【志鴻優(yōu)化設(shè)計(jì)】2014屆高考物理第一輪復(fù)習(xí) （梳理整合+探究突破+鞏固提升）專題實(shí)驗(yàn)12 用油膜法估測(cè)分子大小（含解析） 魯科版

1、實(shí)驗(yàn)12：用油膜法估測(cè)分子大小一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?體會(huì)通過測(cè)量宏觀量估算微觀量的方法。2學(xué)習(xí)一種估測(cè)分子大小的數(shù)量級(jí)的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)采用使油酸在水面上形成一層單分子油膜的方法估測(cè)分子直徑的大小。油酸對(duì)水有很強(qiáng)的親和力。當(dāng)把一滴用酒精稀釋過的油酸滴在水面上時(shí)，油酸就會(huì)在水面上散開，其中的酒精溶于水，油酸在水面上形成如圖甲所示形狀的一層純油酸單分子薄膜。如圖乙所示，實(shí)驗(yàn)中如果測(cè)算出一定體積的油酸在水面上形成的單分子油膜的面積，即可算出油酸分子的大小，即d。三、實(shí)驗(yàn)器材1油酸酒精溶液若干毫升，體積配比為1200。2注射器或滴管1支。3量筒1個(gè)。4淺盤1個(gè)，規(guī)格為30 cm×40 cm。5

2、帶方格的透明塑料蓋板1塊，面積大于30 cm×40 cm。6彩色水筆1支。7痱子粉（或石膏粉）1盒。8清水若干升。四、實(shí)驗(yàn)步驟1配制油酸酒精溶液，把1 mL的油酸溶于酒精中，制成200 mL的油酸酒精溶液。2往淺盤中倒入約2 cm深的水，然后將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上。3用滴管（或注射器）向量筒中滴入n滴油酸酒精溶液，使這些溶液體積恰好為1 mL，算出每滴油酸酒精溶液所含油酸的體積V0mL。4用滴管（或注射器）向水面上滴入一滴油酸酒精溶液，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，將一塊較大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

3、酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油酸薄膜的面積。求面積時(shí)，以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)為1 cm的正方形為單位，數(shù)出輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè)。7根據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V，根據(jù)一滴油酸的體積V和其形成的薄膜的面積S，算出油酸薄膜的厚度d，即為油酸分子的大小。比較算出的分子大小，看其數(shù)量級(jí)是否為1010 m。五、注意事項(xiàng)1實(shí)驗(yàn)前，必須將所有的實(shí)驗(yàn)用具擦洗干凈，實(shí)驗(yàn)時(shí)，吸取油酸、酒精和油酸酒精溶液的滴管不能混用，否則會(huì)增大實(shí)驗(yàn)誤差。2油酸酒精溶液中油酸與酒精的體積比以為宜。3淺盤里的水面離盤口面的距離應(yīng)較小，并要水平放置，以便準(zhǔn)確地畫出油酸薄膜的形狀，畫

4、線時(shí)視線應(yīng)與板面垂直。4油酸在水面上形成的薄膜先擴(kuò)散后收縮，要在薄膜形狀穩(wěn)定后再畫輪廓。薄膜擴(kuò)散后又收縮的原因有兩個(gè)：一是水面受油酸滴沖擊凹陷后又恢復(fù)；二是酒精揮發(fā)后，薄膜回縮。5滴油酸溶液的滴口應(yīng)在離水面1 cm之內(nèi)，否則油酸薄膜難于形成。實(shí)驗(yàn)前要注意訓(xùn)練好滴法。命題研究一、實(shí)驗(yàn)原理和步驟【題例1】“油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，有下列實(shí)驗(yàn)步驟：往邊長(zhǎng)約為40 cm的淺盤里倒入約2 cm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(biāo)紙上，計(jì)算出油膜的面積，根據(jù)油酸的體積和面積計(jì)算出油酸分

5、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(shí)的滴數(shù)，由此計(jì)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1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；測(cè)得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴?，F(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上，測(cè)得所形成的油膜的面積是0.13 m2。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）解題要點(diǎn)：命題研究二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理【題例2】在做“用油膜法估測(cè)分子大小”的實(shí)驗(yàn)中，將油酸溶于酒精，

6、其濃度為每104 mL溶液中有6 mL油酸。用注射器測(cè)得1 mL上述溶液有75滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用筆在玻璃板上描出油酸的輪廓，再把玻璃板放在坐標(biāo)紙上，其形狀和尺寸如圖所示，坐標(biāo)中正方形方格的邊長(zhǎng)為1 cm，試求：（1）油酸膜的面積；（2）每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積；（3）油酸分子的直徑。解題要點(diǎn)：規(guī)律總結(jié)解決用油膜法估測(cè)分子的大小實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵是要理解分子模型，也就是理解油酸分子在水面上形成的薄膜的厚度即分子直徑。數(shù)油膜面積對(duì)應(yīng)的格子數(shù)時(shí)，完整的算一個(gè)，不完整的大于等于半格的算一個(gè)，不到半格的舍去。1某學(xué)生在“用油膜法估測(cè)分子大小”的實(shí)

7、驗(yàn)中，計(jì)算結(jié)果明顯偏大，可能是由于（）A油酸未完全散開B油酸中含有大量酒精C計(jì)算油膜面積時(shí)，舍去了所有不足一格的方格D求每滴體積時(shí)，1 mL溶液的滴數(shù)多記了10滴2某油劑的密度為8×102 kg/m3，取這種油劑0.8 g滴在水面上，最后形成的油膜的最大面積約為（）A1010 m2 B104 m2C1010 cm2 D104 cm23關(guān)于將油膜形狀畫在玻璃板上的步驟，下列說法正確的是（）A滴上油酸后在油膜擴(kuò)散到最大面積時(shí)畫B滴上油酸后等油酸形狀穩(wěn)定后盡快畫C等的時(shí)間越長(zhǎng)越好D隨便什么時(shí)候畫都行4在“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，現(xiàn)有按體積比為nm配制好的油酸酒精溶液置于容器中，還

8、有一個(gè)盛有約2 cm深水的淺盤，一支滴管，一個(gè)量筒。請(qǐng)補(bǔ)充下述估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)步驟：（1）_（需測(cè)量的物理量自己用字母表示。）（2）用滴管將一滴油酸酒精溶液滴入淺盤，等油酸薄膜穩(wěn)定后，將薄膜輪廓描繪在坐標(biāo)紙上，如圖所示。（已知坐標(biāo)紙上每個(gè)小方格面積為S，求油膜面積時(shí)半個(gè)以上方格面積記為S，不足半個(gè)的舍去）則油膜面積為_。（3）估算油酸分子直徑的表達(dá)式為d_。參考答案考向探究突破【題例1】答案：（1）（2）5×1010解析：（1）在“油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，按題目所給的實(shí)驗(yàn)步驟合理的順序?yàn)椋?）1滴油酸酒精溶液含油酸的體積V×cm3×104 cm3

9、15;1010 m3，油酸分子的直徑約為dm5×1010 m?！绢}例2】答案：（1）129 cm2（2）8×106 mL（3）6.2×1010 m解析：（1）根據(jù)圖形，數(shù)得格子數(shù)為129個(gè)，那么油膜面積是S129×1 cm2129 cm2。（2）根據(jù)已知條件可知，1 mL溶液中有75滴，1滴溶液的體積是 mL。又已知每104 mL溶液中有純油酸6 mL，一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積是VmL8×106 mL。（3）油酸分子的直徑為dcm6.2×1010 m。演練鞏固提升1AC解析：如果油酸未完全散開，形成的油膜的厚度大于分子直徑，結(jié)果會(huì)偏大。油酸中含有的酒精會(huì)很快揮發(fā)或溶于水，酒精有助于形成單分子膜，使測(cè)量更準(zhǔn)確。如果舍去了所有不足一格的方格，油膜的面積變小，由d計(jì)算出的直徑偏大。滴數(shù)多記了10滴，會(huì)使每滴的體積減小，由d計(jì)算出的直徑偏小。2B解析：Sm21×104 m2，故選項(xiàng)B正確。3B解析：油酸酒精溶液在滴入水中后由于表面張力的作用會(huì)擴(kuò)散，剛開始時(shí)由于油膜中有酒精，所以面積較大，酒精溶于水后會(huì)很快揮發(fā)，油膜面積又會(huì)縮小，此后有一段時(shí)間，油膜形狀處于穩(wěn)定狀態(tài)，測(cè)油膜面積應(yīng)該在這段時(shí)間內(nèi)測(cè)，所以A錯(cuò)，B對(duì)；如果等的