2014高考物理一輪知識總復習課件：第十一章《熱學》實驗十二《用油膜法估測分子的大小》

一 實驗目的 1 估測油酸分子的大小 2 學會間接測量微觀量的原理和方法 二 實驗原理利用油酸酒精溶液在平靜的水面上形成單分子油膜 如圖實 12 1所示 將油酸分子看做球形 測出一定 圖實 12 1 超鏈接 體積油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積 用d V S計算出油膜的厚度 其中V為一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積 S為油膜面積 這個厚度就近似等于油酸分子的直徑 三 實驗器材清水 盛水淺盤 滴管 或注射器 試劑瓶 坐標紙 玻璃板 痱子粉 或石膏粉 油酸酒精溶液 量筒 彩筆 四 實驗步驟 1 取1毫升 1cm3 的油酸溶于酒精中 制成200毫升的油酸酒精溶液 2 往邊長約為30 40cm的淺盤中倒入約2cm深的水 然后將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上 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開 形成單分子油膜 5 待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后 將準備好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紙上 算出油酸薄膜的面積 方法是計算輪廓范圍內(nèi)正方形的個數(shù) 不足半個的舍去 多于半個的算一個 把正方形的個數(shù)乘以單個正方形的面積就是油膜的面積 五 數(shù)據(jù)處理根據(jù)上面記錄的數(shù)據(jù) 完成以下表格內(nèi)容 2 1 輪廓面積S 輪廓內(nèi)的小格子數(shù) 量筒內(nèi)增加1mL溶液時的滴數(shù) 實驗次數(shù) 2 1 平均值 分子的大小 m 一滴溶液中純油酸的體積V 實驗次數(shù) 六 注意事項 1 油酸酒精溶液配制后不宜長時間放置 以免改變濃度 產(chǎn)生誤差 3 痱子粉的用量不要太大 否則不易成功 4 測1滴油酸酒精溶液的體積時 滴入量筒中的油酸酒精溶液的體積應為整毫升數(shù) 應多滴幾毫升 數(shù)出對應的滴數(shù) 這樣求平均值誤差較小 5 淺盤里水離盤口面的距離應較小 并要水平放置 以便準確地畫出薄膜的形狀 畫線時視線應與板面垂直 6 要待油膜形狀穩(wěn)定后 再畫輪廓 7 本實驗只要求估算分子的大小 實驗結(jié)果的數(shù)量級符合即可 8 做完實驗后 把水從盤的一側(cè)邊緣倒出 并用少量酒精清洗 然后用脫脂棉擦去 最后用水沖洗 以保持盤的清潔 七 誤差分析 1 油酸酒精溶液配制后長時間放置 溶液的濃度會改變 會給實驗帶來較大誤差 2 純油酸體積的計算誤差 3 油膜面積的測量誤差 油膜形狀的畫線誤差 數(shù)格子法本身是一種估算的方法 自然會帶來誤差 實驗原理與操作 例1 2011 全國高考 在 油膜法估測油酸分子的大小 實驗中 有下列實驗步驟 往邊長約為40cm的淺盤里倒入約2cm深的水 待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上 用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上 待薄膜形狀穩(wěn)定 將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標紙上 計算出油膜的面積 根據(jù)油酸的體積和面積計算出油酸分子直徑的大小 用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中 記下量筒內(nèi)每增加一定體積時的滴數(shù) 由此計算出一滴油酸酒精溶液的體積 將玻璃板放在淺盤上 然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上 完成下列填空 1 上述步驟中 正確的順序是 填寫步驟前面的數(shù)字 2 將1cm3的油酸溶于酒精 制成300cm3的油酸酒精溶液 測得1cm3的油酸酒精溶液有50滴 現(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上 測得所形成的油膜的面積是0 13m2 由此估算出油酸分子的直徑為 m 結(jié)果保留1位有效數(shù)字 解析 1 根據(jù)實驗原理易知操作步驟正確的順序為 答案 1 2 5 10 10 題組演練 1 用油膜法估測分子的大小 實驗的科學依據(jù)是 A 將油酸形成的膜看成單分子油膜B 不考慮各油酸分子間的間隙C 考慮了各油酸分子間的間隙D 將油酸分子看成球形 答案 ABD 2 一滴油酸酒精溶液含質(zhì)量為m的純油酸 滴在液面上擴散后形成的最大面積為S 已知純油酸的摩爾質(zhì)量為M 密度為 阿伏加德羅常數(shù)為NA 下列表達式中正確的有 答案 BC 3 利用油膜法估測油酸分子的大小 實驗器材有 濃度為0 05 體積分數(shù) 的油酸酒精溶液 最小刻度為0 1mL的量筒 盛有適量清水的規(guī)格為30cm 40cm的淺盤 痱子粉 橡皮頭滴管 玻璃板 彩筆 坐標紙 1 下面是實驗步驟 請?zhí)顚懰钡牟襟EC A 用滴管將濃度為0 05 的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中 記下滴入1mL油酸酒精溶液時的滴數(shù)N B 將痱子粉均勻地撒在淺盤內(nèi)的水面上 用滴管吸取濃度為0 05 的油酸酒精溶液 從靠近水面處向淺盤中央一滴一滴地滴入油酸酒精溶液 直到油酸薄膜有足夠大的面積且不與器壁接觸為止 記下滴入的滴數(shù)n C D 將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上 以坐標紙上邊長為1cm的正方形為單位 計算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù) 算出油酸薄膜的面積S 2 用已給的和測得的物理量表示單個油酸分子的大小 單位 cm 解析 1 待薄膜形狀穩(wěn)定后 將玻璃板放在淺盤上 用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上 答案 見解析 數(shù)據(jù)處理與誤差分析 例2 在 用油膜法估測分子大小 實驗中所用的油酸酒精溶液的濃度為1000mL溶液中有純油酸0 6mL 用注射器測得1mL上述溶液為80滴 把1滴該溶液滴入盛水的淺盤內(nèi) 讓油膜在水面上盡可能散開 測得油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖實 12 2所示 圖中每一小方格的邊長為1cm 試求 圖實 12 2 1 油酸薄膜的面積是 cm2 2 實驗測出油酸分子的直徑是 m 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 3 實驗中為什么要讓油膜盡可能散開 解析 1 舍去不足半格的 多于半格的算一格 數(shù)一下共有114 113 115 個 一個小方格的面積S0 L2 1cm2 所以面積S 114 1cm2 114cm2 3 讓油膜盡可能散開 是為了讓油膜在水面上形成單分子油膜 答案 1 114 113 115 都對 2 6 6 10 10 3 這樣做的目的是讓油膜在水面上形成單分子油膜 題組演練 4 某學生在做 用油膜法估測分子的大小 的實驗時 計算結(jié)果偏大 可能是由于 A 油酸未完全散開B 油酸溶液濃度低于實際值C 計算油膜面積時 舍去了所有不足一格的方格D 求每滴體積時 1mL的溶液的滴數(shù)多記了10滴 答案 AC 5 2012 江蘇三校聯(lián)考 將1mL的純油酸配成500mL的油酸酒精溶液 待均勻溶解后 用滴管向量筒內(nèi)滴加200滴上述溶液 量筒中的溶液體積增加了1mL 則每滴油酸酒精溶液體積為 mL 現(xiàn)在讓其中一滴落到盛水的淺盤內(nèi) 待油膜充分展開后 測得油膜的面積為200cm2 則估算油酸分子的直徑是 m 保留一位有效數(shù)字 解析 將1mL的純油酸配成500mL的油酸酒精溶液 油酸濃度為1 500 每滴油酸酒精溶液的體積為1 200mL 0 005mL 含純油酸體積為V 0 005mL 1 500 10 5mL 由V Sd解得油酸分子的直徑是d 5 10 10m 答案 0 0055 10 10 答案 1 101m2 7 油酸酒精溶液的濃度為每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0 6mL 現(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實 12 3所示 若每一小方格的邊長為25mm 試問 圖實 12 3 1 這種估測方法是將每個油酸分子視為 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 圖實 12 3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) 估測出油酸分子的直徑是 m 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 2 某同學在實驗過程中 在距水面約2cm的位置將一滴油酸酒精溶液滴