1 cm。则:

3.在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,所用油酸酒精溶液的浓液中有纯油酸6 mL,用注射器测得1 mL上述溶液为75滴。把1滴该溶里,待油膜稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔在玻璃板上描出油膜的放在坐标纸上,其形状和尺寸如图所示,坐标纸中正方形小方格的边长为

(1)油酸薄膜的面积是________cm2。

联系客服:779662525#qq.com(#替换为@) 苏ICP备20003344号-4