高考物理总复习实验二十 用油膜法估测油酸分子的大小.docVIP

实验二十用油膜法估测油酸分子的大小

【必备知识·自主排查】

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

实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小．当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成如图甲所示形状的一层纯油酸薄膜．如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，即可算出油酸分子的大小．用V表示一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积，用S表示单分子油膜的面积，用d表示油酸分子的直径，如图乙所示，则d＝VS

三、实验器材

清水、浅盘、注射器(或胶头滴管)、带有坐标方格的玻璃板、爽身粉(或石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔．

四、实验过程

1．在浅盘中盛入适量的水(约2cm)，静置一段时间使水处于稳定状态．

2．用注射器(或胶头滴管)取事先配好的体积浓度为k的油酸酒精溶液，逐滴滴入量筒中，记下滴入1mL溶液的滴数N.

3．将适量爽身粉均匀地撒在水面上．

4．用注射器(或胶头滴管)靠近水面将一滴油酸酒精溶液滴在水面上．

5．待油膜形状稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上，用彩笔描绘出油膜的形状．

五、数据处理

1．计算一滴溶液中油酸的体积：V＝kN(mL

2．计算油膜的面积S：以边长为1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，大于半个的算一个，不足半个的舍去．

3．计算油酸的分子直径：d＝VS(注意单位统一

六、误差分析

1．油酸酒精溶液配制后长时间放置，溶液的浓度容易改变，会给实验带来较大误差．

2．利用格子数计算轮廓面积时，轮廓的不规则性容易带来计算误差．

3．测量量筒内溶液增加1mL的滴数时，产生误差．

4．画油膜形状时产生误差．

【关键能力·分层突破】

考点一教材原型实验

例1在“油膜法估测油酸分子的大小”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．

③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，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，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，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．

完成下列填空：

(1)上述步骤中，正确的顺序是________．(填写步骤前面的数字)

(2)将1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液；测得1cm3的油酸酒精溶液有50滴．现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13m2.由此估算出油酸分子的直径为________m.(结果保留1位有效数字)

【跟进训练】

1.[2022·枣庄模拟](1)如图1所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是________(用符号表示)．

(2)在该实验中，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有1mL油酸．用注射器测得1mL上述溶液有100滴，把2滴该溶液滴入盛水的浅盘里，画出油膜的形状如图2所示，坐标格的正方形大小为20mm×20mm.可以估算出油膜的面积是________m2，2滴油酸溶液中纯油酸的体积为________m3，由此估算出油酸分子的直径是________m(所有结果均保留两位有效数字)．

(3)某同学通过测量出的数据计算分子直径时，发现计算结果比实际值偏大，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，将所有不足一格的方格算作一格

D．求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴

考点二拓展创新型实验

例2在“用油膜法估测分子的大小”实验中，已知一滴溶液中油酸的体积为V油膜，配制的油酸溶液中，纯油酸与溶液体积之比为1∶500，1mL溶液滴250滴，那么1滴溶液的体积是________mL，所以一滴溶液中油酸体积为V油酸＝________cm3.若实验中测得结果如表所示，请根据所给数据填写出空白处的数值，并与公认的油酸分子长度值L0＝1.12×10－10m作比较，并判断此实验是否符合数量级的要求．

次数

S/cm2

L＝VS

L平均值

1

533

2

493

3

56