物理高考一輪復習課件84份選修3 3實驗十二

實驗十二用油膜法估測分子的大小實驗十二本課欄目開關基礎再現(xiàn)·深度思考實驗十二實驗目的實驗原理實驗器材實驗步驟數(shù)據(jù)處理注意事項本課欄目開關基礎再現(xiàn)·深度思考實驗十二【實驗目的】估測油酸分子的大?。畬W習間接測量微觀量的原理和方法．本課欄目開關【實驗原理】實驗采用使油酸在水面上形成一層單分子油膜的方法估測分子的大?。敯岩坏斡镁凭♂屵^的油酸滴在水面上時，油酸就在水面上散開，其中的酒精溶于水，并很快揮發(fā)，在水面上形成如圖1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2所S示，則：d＝V.基礎再現(xiàn)·深度思考實驗十二本課欄目開關圖1圖2基礎再現(xiàn)·深度思考實驗十二本課欄目開關【實驗器材】盛水淺盤、滴管(或注射器)、試劑瓶、坐標紙、玻璃板、痱子粉、油酸酒精溶液、量筒、彩筆．基礎再現(xiàn)·深度思考實驗十二本課欄目開關【實驗步驟】用稀酒精溶液及清水清洗淺盤，充分洗去油污、粉塵，以免給實驗帶來誤差．配制油酸酒精溶液，取油酸1

mL，注入500

mL的容量瓶中，然后向容量瓶內(nèi)注入酒精，直到液面達到500

mL刻度線為止，搖動容量瓶，使油酸充分在酒精中溶解，這樣就得到了500

mL含1

mL純油酸的油酸酒精溶液．用注射器或滴管將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并記下量筒內(nèi)增加一定體積Vn時的滴數(shù)n.Vn04．根據(jù)V0＝

n

算出每滴油酸酒精溶液的體積V

.基礎再現(xiàn)·深度思考實驗十二本課欄目開關向淺盤里倒入約2

cm深的水，并將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上．用注射器或滴管將一滴油酸酒精溶液滴在水面上．待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板(或有機玻璃板)放在淺盤上，并將油酸膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上．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S(求面積時以坐標紙上邊長為1

cm的正方形為單位計算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)，不足半個的舍去，多于半個的算一個)．根據(jù)油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中純油V酸的體積V，并代入公式d＝S算出油酸薄膜的厚度d.10．重復以上實驗步驟多測幾次油酸薄膜厚度，并求平均值，即為油酸分子的大?。A再現(xiàn)·深度思考實驗十二本課欄目開關【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.實驗次數(shù)量筒內(nèi)增加1

mL溶液時的滴數(shù)輪廓內(nèi)的小格子數(shù)輪廓面積S12實驗次數(shù)一滴純油酸的體積V分子的大小(m)平均值12基礎再現(xiàn)·深度思考實驗十二本課欄目開關12【注意事項】．注射器針頭高出水面的高度應在1

cm之內(nèi)，當針頭靠水面很近(油酸未滴下之前)時，會發(fā)現(xiàn)針頭下方的粉層已被排開，這是由于針頭中酒精揮發(fā)所致，不影響實驗效果．．待測油膜面擴散后又收縮，要在油膜面穩(wěn)定后再畫輪廓．擴散后又收縮有兩個原因：第一，水面受油酸液滴沖擊凹陷后又恢復；第二，酒精揮發(fā)后液面收縮．基礎再現(xiàn)·深度思考實驗十二本課欄目開關當重做實驗時，將水從盤的一側(cè)邊緣倒出，在這側(cè)邊緣會殘留油酸，可用少量酒精清洗，并用脫脂棉擦去再用清水沖

洗，這樣做可保持盤的清潔．從盤的中央加痱子粉，使粉自動擴散至均勻，這樣做，比將粉撒在水面上的效果好．因為：一，加粉后水的表面張力系數(shù)變小，水將粉粒拉開；二，粉粒之間相互排斥．基礎再現(xiàn)·深度思考實驗十二本課欄目開關記憶口訣酒精油酸配溶液，五六十滴體積測.靜水盆中撒痱粉，一滴溶液水面淋.玻璃板上畫邊緣，數(shù)出格子面積算.多半算一少半舍，相除直徑容易得.基礎再現(xiàn)·深度思考實驗十二本課欄目開關課堂探究·突破考點例1

某學生在用油膜法估測分子直徑實驗中，計算結(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．計算油膜面積時，舍去了所有不足一格的方格(

AC

)D．求每滴溶液中純油酸的體積時，1

mL的溶液的滴數(shù)誤多記了10滴V解析

由

d＝S得，A

選項中

S

偏小，導致

d

結(jié)果偏大．B

選項中含有大量酒精，是為了稀釋油酸，不影響結(jié)果．C

選項中，

S偏小，導致結(jié)果偏大．D選項中，使1滴溶液中純油酸的體積偏小，導致結(jié)果偏?。n堂探究·突破考點實驗十二本課欄目開關例

2

油酸的分子式為

C17H33COOH，它的一個分子可以看成由兩部分組成：一部分是

C17H33—，另一部分是—COOH，—COOH對水有很強的親和力．當把一滴用酒精稀釋過的油酸滴在水面上時，油酸就在水面上散開，其中的酒精溶于水中，并很快揮發(fā)．油酸中C17H33—部分冒出水面，而—COOH部分留在水中，油酸分子就直立在水面上，形成一個單分子層油膜．現(xiàn)有按體積比為m∶n(m>n)配制好的油酸酒精溶液置于容器中，還有一個充入約2

cm

深水的淺盤．一支滴管，一個量筒．請補充下述估測分子大小的實驗步驟：(1)

(需測量的物理量自己用字母表示)．課堂探究·突破考點實驗十二本課欄目開關(2)用滴管將一滴油滴酒精溶液滴入淺盤，待油酸薄膜穩(wěn)定后，將薄膜輪廓描繪在坐標紙上，如圖

3所示．(已知坐標紙上每個小方格面積為

S，求油膜面積時，半個以上方格面積記為

S，不足半個舍去)則油膜面積為

．圖3(3)估算油酸分子直徑的表達式為

d＝

.課堂探究·突破考點實驗十二本課欄目開關解析

(1)用滴管向量筒內(nèi)加注N滴酒精油酸溶液，讀出其體積V.(2)利用補償法，可得油膜面積為8S.N

m＋n(3)1滴酒精油酸溶液中含有純油酸的體積為V′＝

V

·

n

，油膜面積S′＝8S，由d＝V′/S′，得d＝nV8NS(m＋n).課堂探究·突破考點實驗十二答案 (1)見解析 (2)8S

(3)nV/[8NS(m＋n)]本課欄目開關隨堂訓練·能力達標1.

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45×50cm2的淺盤、痱子粉、橡皮頭滴管、玻璃板、彩筆、坐標紙．隨堂訓練·能力達標實驗十二本課欄目開關C(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1

mL

油酸酒精溶液時的滴數(shù)NB．將痱子粉均勻地撒在淺盤內(nèi)水面上，用滴管吸取濃度為0.05%的油酸酒精溶液，從低處向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足夠大的面積又不與器壁接觸為止，記下滴入的滴數(shù)n.

.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1

cm

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)

用已知的和測得的物理量表示單個油酸分子的大小

(單位：cm)．隨堂訓練·能力達標實驗十二本課欄目開關答案

(1)見解析(2)0.05%nNS解析

(1)待油酸薄膜形狀穩(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．(2)1

滴油酸溶液中含有的油酸體積為0.05%

mL，向Ncm3，所以單淺盤中共滴入油酸的體積V＝

0.05%nN個油酸分子的直徑為d＝S＝V

0.05%nNS.隨堂訓練·能力達標實驗十二本課欄目開關2．在做“用油膜法估測分子大小”的實驗中，油酸酒精溶液的濃度為每104

mL

溶液中有純油酸6

mL.用注射器測得1

mL上述溶液中有液滴50

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，在玻璃板上描出油膜的輪廓，隨后把玻璃板放在坐標紙上，其形狀如圖4

所示．坐標紙中正方形方格的邊長為20

mm.求：圖4隨堂訓練·能力達標實驗十二本課欄目開關油酸膜的面積；每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積；

(3)根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測出油酸分子的直徑．隨堂訓練·能力達標實驗十二本課欄目開關解析

(1)小方格個數(shù)n＝55每個小方格面積S0＝L2則油膜的面積S＝n·S

＝55×(2×10－2)2

m2＝2.2×10－2

m2.0(2)由于104

mL溶液中有純油酸6

mL，則1

mL溶液中有純油酸1064mL＝6×10－4

mL.而1

mL上述溶液有50滴，故1滴溶液中含有純油酸的體積為V＝6×10－450mL＝1.2×10－5

mL＝1.2×10－11

m3.V(3)由d＝知油酸分子的直徑d＝1.2×10－112.2×10－2m＝5.5×10－10

m.S答案

(1)2.2×10－2

m2

(2)1.2×10－11

m3

(3)5.5×10－10

m隨堂訓練·能力達標實驗十二本課欄目開關4V

πd2A.πd2

B.

4V2VC.πd2πd2D.

2V3．用油膜法測定分子大小的實驗中，體積為

V的油滴，在水面上形成了近似圓形的單分子油膜，油膜直徑為

d，則單個油膜分子的直徑約為

(

A

)2解析

油膜面積S＝π(

2

)

＝d

πd24，故單個油膜的分子直徑為DV＝S＝πd24V

，選項A正確．隨堂訓練·能力達標實驗十二本課欄目開關4．“用油膜法估測分子的大小”實驗的簡要步驟如下：

A．將畫有油膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，數(shù)出輪廓內(nèi)的方格數(shù)(不足半個的舍去，多于半個的算一個)，再根據(jù)方格的邊長求出油膜的面積S；B．將一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將薄膜的形狀描繪在玻璃板上；C．用淺盤裝入約2

cm

深的水；VD．用公式d＝S，求出薄膜厚度，即油酸分子的大??；E．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.隨堂訓練·能力達標實驗十二本課欄目開關上述步驟中有遺漏或不完全的，請指出：(1)

．(2)

．答案

(1)在步驟

C中，要在水面上灑上痱子粉或石膏粉．(2)實驗時，還需要F：用注射器或滴管將溶液一滴一滴地滴入量筒，記下滴入1

mL

溶液時的滴數(shù)．隨堂訓練·能力達標實驗十二本課欄目開關5．在用油膜法估測分子大小的實驗中，已知配制的油酸溶液中，純油酸與溶液體積之比為1∶500，1 mL該溶液能滴250滴，那么一滴該溶液的體積是

mL，所以一滴溶液中所含的油酸體積為

cm3.若實驗中測得結(jié)果如下表所示，請根據(jù)所給數(shù)據(jù)填寫出空白處的數(shù)值，并與公認的油酸