（江苏专用）2021版高考物理一轮复习 第12章 热学 实验16 用油膜法估测油酸分子的大小课件

第十二章热学实验十六用油膜法估测油酸分子的大小21实验储备回顾自主31．实验目的用油膜法估测分子的大小。42．实验原理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)，将油酸分子看作球形，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用d＝VS计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积。这个厚度就近似等于油酸分子的直径。53．实验器材已稀释的油酸若干毫升、量筒1个、浅盘1只(30cm×40cm)、纯净水、注射器(或滴管)1支、透明玻璃板一块、坐标纸、彩色水笔1支、痱子粉或石膏粉(带纱网或粉扑)。64．实验步骤(1)取1mL(1cm3)的油酸溶于酒精中，制成200mL的油酸酒精溶液。(2)往边长约为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。(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1mL，算出每滴油酸酒精溶液的体积V0＝1nmL。7(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。8(7)根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，根据纯油酸的体积V和薄膜的面积S，算出油酸薄膜的厚度d＝VS，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10－10，若不是10－10需重做实验。95．注意事项(1)在水面上撒石膏粉时，注意不要触动浅盘中的水。(2)在有机玻璃板上描绘轮廓时动作轻而迅速，眼睛视线要始终与玻璃垂直。(3)酒精油酸溶液配制后不要长时间放置，以免改变浓度，产生误差。10(4)注射器针头高出水面的高度应在1cm之内。当针头靠水面很近(油酸未滴下之前)时，会发现针头下方的粉层已被排开，是由针头中酒精挥发所致，不影响实验效果。(5)待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓。扩散后又收缩，有两个原因：第一，水面受油酸滴冲击凹陷后又恢复；第二，酒精挥发后液面收缩。11(6)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，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。(7)从盘的中央加痱子粉，使粉自动扩散至均匀，这是由于以下两种因素所致：第一，加粉后水的表面张力系数变小，不将粉粒拉开；第二，粉粒之间的排斥，这样做比粉撒在水面上的实验效果好。12(8)本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可。132实验考向突破多维14实验原理与操作1．将所有的实验用具擦洗干净，不能混用。2．油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜。3．方盘中的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。15[题组训练]1．(2019·全国卷Ⅲ)用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是________________。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以_______________。为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是___________________。16[解析]由于分子直径非常小，极少量油酸所形成的单分子层油膜面积也会很大，因此实验前需要将油酸稀释，使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜。可以用累积法测量多滴溶液的体积后计算得到一滴溶液的体积。油酸分子直径等于油酸的体积与单分子层油膜的面积之比，即d＝VS，故除测得油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积外，还需要测量单分子层油膜的面积。17[答案]使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1mL油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积单分子层油膜的面积182．(多选)(2019·湖北省武汉市调研)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，下列做法正确的是()A．用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是1mL，则1滴溶液中含有油酸10－2mLB．往浅盘里倒入适量的水，再将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上19C．用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，同时将玻璃板放在浅盘上，并立即在玻璃板上描下油酸膜的形状D．根据1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V和油膜面积S就可以算出油膜厚度d＝VS，即油酸分子的大小20BD[用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是1mL，则1滴油酸酒精溶液的体积是10－2mL，含有油酸的体积小于10－2mL，选项A错误；往浅盘里倒入适量的水，再将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上，选项B正确；用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，同时将玻璃板放在浅盘上，待油酸在液面上分布均匀并稳定后，在玻璃板上描下油酸膜的形状，选项C错误；根据1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V和油膜面积S就可以算出油膜厚度d＝VS，即油酸分子的大小，选项D正确。]213．在用油膜法估测油酸分子直径的实验中，有下列实验步骤：①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；②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；22③将画有油膜形状的玻璃平板放在坐标纸上，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；④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，记下量筒内每增减一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积；⑤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。23(1)上述步骤中，正确的顺序是：④①________(填写步骤前面的数字)。(2)实验中所用的油酸酒精溶液的体积百分比浓度为0.05%，每滴溶液的体积为0.02mL，描出油酸膜边缘轮廓，油酸膜的面积约为110cm2，由此可估算出油酸分子的直径为________m。(结果保留两位有效数字)24(3)实验中若油酸未完全散开就测油膜面积，会导致计算分子直径的结果比真实值________(选填“偏大”或“偏小”)。25[解析](1)上述步骤中，正确的顺序是：④①②⑤③。(2)油酸分子的直径为d＝VS＝0.02×10－6×0.05%110×10－4m＝9.1×10－10m(3)实验中若油酸未完全散开就测油膜面积，则S测量值偏小，则根据d＝VS，会导致计算分子直径的结果比真实值偏大。[答案](1)②⑤③(2)9.1×10－10(3)偏大26数据处理与误差分析1．纯油酸体积的计算引起误差。2．油膜形状的画线误差。3．数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差。27[题组训练]1．在“用油膜法估测油酸分子直径”的实验中，某同学按如下操作：a．在量筒中滴入一滴已配制好的油酸酒精溶液，测出其体积b．在装有水、撒适量痱子粉的浅盘中滴入一滴已配制好的溶液，使薄膜形状稳定28c．将玻璃板放在浅盘上，将油膜形状描绘在玻璃板上d．将玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸体积和面积计算出油酸分子的直径(1)其中有操作错误的步骤是________。(2)已知油酸酒精溶液中油酸体积所占比例为k，N滴油酸溶液体积为V，一滴油酸溶液形成油膜的面积为S，则油酸分子的直径为________。29[解析](1)用量筒测一滴溶液的体积，无法操作，即使测量，误差也很大，要测出一滴油酸酒精溶液的体积，应在量筒中滴入N滴油酸酒精溶液，测出其体积为V，然后求出一滴该溶液的体积为V1＝VN，故有操作错误的步骤是a。30(2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V2＝kVN，一滴油酸酒精溶液形成的油膜面积为S，那么油酸分子直径为d＝kVNS。[答案](1)a(2)kVNS312．(1)“用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是________。A．考虑了各油酸分子间的间隙B．不考虑各油酸分子间的间隙C．将油酸形成的膜看成单分子油膜D．将油酸分子看成立方体32(2)某学生在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，计算结果偏大，可能是由于________。A．油酸未完全散开B．油酸溶液浓度低于实际值C．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格D．求每滴体积时1mL的溶液的滴数多记了10滴33(3)在“用油膜法估测分子大小”实验中所用的油酸酒精溶液为1000mL溶液中有纯油酸0.6mL，用量筒测得1mL上述溶液为80滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形方格的边长为1cm，试求：34①油酸膜的面积是________cm2。(保留三位有效数字)②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________m3。③实验测出油酸分子的直径是________m。(结果保留两位有效数字)④实验中为什么要让油膜尽可能散开？________。35[解析](1)在“用油膜法估测分子的大小”实验中，我们的实验依据是：①油膜是呈单分子分布的；②把油酸分子看成球形；③分子之间没有空隙，由此可知A、D错误，B、C正确。36(2)计算油酸分子直径的公式是d＝VS，V是纯油酸的体积，S是油膜的面积。油酸未完全散开，S偏小，故得到的分子直径d将偏大，故A正确；如果油酸溶液浓度低于实际值，则油酸的实际体积偏小，则直径将偏小，故B错误；计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S将偏小，故得到的分子直径将偏大，故C正确；求每滴体积时，1mL的溶液的滴数误多记了10滴，由V0＝Vn可知，纯油酸的体积将偏小，则计算得到的分子直径将偏小，故D错误。37(3)①由图示可知，由于每格边长为1cm，则每一格就是1cm2，估算油膜面积以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出105格。则油酸薄膜面积S＝105cm2；②一滴油溶液中含油的体积为V＝1mL80×0.6mL1000mL＝7.5×10－6mL＝7.5×10－12m3；③所以油酸分子直径为d＝VS＝7.5×10－12105×10－4＝7.1×10－10m；38④当油酸溶液滴在水面后，让油膜尽可能散开，目的是为了让油膜在水面上形成单分子油膜。[答案](1)BC(2)AC(3)①115②7.5×10－12③7.1×10－10④这样做的目的是为了让油膜在水面上形成单分子油膜Thankyouforwatching!