一輪復(fù)習(xí)新人教版實(shí)驗(yàn)19用油膜法估測(cè)油酸分子的大小學(xué)案

實(shí)驗(yàn)19用油膜法估測(cè)油酸分子的大小一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.知道油膜法估測(cè)油酸分子的大小的原理。2.掌握用油膜法估測(cè)油酸分子的大小的方法。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)分子的大小。當(dāng)把一滴用酒精稀釋過(guò)的油酸滴在水面上時(shí),油酸酒精溶液就在水面上散開(kāi),其中的酒精溶于水,并很快揮發(fā),在水面上形成如圖甲所示形狀的一層純油酸薄膜。如果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。用V表示一滴油酸酒精溶液中所含純油酸的體積,用S表示單分子油膜的面積,用d表示分子的直徑,如圖乙所示,則d=VS三、實(shí)驗(yàn)器材盛水淺盤(pán)和水、注射器、容量瓶、燒杯、帶有坐標(biāo)方格的玻璃板、爽身粉、油酸酒精溶液、彩筆等。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.用稀酒精溶液及清水清洗淺盤(pán),充分洗去油污、粉塵,以免給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)誤差。2.配制油酸酒精溶液,取純油酸1mL,注入500mL的容量瓶中,然后向容量瓶?jī)?nèi)注入酒精,直到液面達(dá)到500mL刻度線為止,搖動(dòng)容量瓶,使油酸充分溶解在酒精中,這樣就得到了500mL含1mL純油酸的油酸酒精溶液。3.用注射器吸取一段油酸酒精溶液,由注射器上的刻度讀取該段溶液的總體積Vn,將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入燒杯中,記下液滴的總滴數(shù)n。0=Vnn算出每滴油酸酒精溶液的體積V5.向淺盤(pán)里倒入約2cm深的水,并將爽身粉均勻地撒在水面上。6.用注射器將一滴油酸酒精溶液滴在水面上。7.待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后,將帶有坐標(biāo)方格的玻璃板放在淺盤(pán)上,并將油酸薄膜的形狀用彩筆描在玻璃板上。8.算出油酸薄膜的面積S(求面積時(shí)計(jì)算坐標(biāo)方格上輪廓內(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)。然后,把正方形的個(gè)數(shù)乘單個(gè)正方形的面積就得到油膜的面積S)。9.代入公式d=VS10.重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟,多測(cè)幾次并求平均值,即為油酸分子直徑的大小。五、誤差分析1.純油酸體積的計(jì)算引起誤差。2.油膜面積的計(jì)算造成誤差。(1)油膜形狀的畫(huà)線誤差。(2)數(shù)格子法本身是一種估算的方法,自然會(huì)帶來(lái)誤差。六、注意事項(xiàng)1.將所有的實(shí)驗(yàn)用具擦洗干凈,吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分別專(zhuān)用,不能混用。2.爽身粉和油酸的用量都不可太大,否則不易成功。3.油酸酒精溶液的濃度以小于0.1%為宜。4.淺盤(pán)中的水離盤(pán)口面的距離應(yīng)較小,并要水平放置,以便準(zhǔn)確地畫(huà)出油膜的形狀,畫(huà)線時(shí)視線應(yīng)與板面垂直。5.要待油膜形狀穩(wěn)定后再畫(huà)輪廓。6.滴油酸酒精溶液的滴口應(yīng)在離水面1cm之內(nèi),否則油膜難以形成。考點(diǎn)一基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)[例1][實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)步驟](2022·海南?？谝荒?(1)某同學(xué)用油膜法估測(cè)油酸分子的大小,下列說(shuō)法或操作正確的是。

A.在量筒中只滴入一滴油酸酒精溶液,測(cè)出它的體積B.實(shí)驗(yàn)時(shí)先將油酸酒精溶液滴入水中,然后再撒上爽身粉C.計(jì)算油膜面積時(shí)只數(shù)完整的方格數(shù),不是完整方格的不算D.爽身粉若撒得過(guò)多,分子直徑的測(cè)量值會(huì)偏大(2)油酸酒精溶液的濃度為每1000mL溶液中有純油酸1mL。用注射器抽得1mL上述溶液,共有液滴100滴。把1滴該溶液滴入撒有爽身粉的盛水的淺盤(pán)里,待水面穩(wěn)定后,將玻璃板放在淺盤(pán)上,在玻璃板上描出油膜的輪廓,隨后把玻璃板放在坐標(biāo)紙上,其形狀如圖所示,坐標(biāo)中正方形小方格的邊長(zhǎng)為2cm。估測(cè)出油酸分子的直徑是m。(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)

解析:(1)測(cè)量一滴油酸酒精溶液的體積時(shí),應(yīng)將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒,當(dāng)量筒內(nèi)溶液體積達(dá)到一定量時(shí),記下溶液體積Vn和滴數(shù)n,為便于計(jì)算,n可取整數(shù)滴(如100滴),由此計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的體積,故A錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先在淺盤(pán)的水中撒上爽身粉,再將油酸酒精溶液滴入水中,故B錯(cuò)誤;計(jì)算油膜面積時(shí),超過(guò)半格的算一格,不足半格的舍去,故C錯(cuò)誤;爽身粉若撒得過(guò)多,則不利于油膜的散開(kāi),使油膜面積測(cè)量值偏小,從而使分子直徑的測(cè)量值偏大,故D正確。(2)由題意可知,1滴油酸酒精溶液所含純油酸的體積為V0=1100×11000mL=1×10-5cm3,油膜面積為S=55×4cm2=220cm2,估測(cè)出油酸分子的直徑是d=V0答案:(1)D(2)5×10-10[例2][數(shù)據(jù)處理與誤差分析](2022·上海浦東新區(qū)模擬)在“用油膜法估測(cè)油酸分子直徑”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)操作如下:①取1.0mL油酸配成250mL油酸酒精溶液。②用滴管吸取1.0mL油酸酒精溶液逐滴滴入量筒,全部滴完共滴了20滴。③在邊長(zhǎng)約10cm的正方形淺盤(pán)內(nèi)注入適量的水,將爽身粉均勻地撒在水面上,用滴管滴入一滴溶液。④待油膜形狀穩(wěn)定后,將繪有方格的玻璃板放在淺盤(pán)上,繪出油酸膜的輪廓(如圖所示),每個(gè)方格的邊長(zhǎng)為1.0cm。(1)該實(shí)驗(yàn)中一滴油酸酒精溶液含mL油酸。

(2)由上述數(shù)據(jù)估算得到油酸分子直徑的數(shù)量級(jí)約為m。

(3)若該同學(xué)在計(jì)算油酸膜面積時(shí),對(duì)不完整的方格均不計(jì)數(shù),由此估算得到的油酸分子直徑的數(shù)量級(jí)將(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。

(4)已知油酸分子的直徑約為8×10-10m,該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生偏差的可能原因是,理由是

。

解析:(1)該實(shí)驗(yàn)中一滴油酸酒精溶液含純油酸1250×120mL=2×10-4(2)油膜的面積約為S=55×12×10-4m2×10-3m2,則分子直徑d=VS=2×10-4×10(3)若該同學(xué)在計(jì)算油酸膜面積時(shí),對(duì)不完整的方格均不計(jì)數(shù),則算得的油酸膜的面積偏小,則由此估算得到的油酸分子直徑偏大,但是數(shù)量級(jí)不變。(4)已知油酸分子的直徑約為8×10-10m,該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生偏差的可能原因是油酸膜沒(méi)有充分展開(kāi),形成的并不是單分子油膜層;理由是2×10-10m3的油酸若形成緊密排列的單分子膜時(shí),膜面積約為0.25m2,遠(yuǎn)大于淺盤(pán)內(nèi)的水面面積,說(shuō)明實(shí)際上油膜不可能僅是一層油酸分子構(gòu)成的。答案:(1)2×10-4(2)10-8(3)不變(4)見(jiàn)解析考點(diǎn)二創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)[例3][實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新]某實(shí)驗(yàn)小組在做“用油膜法估測(cè)油酸分子大小”的實(shí)驗(yàn)時(shí),測(cè)算出1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積后,完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作。試問(wèn):(1)該小組進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)操作,請(qǐng)將它們按操作先后排序:(用字母符號(hào)表示)。

(2)某同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí),計(jì)算結(jié)果明顯偏大,其原因可能是。(多選)

B.用注射器測(cè)得1mL溶液有N滴時(shí)數(shù)成了(N-1)滴C.爽身粉太薄使油膜邊界不清,導(dǎo)致油膜面積測(cè)量值偏大D.未等油膜完全散開(kāi),就在玻璃板上描繪了油膜輪廓(3)在本實(shí)驗(yàn)中,做了一些理想化假設(shè),以下說(shuō)法正確的是。(多選)

C.將油膜視為單分子油膜,但需要考慮分子間隙解析:(1)“用油膜法估測(cè)油酸分子大小”實(shí)驗(yàn)中先把爽身粉均勻撒到水面上,再用注射器取一定的溶液,然后滴到水中,再蓋上玻璃蓋,用筆在玻璃上描出油膜的輪廓,把坐標(biāo)紙鋪在玻璃上,故順序?yàn)镃DBA。(2)計(jì)算油膜面積時(shí)所有不足一格的方格全部按滿格計(jì)數(shù),根據(jù)D=VS計(jì)算出的結(jié)果偏小,故A錯(cuò)誤;用注射器測(cè)得1mL溶液有N滴時(shí)數(shù)成了N-1滴,每滴溶液的體積計(jì)算結(jié)果偏大,根據(jù)D=VS(3)該實(shí)驗(yàn)中的理想化假設(shè)是把在水面上盡可能擴(kuò)散開(kāi)的油膜視為單分子油膜,不需要考慮分子間隙,A正確,C、D錯(cuò)誤;把形成油膜的分子看作緊密排列的球形分子,將油酸分子視為球體模型,B正確。答案:(1)CDBA(2)BD(3)AB[例4][實(shí)驗(yàn)情境的創(chuàng)新]在一次“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中,有下列實(shí)驗(yàn)步驟:①往淺盆里倒入適量的水,待水面穩(wěn)定后將適量的爽身粉均勻地撒在水面上。②用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待油膜形狀穩(wěn)定。③將玻璃板平放在坐標(biāo)紙上,計(jì)算出油膜的面積,從而估算出油酸分子直徑的大小。④將6mL的油酸溶于酒精中制成103mL的油酸酒精溶液,用注射器將溶液一滴一滴的滴入量筒中,每滴入75滴,量筒內(nèi)的溶液增加1mL。⑤將玻璃板放在淺盤(pán)上,然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上。(1)上述步驟中,正確的順序是。

(2)若將一滴油酸酒精溶液滴到水面上,這滴溶液中含有純油酸體積為V,形成面積為S的油酸薄膜,則由此可估測(cè)油酸分子的直徑為d=。

(3)本實(shí)驗(yàn)中做了三點(diǎn)理想化假設(shè):①將油酸分子視為球形;②將油膜看成單分子層;③油酸分子是緊挨在一起的。做完實(shí)驗(yàn)后,發(fā)現(xiàn)所測(cè)的分子直徑d明顯偏大,出現(xiàn)這種情況的原因可能是。(多選)

A.水面上爽身粉撒得太多,油膜沒(méi)有充分展開(kāi)C.求每滴溶液體積時(shí),1mL的溶液的滴數(shù)多記了10滴D.油酸酒精溶液久置,酒精揮發(fā)使溶液的濃度發(fā)生了變化解析:(1)實(shí)驗(yàn)應(yīng)首先測(cè)定一滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積,然后準(zhǔn)備淺水盤(pán),撒入爽身粉,滴入一滴油酸酒精溶液形成油膜,接著描繪油膜邊緣,測(cè)量油膜面積,最后計(jì)算分子直徑。故正確的順序是④①②⑤③。(2)油酸分子直徑的測(cè)量表達(dá)式為d=VS(3)水面上爽身粉撒得太多,油膜沒(méi)有充分展開(kāi),則測(cè)量的面積S偏小,導(dǎo)致結(jié)果計(jì)算偏大,A正確;將滴入的油酸酒精溶液體積作為油酸體積進(jìn)行計(jì)算,則計(jì)算所用體積數(shù)值偏大,導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏大,B正確;求每滴溶液體積時(shí),1mL溶液的滴數(shù)多記了10滴,則測(cè)量的純油酸體積偏小,導(dǎo)致結(jié)果計(jì)算偏小,C錯(cuò)誤;油酸酒精溶液久置,酒精揮發(fā)使溶液的濃度變大,則計(jì)算的純油酸體積偏小,會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏小,D錯(cuò)誤。答案:(1)④①②⑤③(2)VS[例5][實(shí)驗(yàn)方法的創(chuàng)新]在“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中:(1)與實(shí)驗(yàn)中“將油酸分子看成球形”采用的方法相同的是。

(2)有下列實(shí)驗(yàn)步驟:①往邊長(zhǎng)約為40cm的淺盤(pán)里倒入約2cm深的水,待水面穩(wěn)定后將適量的爽身粉均勻地撒在水面上。②用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待油膜形狀穩(wěn)定。③計(jì)算出油膜的面積,根據(jù)油膜的體積和面積計(jì)算出油酸分子直徑的大小。④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。⑤將玻璃板放在淺盤(pán)上,然后將油膜的形狀用彩筆描繪在帶有坐標(biāo)方格的玻璃板上。上述步驟中,正確的順序是。(填寫(xiě)步驟前面的數(shù)字)

(3)將1cm3的油酸溶于酒精,制成300cm3的油酸酒精溶液;測(cè)得1cm3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0.13m2。由此估算出油酸分子的直徑約為m。(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)

(4)某同學(xué)在用油膜法估測(cè)分子直徑的實(shí)驗(yàn)中,計(jì)算結(jié)果明顯偏大,可能是由于哪些原因造成的?;

。(試寫(xiě)出兩條)

解析:(1)將油酸分子看成球形,屬于理想化模型,而引入質(zhì)點(diǎn)的概念采用的方法也是理想化模型;平均速度是采用比值定義法,引入重心是等效法,研究加速度與力或質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)采用的是控制變量法,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。(2)本實(shí)驗(yàn)步驟為配制油酸酒精溶液→測(cè)定一滴油酸酒精溶液的體積(④)→準(zhǔn)備淺水盤(pán)(①)→形成油膜(②)→描繪油膜邊緣,測(cè)量油膜面