高考物理 第十五章热学 实验十八　用油膜法估测油酸分子的大小.docxVIP

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实验十八用油膜法估测油酸分子的大小

考情调研

命题特征

用油膜法估测油酸分子的大小实验在新高考中考查较少，在2023年浙江6月选考以选择题的方式进行了考查；2023年北京卷以填空题的形式考查了本实验

1.考操作：油酸溶液的配制及操作步骤。

2.考数据：计算油膜的面积，分子直径的计算及误差分析

小娜和小问同学组成的小组对“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验进行了如下探究。

【实验原理】

（1）油酸是一种脂肪酸，当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，酒精溶于水并很快挥发，油酸会在水面上散开，形成一层油膜，如图甲所示。油膜面积最大且稳定时，可近似认为是如图乙所示的单层油酸分子油膜，若把油酸分子视为球体，则单分子油膜的厚度近似等于油酸分子的直径。测量出一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积V和它在水面上摊开的油膜面积S，就可以估算出油酸分子的直径d＝。

【实验步骤】

（2）取纯油酸0.6mL注入1000mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到1000mL的刻度线为止，摇动容量瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液。

（3）用滴管吸取制得的溶液逐滴向量筒滴入50滴，量筒中的溶液体积增加了1.0mL。

（4）将一滴油酸酒精溶液滴入撒有爽身粉且足够大的盛水浅盘中，油酸在水面展开。

（5）待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油膜的轮廓。

（6）将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图丙所示，每个正方形小方格的边长为25mm。

【数据处理】

（7）求面积时以坐标纸上的小方格为单位计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个，则图丙中油膜的面积为m2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是m3；根据上述数据，估算出油酸分子的直径是m。（结果保留2位有效数字）

【误差分析】

（8）小问同学发现小组最终得到的结果比大多数其他小组的结果大一些，对出现这种结果的原因下列说法可能正确的是（填正确选项前字母）。

A.将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算

B.计算油膜面积时，将所有不完整的方格作为完整方格处理

C.计算油膜面积时，只数了完整的方格数

D.水面上爽身粉撒得较多，油膜没有充分展开

听课记录

1.数据处理

（1）计算一滴溶液中油酸的体积：

V＝VNN（mL）。（VN为N

（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）

2.注意事项

（1）在水面上撒爽身粉时，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要轻而迅速，眼睛视线要始终与玻璃垂直。

（3）油酸酒精溶液配制后不要长时间放置，以免改变浓度，产生误差。

（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）本实验只要求估算油酸分子的大小，实验结果数量级符合要求即可。

在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中，具体操作如下：

①取油酸1.0mL注入2500mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到2500mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；

②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数，直到达到1.0mL为止，恰好共滴了100滴；

③在边长约40cm的浅水盘内注入约2cm深的水，将细爽身粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸的酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，膜上没有爽身粉，可以清楚地看出油膜轮廓；

④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油膜的形状；

⑤将画有油膜形状的玻璃板放在边长为1.0cm的方格纸上。

（1）利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸酒精溶液含纯油酸体积为m3，求得的油酸分子直径为m（此空保留1位有效数字）。

（2）关于本实验下列说法正确的有（填选项前字母）。

A.油膜中含有大量未溶解的酒精，会使分子直径的计算结果偏大

B.若油酸没有充分散开，会使分子直径的计算结果偏小

C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，会使分子直径的计算结果偏小

D.在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，会使分子直径的计算结果偏大

实验十