新教材2023~2024學(xué)年高中物理 1.2 科學(xué)測(cè)量用油膜法估測(cè)油酸分子的大形件 (3份打包)魯科版選擇性必修第三冊(cè)

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第1章

第2節(jié)科學(xué)測(cè)量:用油膜法估測(cè)油酸分子的大小

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A級(jí)必備知識(shí)基礎(chǔ)練

1.在用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)中,認(rèn)為油酸分子在水面上形成單分子油膜層,且油酸分子是一個(gè)緊挨一個(gè)排列的球體,這體現(xiàn)的物理思想方法是

()

A.等效替代法B.控制變量法

C.理想模型法D.累積法

C

解析在油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)中,讓一定體積的油酸滴在水面上形成單分子油膜層,將油酸分子看作球形,認(rèn)為油酸分子是一個(gè)緊挨一個(gè)排列的,估算出油膜面積,從而求出分子直徑,這里用到的方法是理想模型法。C正確,A、B、D錯(cuò)誤。

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2.采用油膜法估測(cè)分子的直徑,需要測(cè)量的物理量是()

A.一滴油酸的質(zhì)量和它的密度

B.一滴油酸的體積和它的密度

C.一滴油酸的體積和它擴(kuò)散成油膜的最大面積

D.散開形成的油膜的厚度和它的密度

C

解析油膜法測(cè)分子直徑的原理是油酸酒精溶液在平靜的水面上形成單分子油膜,將油酸分子看作球形,測(cè)出一定體積油酸溶液在水面上形成的油膜面積,用計(jì)算出油膜的厚度,其中V為一滴油酸溶液中純油酸的體積,S為油膜面積。故選C。

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3.在用油膜法估測(cè)油酸分子的大小實(shí)驗(yàn)中,下列說法正確的是()

A.為便于形成單分子油膜,配成的油酸酒精溶液濃度要低一些

B.為使油酸和酒精充分混合,配成的溶液需靜置較長時(shí)間

C.為清晰顯示油膜的邊界,滴入油酸酒精溶液后再撒上爽身粉

D.為減小實(shí)驗(yàn)誤差,選用的玻璃板上正方形方格要大一些

A

解析為便于形成單分子油膜,配成的油酸酒精溶液濃度要低一些,A正確;為了減小誤差,溶液應(yīng)現(xiàn)配現(xiàn)用,故B錯(cuò)誤;正確操作步驟應(yīng)為在水面上先撒上爽身粉,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散開穩(wěn)定,故C錯(cuò)誤;為減小實(shí)驗(yàn)誤差,選用的玻璃板上正方形方格要小一些,故D錯(cuò)誤。

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4.為了減小用油膜法估測(cè)分子的大小的實(shí)驗(yàn)誤差,下列操作正確的是()

A.用注射器取1mL配制好的油酸酒精溶液,共可滴N滴,則每滴中含有油酸

B.把淺盤水平放置,在淺盤里倒入一些水,使水面離盤口距離小一些

C.先在淺盤中撒些爽身粉,再用注射器把油酸酒精溶液多滴幾滴在水面上

D.實(shí)驗(yàn)時(shí)先將一滴油酸酒精溶液滴入水中,再把爽身粉撒在水面上

B

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解析mL是一滴油酸酒精溶液的體積,乘以其中油酸的體積濃度才是油酸的體積,A錯(cuò)誤;B項(xiàng)的做法是正確的;多滴幾滴能夠使測(cè)量形成油膜的油酸體積更精確些,但多滴以后會(huì)使油膜面積增大,可能使油膜這個(gè)不規(guī)則形狀的一部分與淺盤的壁相接觸,這樣油膜就不是單分子油膜了,故C錯(cuò)誤;為了使油酸分子緊密排列,實(shí)驗(yàn)時(shí)先將爽身粉均勻撒在水面上,再把一滴油酸酒精溶液滴在水面上,D錯(cuò)誤。

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5.在做用油膜法估測(cè)分子的大小的實(shí)驗(yàn)時(shí),用amL純油酸配制成bmL油酸酒精溶液,用量筒和注射器測(cè)得60滴這樣的溶液為1mL,用注射器把一滴該溶液滴入表面撒有爽身粉的淺盤里,待油膜形狀穩(wěn)定后,把玻璃板蓋在淺盤上并描畫出油膜的輪廓,如圖所示。

(1)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積V=mL;

(2)圖中單分子油膜的面積相當(dāng)于個(gè)小方格的

面積。再測(cè)量出小方格的邊長,從而計(jì)算出淺盤中單分

子油膜的面積S;

(3)若計(jì)算油膜面積時(shí),所有不足一格的方格都當(dāng)成一格,則實(shí)驗(yàn)的計(jì)算結(jié)果將(選填“偏大”“偏小”或“無影響”)。

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偏小

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解析(1)依題意,可得一滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積為V=mL。

(2)計(jì)算油膜面積時(shí),根據(jù)不足半格的舍去,超過半格的都當(dāng)成一格,由題圖可得單分子油膜的面積相當(dāng)于60個(gè)小方格的面積。

(3)若計(jì)算油膜面積時(shí),所有不足一格的方格都當(dāng)成一格,將導(dǎo)致油膜面積S的測(cè)量值偏大,根據(jù),則實(shí)驗(yàn)的計(jì)算結(jié)果將偏小。

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6.某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在做用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)。

(1)某同學(xué)操作步驟如下:

①取一定量的無水酒精和油酸,制成一定濃度的油酸酒精溶液;

②在量筒中滴入一滴該溶液,測(cè)出它的體積;

③在淺盤內(nèi)盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散開穩(wěn)定;

④在淺盤上覆蓋透明玻璃,描出油膜輪廓,用方格紙測(cè)量油膜的面積。

改正其中的錯(cuò)誤:。

(2)若油酸酒精溶液體積濃度為0.10%,一滴溶液的體積為4.8×10-3mL,其形成的油膜面積為80cm2,則估測(cè)出油酸分子的直徑為m。

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答案(1)②在量筒中滴入N滴溶液,測(cè)出其體積;③在水面上先撒上爽身粉,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散開穩(wěn)定

(2)6×10-10

解析(1)②在量筒中直接測(cè)量一滴油酸酒精溶液的體積誤差太大,應(yīng)先用累積法測(cè)出N滴該溶液的體積,再求出一滴的體積;③油酸在水面上形成的油膜輪廓不易觀察,可在水面上先撒上爽身粉(或細(xì)石膏粉),再滴油酸酒精溶液,穩(wěn)定后就呈現(xiàn)出清晰輪廓。

(2)一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V=4.8×10-3×0.10%×10-6m3=4.8×10-12m3,故油酸分子直徑m=6×10-10m。

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7.(多選)在做用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)中,所用的油酸酒精溶液為1000mL溶液中有純油酸2mL,用量筒測(cè)得1mL上述溶液為100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并穩(wěn)定后,油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖所示,圖中小方格的邊長為2cm,油膜所占方格數(shù)約為75個(gè),下列說法正確的是()

B級(jí)關(guān)鍵能力提升練

A.此實(shí)驗(yàn)把分子看成球體

B.可以估算出油膜的面積約為0.06m2

C.每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積約為2×10-11m3

D.估算出油酸分子的直徑約為6.7×10-4m

AC

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解析此實(shí)驗(yàn)把分子看成球體,A正確;小方格的邊長為2cm,油膜所占方格數(shù)約為75個(gè),故油膜的面積約為S=(2×10-2)2×75m2=0.03m2,B錯(cuò)誤;每滴

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8.(多選)在用油膜法估測(cè)油酸分子大小的實(shí)驗(yàn)中,某小組發(fā)現(xiàn)測(cè)得的分子直徑數(shù)據(jù)比其他組大很多,可能的原因是()

A.計(jì)算油膜面積時(shí),只計(jì)算了完整方格的數(shù)目

B.水面上爽身粉撒得過多,導(dǎo)致油膜沒能充分展開

C.將油酸酒精溶液的體積直接當(dāng)作油酸的體積進(jìn)行計(jì)算

D.測(cè)量每滴油酸酒精溶液體積時(shí),將29滴溶液錯(cuò)數(shù)成30滴

ABC

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解析計(jì)算油膜面積時(shí),只計(jì)算了完整方格的數(shù)目,導(dǎo)致S偏小,根據(jù)可知,測(cè)量值偏大,故A正確;水面上爽身粉撒得較多,油膜沒有充分展開,則測(cè)量的面積S偏小,導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏大,故B正確;計(jì)算時(shí)把油酸酒精溶液當(dāng)成了純油酸,體積偏大,則d偏大,故C正確;測(cè)量每滴油酸酒精溶液體積時(shí),將29滴溶液錯(cuò)數(shù)成30滴,計(jì)算代入純油酸體積將偏小,測(cè)量分子直徑偏小,故D錯(cuò)誤。

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9.測(cè)量分子大小的方法有很多,如油膜法、顯微鏡法。

(1)在用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)中,用移液管量取0.25mL油酸,倒入標(biāo)注250mL的容量瓶中,再加入酒精后得到250mL的溶液;然后用滴管吸取這種溶液,向小量筒中滴入100滴溶液,溶液的液面達(dá)到量筒中1mL的刻度;再用滴管取配好的油酸酒精溶液,向撒有爽身粉的盛水淺盤中滴下2滴溶液,在液面上形成油酸薄膜,待油膜穩(wěn)定后,放在帶有正方形坐標(biāo)格的玻璃板下觀察油膜,如圖甲所示。坐標(biāo)格的正方形大小為

2cm×2cm。由圖可以估算出油膜的面積是

cm2(保留2位有效數(shù)字),由此估算出油酸分子

的直徑是m(保留1位有效數(shù)字)。

甲

2.6×102

8×10-10

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(2)用掃描隧道顯微鏡拍下的一個(gè)“量子圍欄”的照片如圖乙所示,這個(gè)“量子圍欄”是由48個(gè)鐵原子在銅的表面排列成直徑為1.43×10-8m的圓周而組成的。由此可以估算出鐵原子的直徑約為m(保留2位有效數(shù)字)。

乙

9.4×10-10

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(2)直徑為1.43×10-8m的圓周周長為πd=4.5×10-8m,可以估算出鐵原子的直徑約為m=9.4×10-10m。

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10.(2023廣東深圳高二期中)實(shí)驗(yàn)所用油酸酒精溶液的濃度為每104mL溶液中含有純油酸6mL,用注射器測(cè)得1mL上述溶液為80滴。把1滴該溶液滴入撒有爽身粉的盛水淺盤里,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膜的輪廓形狀,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為1cm。

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(1)油酸膜的面積是cm2;

(2)按以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估測(cè)油酸分子的直徑為m(保留2位有效數(shù)字);

(3)若該同學(xué)在計(jì)算注射器滴出的一滴油酸酒精溶液體積之后,不小心拿錯(cuò)了另一個(gè)注射器把溶液滴在水面上。拿錯(cuò)的注射器針管比原來的粗,這會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)測(cè)得的油酸分子直徑(選填“偏大”“偏小”或“不變”);

(4)利用單分子油膜法可以估測(cè)分子的大小和阿伏伽德羅常數(shù)。如果已知體積為V的一滴油酸在水面上散開形成的單分子油膜的面積為S,這種油酸

的密度為ρ,摩爾質(zhì)量為M,則阿伏伽德羅常數(shù)的表達(dá)式為NA=。

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6.4×10-10

偏小

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解析(1)根據(jù)圖中描繪的輪廓,不足半格舍去,大于半格算一格,共計(jì)117個(gè)方格,所以油膜的面積為S=117×1×1cm2=117cm2。

(3)拿錯(cuò)的注射器針管比原來的粗,則每滴油酸酒精溶液的體積較大,含有油酸較多,在水平面上形成油膜的面積較大,但計(jì)算時(shí)仍按原來的體積,根據(jù),可知這會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)測(cè)得的油酸分子直徑偏小。

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11.在做用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)中,油酸酒精溶液的濃度為每104mL溶液中有純油酸6mL,用注射器測(cè)得1mL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(biāo)紙上,其形狀如圖所示,坐標(biāo)紙中小方格的邊長為20mm,則:

(1)油膜的面積是多少

(2)每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是多少

(3)根據(jù)上述數(shù)據(jù),估測(cè)出油酸分子的直徑。

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答案(1)2.32×10-2m2

(2)1.2×10-11m3

(3)5.2×10-10m

解析(1)油膜輪廓包圍的方格數(shù)約58格,則油膜的面積S=58×(20×10-3)2m2=2.32×10-2m2。第2節(jié)科學(xué)測(cè)量:用油膜法估測(cè)油酸分子的大小

A級(jí)必備知識(shí)基礎(chǔ)練

1.在用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)中,認(rèn)為油酸分子在水面上形成單分子油膜層,且油酸分子是一個(gè)緊挨一個(gè)排列的球體,這體現(xiàn)的物理思想方法是()

A.等效替代法B.控制變量法

C.理想模型法D.累積法

2.采用油膜法估測(cè)分子的直徑,需要測(cè)量的物理量是()

A.一滴油酸的質(zhì)量和它的密度

B.一滴油酸的體積和它的密度

C.一滴油酸的體積和它擴(kuò)散成油膜的最大面積

D.散開形成的油膜的厚度和它的密度

3.在用油膜法估測(cè)油酸分子的大小實(shí)驗(yàn)中,下列說法正確的是()

A.為便于形成單分子油膜,配成的油酸酒精溶液濃度要低一些

B.為使油酸和酒精充分混合,配成的溶液需靜置較長時(shí)間

C.為清晰顯示油膜的邊界,滴入油酸酒精溶液后再撒上爽身粉

D.為減小實(shí)驗(yàn)誤差,選用的玻璃板上正方形方格要大一些

4.為了減小用油膜法估測(cè)分子的大小的實(shí)驗(yàn)誤差,下列操作正確的是()

A.用注射器取1mL配制好的油酸酒精溶液,共可滴N滴,則每滴中含有油酸mL

B.把淺盤水平放置,在淺盤里倒入一些水,使水面離盤口距離小一些

C.先在淺盤中撒些爽身粉,再用注射器把油酸酒精溶液多滴幾滴在水面上

D.實(shí)驗(yàn)時(shí)先將一滴油酸酒精溶液滴入水中,再把爽身粉撒在水面上

5.在做用油膜法估測(cè)分子的大小的實(shí)驗(yàn)時(shí),用amL純油酸配制成bmL油酸酒精溶液,用量筒和注射器測(cè)得60滴這樣的溶液為1mL,用注射器把一滴該溶液滴入表面撒有爽身粉的淺盤里,待油膜形狀穩(wěn)定后,把玻璃板蓋在淺盤上并描畫出油膜的輪廓,如圖所示。

(1)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積V=mL;

(2)圖中單分子油膜的面積相當(dāng)于個(gè)小方格的面積。再測(cè)量出小方格的邊長,從而計(jì)算出淺盤中單分子油膜的面積S;

(3)若計(jì)算油膜面積時(shí),所有不足一格的方格都當(dāng)成一格,則實(shí)驗(yàn)的計(jì)算結(jié)果將(選填“偏大”“偏小”或“無影響”)。

6.某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在做用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)。

(1)某同學(xué)操作步驟如下:

①取一定量的無水酒精和油酸,制成一定濃度的油酸酒精溶液;

②在量筒中滴入一滴該溶液,測(cè)出它的體積;

③在淺盤內(nèi)盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散開穩(wěn)定;

④在淺盤上覆蓋透明玻璃,描出油膜輪廓,用方格紙測(cè)量油膜的面積。

改正其中的錯(cuò)誤:。

(2)若油酸酒精溶液體積濃度為0.10%,一滴溶液的體積為4.8×10-3mL,其形成的油膜面積為80cm2,則估測(cè)出油酸分子的直徑為m。

B級(jí)關(guān)鍵能力提升練

7.(多選)在做用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)中,所用的油酸酒精溶液為1000mL溶液中有純油酸2mL,用量筒測(cè)得1mL上述溶液為100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并穩(wěn)定后,油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖所示,圖中小方格的邊長為2cm,油膜所占方格數(shù)約為75個(gè),下列說法正確的是()

A.此實(shí)驗(yàn)把分子看成球體

B.可以估算出油膜的面積約為0.06m2

C.每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積約為2×10-11m3

D.估算出油酸分子的直徑約為6.7×10-4m

8.(多選)在用油膜法估測(cè)油酸分子大小的實(shí)驗(yàn)中,某小組發(fā)現(xiàn)測(cè)得的分子直徑數(shù)據(jù)比其他組大很多,可能的原因是()

A.計(jì)算油膜面積時(shí),只計(jì)算了完整方格的數(shù)目

B.水面上爽身粉撒得過多,導(dǎo)致油膜沒能充分展開

C.將油酸酒精溶液的體積直接當(dāng)作油酸的體積進(jìn)行計(jì)算

D.測(cè)量每滴油酸酒精溶液體積時(shí),將29滴溶液錯(cuò)數(shù)成30滴

9.測(cè)量分子大小的方法有很多,如油膜法、顯微鏡法。

(1)在用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)中,用移液管量取0.25mL油酸,倒入標(biāo)注250mL的容量瓶中,再加入酒精后得到250mL的溶液;然后用滴管吸取這種溶液,向小量筒中滴入100滴溶液,溶液的液面達(dá)到量筒中1mL的刻度;再用滴管取配好的油酸酒精溶液,向撒有爽身粉的盛水淺盤中滴下2滴溶液,在液面上形成油酸薄膜,待油膜穩(wěn)定后,放在帶有正方形坐標(biāo)格的玻璃板下觀察油膜,如圖甲所示。坐標(biāo)格的正方形大小為2cm×2cm。由圖可以估算出油膜的面積是cm2(保留2位有效數(shù)字),由此估算出油酸分子的直徑是m(保留1位有效數(shù)字)。

甲

(2)用掃描隧道顯微鏡拍下的一個(gè)“量子圍欄”的照片如圖乙所示,這個(gè)“量子圍欄”是由48個(gè)鐵原子在銅的表面排列成直徑為1.43×10-8m的圓周而組成的。由此可以估算出鐵原子的直徑約為m(保留2位有效數(shù)字)。

乙

10.(2023廣東深圳高二期中)實(shí)驗(yàn)所用油酸酒精溶液的濃度為每104mL溶液中含有純油酸6mL,用注射器測(cè)得1mL上述溶液為80滴。把1滴該溶液滴入撒有爽身粉的盛水淺盤里,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膜的輪廓形狀,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為1cm。

(1)油酸膜的面積是cm2;

(2)按以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估測(cè)油酸分子的直徑為m(保留2位有效數(shù)字);

(3)若該同學(xué)在計(jì)算注射器滴出的一滴油酸酒精溶液體積之后,不小心拿錯(cuò)了另一個(gè)注射器把溶液滴在水面上。拿錯(cuò)的注射器針管比原來的粗,這會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)測(cè)得的油酸分子直徑(選填“偏大”“偏小”或“不變”);

(4)利用單分子油膜法可以估測(cè)分子的大小和阿伏伽德羅常數(shù)。如果已知體積為V的一滴油酸在水面上散開形成的單分子油膜的面積為S,這種油酸的密度為ρ,摩爾質(zhì)量為M,則阿伏伽德羅常數(shù)的表達(dá)式為NA=。

11.在做用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)中,油酸酒精溶液的濃度為每104mL溶液中有純油酸6mL,用注射器測(cè)得1mL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(biāo)紙上,其形狀如圖所示,坐標(biāo)紙中小方格的邊長為20mm,則:

(1)油膜的面積是多少

(2)每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是多少

(3)根據(jù)上述數(shù)據(jù),估測(cè)出油酸分子的直徑。

第2節(jié)科學(xué)測(cè)量:用油膜法估測(cè)油酸分子的大小

1.C在油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)中,讓一定體積的油酸滴在水面上形成單分子油膜層,將油酸分子看作球形,認(rèn)為油酸分子是一個(gè)緊挨一個(gè)排列的,估算出油膜面積,從而求出分子直徑,這里用到的方法是理想模型法。C正確,A、B、D錯(cuò)誤。

2.C油膜法測(cè)分子直徑的原理是油酸酒精溶液在平靜的水面上形成單分子油膜,將油酸分子看作球形,測(cè)出一定體積油酸溶液在水面上形成的油膜面積,用d=計(jì)算出油膜的厚度,其中V為一滴油酸溶液中純油酸的體積,S為油膜面積。故選C。

3.A為便于形成單分子油膜,配成的油酸酒精溶液濃度要低一些,A正確;為了減小誤差,溶液應(yīng)現(xiàn)配現(xiàn)用,故B錯(cuò)誤;正確操作步驟應(yīng)為在水面上先撒上爽身粉,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散開穩(wěn)定,故C錯(cuò)誤;為減小實(shí)驗(yàn)誤差,選用的玻璃板上正方形方格要小一些,故D錯(cuò)誤。

4.BmL是一滴油酸酒精溶液的體積,乘以其中油酸的體積濃度才是油酸的體積,A錯(cuò)誤;B項(xiàng)的做法是正確的;多滴幾滴能夠使測(cè)量形成油膜的油酸體積更精確些,但多滴以后會(huì)使油膜面積增大,可能使油膜這個(gè)不規(guī)則形狀的一部分與淺盤的壁相接觸,這樣油膜就不是單分子油膜了,故C錯(cuò)誤;為了使油酸分子緊密排列,實(shí)驗(yàn)時(shí)先將爽身粉均勻撒在水面上,再把一滴油酸酒精溶液滴在水面上,D錯(cuò)誤。

5.答案(1)

(2)60

(3)偏小

解析(1)依題意,可得一滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積為V=mL。

(2)計(jì)算油膜面積時(shí),根據(jù)不足半格的舍去,超過半格的都當(dāng)成一格,由題圖可得單分子油膜的面積相當(dāng)于60個(gè)小方格的面積。

(3)若計(jì)算油膜面積時(shí),所有不足一格的方格都當(dāng)成一格,將導(dǎo)致油膜面積S的測(cè)量值偏大,根據(jù)d=,則實(shí)驗(yàn)的計(jì)算結(jié)果將偏小。

6.答案(1)②在量筒中滴入N滴溶液,測(cè)出其體積;③在水面上先撒上爽身粉,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散開穩(wěn)定

(2)6×10-10

解析(1)②在量筒中直接測(cè)量一滴油酸酒精溶液的體積誤差太大,應(yīng)先用累積法測(cè)出N滴該溶液的體積,再求出一滴的體積;③油酸在水面上形成的油膜輪廓不易觀察,可在水面上先撒上爽身粉(或細(xì)石膏粉),再滴油酸酒精溶液,穩(wěn)定后就呈現(xiàn)出清晰輪廓。

(2)一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V=4.8×10-3×0.10%×10-6m3=4.8×10-12m3,故油酸分子直徑d=m=6×10-10m。

7.AC此實(shí)驗(yàn)把分子看成球體,A正確;小方格的邊長為2cm,油膜所占方格數(shù)約為75個(gè),故油膜的面積約為S=(2×10-2)2×75m2=0.03m2,B錯(cuò)誤;每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積約為V=mL=2×10-5mL=2×10-11m3,C正確;油酸分子的直徑約為d=m=6.7×10-10m,D錯(cuò)誤。

8.ABC計(jì)算油膜面積時(shí),只計(jì)算了完整方格的數(shù)目,導(dǎo)致S偏小,根據(jù)d=可知,測(cè)量值偏大,故A正確;水面上爽身粉撒得較多,油膜沒有充分展開,則測(cè)量的面積S偏小,導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏大,故B正確;計(jì)算時(shí)把油酸酒精溶液當(dāng)成了純油酸,體積偏大,則d偏大,故C正確;測(cè)量每滴油酸酒精溶液體積時(shí),將29滴溶液錯(cuò)數(shù)成30滴,計(jì)算代入純油酸體積將偏小,測(cè)量分子直徑偏小,故D錯(cuò)誤。

9.答案(1)2.6×1028×10-10

(2)9.4×10-10

解析(1)數(shù)油膜的正方形格數(shù),大于半格的算一格,小于半格的舍去,估算出油膜的面積S=65×2×2cm2=260cm2=2.6×102cm2,溶液體積濃度為,每滴溶液體積為mL,2滴溶液中所含油酸體積V=2×10-5cm3,油膜厚度即油酸分子的直徑d==8×10-10m。

(2)直徑為1.43×10-8m的圓周周長為πd=4.5×10-8m,可以估算出鐵原子的直徑約為m=9.4×10-10m。

10.答案(1)117

(2)6.4×10-10

(3)偏小

(4)

解析(1)根據(jù)圖中描繪的輪廓,不足半格舍去,大于半格算一格,共計(jì)117個(gè)方格,所以油膜的面積為S=117×1×1cm2=117cm2。

(2)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是V=mL=7.5×10-6mL

估測(cè)油酸分子的直徑為d=×10-2m=6.4×10-10m。

(3)拿錯(cuò)的注射器針管比原來的粗,則每滴油酸酒精溶液的體積較大,含有油酸較多,在水平面上形成油膜的面積較大,但計(jì)算時(shí)仍按原來的體積,根據(jù)d=,可知這會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)測(cè)得的油酸分子直徑偏小。

(4)單個(gè)油酸分子的直徑為d0=,單個(gè)油酸分子的體積為V0=,摩爾體積為Vmol=,阿伏伽德羅常數(shù)為NA=。

11.答案(1)2.32×10-2m2

(2)1.2×10-11m3

(3)5.2×10-10m

解析(1)油膜輪廓包圍的方格數(shù)約58格,則油膜的面積S=58×(20×10-3)2m2=2.32×10-2m2。

(2)每一滴溶液中含純油酸的體積

V=mL=1.2×10-5mL=1.2×10-11m3。

(3)油酸分子的直徑

d=m=5.2×10-10m。(共34張PPT)

第1章

第2節(jié)科學(xué)測(cè)量:用油膜法估測(cè)油酸分子的大小

1.知道用油膜法估測(cè)分子大小的原理、思想和方法,建立物質(zhì)分子的球體模型。(科學(xué)思維)

2.通過實(shí)驗(yàn)估測(cè)油酸分子的大小,培養(yǎng)物理學(xué)中的估算能力。(科學(xué)探究)

3.體會(huì)通過測(cè)量宏觀量來研究微觀量的思想方法。(科學(xué)思維)

課標(biāo)要求

基礎(chǔ)落實(shí)·必備知識(shí)全過關(guān)

重難探究·能力素養(yǎng)全提升

學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)

目錄索引

基礎(chǔ)落實(shí)·必備知識(shí)全過關(guān)

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)估測(cè)油酸分子大小的數(shù)量級(jí)。

(2)體驗(yàn)通過油膜法測(cè)量油酸分子大小的思想方法。

2.實(shí)驗(yàn)器材:油酸、酒精、清水、滴管(或注射器)、量筒、筆、爽身粉、玻璃片、淺水盤、坐標(biāo)紙。

3.實(shí)驗(yàn)原理:把一滴油酸酒精溶液滴在水面上形成一片單分子油膜。油膜面積最大且穩(wěn)定時(shí),不考慮分子間的空隙,把油酸分子視為球體,只要計(jì)算出一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積V并測(cè)出油膜面積S,就可估算出

想一想用油膜法估測(cè)分子的大小時(shí),油酸分子的形狀真的是球形嗎排列時(shí)會(huì)一個(gè)緊挨一個(gè)嗎

提示實(shí)際分子的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜,且分子間有空隙,認(rèn)為分子是球形且一個(gè)緊挨一個(gè)排列,是一種近似模型,是對(duì)問題的簡(jiǎn)化處理。

易錯(cuò)辨析判一判

(1)為了便于研究,我們通常把油酸分子看作球形。()

(2)油酸分子直徑的數(shù)量級(jí)為10-10m。()

(3)為了減小誤差,在做用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)時(shí),直接使用純油酸。

()

(4)若撒入水中的爽身粉太多,會(huì)使油酸未完全散開,從而使測(cè)出的分子直徑偏小。()

√

√

×

提示為了減小誤差,在做用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)時(shí),使用油酸酒精溶液。

×

提示若撒入水中的爽身粉太多,會(huì)使油酸未完全散開,油膜的面積偏小,從而使測(cè)出的分子直徑偏大。

(5)若滴在水面的油酸酒精溶液體積為V,鋪開的油膜面積為S,則可估算出油酸分子直徑為。()

×

提示油酸分子的直徑等于純油酸體積與油膜面積的比值。

即學(xué)即用練一練

(多選)關(guān)于分子,下列說法正確的是()

A.分子的形狀要么是球形,要么是立方體

B.所有分子的直徑都相同

C.不同分子的直徑一般不同,但數(shù)量級(jí)基本一致

D.測(cè)定分子大小的方法有多種,油膜法只是其中一種方法

CD

解析實(shí)際上,分子的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,它的形狀并不真的都是球形或立方體,分子的直徑不可能都相同,測(cè)定分子大小的方法有許多種,盡管用不同方法測(cè)出的結(jié)果有差異,但數(shù)量級(jí)基本是一致的,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤,C、D正確。

重難探究·能力素養(yǎng)全提升

探究一實(shí)驗(yàn)原理及操作

情境探究

生活中,我們經(jīng)常遇見這樣一種現(xiàn)象:很少量的油不小心灑在水面上,擴(kuò)散很大的面積。

想一想,實(shí)驗(yàn)中為什么不能用純油酸而是用油酸酒精溶液

要點(diǎn)提示如果往水面上直接滴一滴純油酸,那么它在水面上形成單分子油膜所需液面面積太大,實(shí)驗(yàn)室中很難提供這么大的容器,即使能提供,做起實(shí)驗(yàn)來也不方便。所以本實(shí)驗(yàn)中采取用酒精對(duì)油酸進(jìn)行稀釋的辦法來獲取更小體積的純油酸,這樣做更有利于油酸在水面上形成單分子油膜。

知識(shí)歸納

1.實(shí)驗(yàn)思路

認(rèn)為油酸薄膜是由單層油酸分子緊密排列組成的,把油酸分子簡(jiǎn)化為球形,認(rèn)為油膜的厚度即為油酸分子的直徑,如圖所示。

2.待測(cè)物理量

一是測(cè)出一滴油酸酒精溶液的體積,并算出對(duì)應(yīng)的純油酸的體積;二是測(cè)量這滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積。實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)出一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V,再測(cè)出油膜的面積S,油酸分子的直徑。

應(yīng)用體驗(yàn)

典例1用油膜法估算分子大小的實(shí)驗(yàn)中,首先需將純油酸稀釋成一定濃度的油酸酒精溶液,稀釋的目的是___________________________________________________。實(shí)驗(yàn)中為了測(cè)量出一滴已知濃度的油酸酒精溶液中純油酸的體積,可以_____________________________________________________________________________________________。為得到油酸分子的直徑,還需測(cè)量的物理量是。

使油酸在淺盤的水面上容易形成一塊

單分子層油膜

把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,測(cè)出1mL油酸酒精溶液的滴數(shù),得到一滴溶液中純油酸的體積

單分子層油膜的面積

解析稀釋后,油酸在淺盤的水面上更容易形成一塊單分子層油膜。把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,測(cè)出1mL油酸酒精溶液的滴數(shù)n,得到一滴油酸酒精溶液的體積,之后根據(jù)濃度求出一滴溶液中純油酸的體積。根據(jù)公式可知,還需要測(cè)單分子層油膜的面積S。

規(guī)律方法用油膜法估測(cè)油酸分子大小實(shí)驗(yàn)中的“兩測(cè)一算”

(1)測(cè)量一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積。

先配制一定濃度的油酸酒精溶液,用注射器或滴管將事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,記下量筒內(nèi)增加一定體積(例如1mL)時(shí)的滴數(shù),從而算出一滴溶液的體積,再結(jié)合溶液的濃度就可以計(jì)算出一滴溶液中所含純油酸的體積。

(2)測(cè)量單分子油膜的面積。

①在淺盤中裝入2cm深的水,然后將爽身粉均勻地撒在水面上。

②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,用筆將薄膜的形狀描畫在玻璃板上。

③將畫有油膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上,數(shù)出輪廓內(nèi)的方格數(shù),再根據(jù)方格的個(gè)數(shù)求出油膜的面積。

(3)估算分子的直徑。

如果一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為V,所形成的單分子油膜的面積為S,則分子的直徑為。

針對(duì)訓(xùn)練1

在用油膜法估測(cè)油酸分子的大小的實(shí)驗(yàn)中,以下給出的是可能的操作步驟,把你認(rèn)為正確的步驟前的字母按合理的順序填寫在橫線上。

A.將畫有油膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上,以坐標(biāo)紙上邊長為1cm的正方形為單位,數(shù)出輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)n

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

C.在淺盤中裝入約2cm深的水,然后將爽身粉均勻地撒在水面上

D.用測(cè)量的物理量估算出油酸分子的直徑d

E.用滴管將事先配好的體積濃度為0.05%的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒,記下滴入的溶液體積V0與滴數(shù)N

F.將玻璃板放在淺盤上,用筆將薄膜的外圍形狀描畫在玻璃板上

答案ECBFAD(E和C可顛倒)

解析根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟可知合理的順序?yàn)镋CBFAD,其中E和C的先后順序可顛倒。

探究二數(shù)據(jù)處理及誤差分析

情境探究

在用油膜法估測(cè)油酸分子的大小的實(shí)驗(yàn)中,現(xiàn)有按油酸體積與酒精體積比為n∶m配制好的油酸酒精溶液,還有一個(gè)盛有約2cm深水的淺盤、一支滴管、一個(gè)量筒。

(1)用滴管向量筒內(nèi)加注N滴油酸酒精溶液,其體積為V;再

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,則油膜面積為(填寫S的整數(shù)倍)。

(2)估算油酸分子直徑的表達(dá)式為d=。

要點(diǎn)提示(1)求油膜面積時(shí),半個(gè)以上方格面積記為S,不足半個(gè)舍去,數(shù)出總格數(shù)是8,故面積為8S。

知識(shí)歸納

1.數(shù)據(jù)處理

在實(shí)驗(yàn)中由計(jì)算分子直徑,V是經(jīng)過換算后一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積,各物理量的計(jì)算方法如下:

(1)一滴油酸酒精溶液的體積(N為滴數(shù),VN為N滴油酸酒精溶液的體積)。

(2)一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V=η×V'(η為油酸的體積濃度)。

(3)油酸薄膜的面積S=na2(n為小正方形的有效個(gè)數(shù),a為小正方形的邊長)。

2.注意事項(xiàng)

(1)油酸酒精溶液配制好后不要長時(shí)間放置,以免濃度改變。

(2)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)注意檢查淺盤是否干凈,否則難以形成油膜。

(3)淺盤中的水應(yīng)保持平穩(wěn),爽身粉應(yīng)均勻撒在水面上。

(4)向水面滴油酸酒精溶液時(shí),應(yīng)靠近水面,不能離水面太高。

(5)要在油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后再描輪廓。

3.誤差分析

(1)不能形成單分子油膜。

(2)油滴體積的測(cè)量產(chǎn)生誤差。

(3)計(jì)算油膜的面積時(shí)有誤差(每個(gè)方格面積越小,誤差越小)。

應(yīng)用體驗(yàn)

典例2某同學(xué)做用油膜法估測(cè)油酸分子的大小的實(shí)驗(yàn)。

(1)每滴油酸酒精溶液的體積為V0,將該溶液滴一滴到水面上,穩(wěn)定后形成油膜的面積為S。已知500mL油酸酒精溶液中含有純油酸1mL。則油酸分

子直徑大小的表達(dá)式為d=。

(2)(多選)該同學(xué)做完實(shí)驗(yàn)后,發(fā)現(xiàn)自己所測(cè)的分子直徑d明顯偏大。出現(xiàn)這種情況的原因可能是。

A.將滴入的油酸酒精溶液體積作為油酸體積進(jìn)行計(jì)算

B.油酸酒精溶液長時(shí)間放置,酒精揮發(fā)使溶液的濃度發(fā)生了變化

C.水面上爽身粉撒得太多,油膜沒有充分展開

D.計(jì)算油膜面積時(shí),將不完整的方格作為完整方格處理

AC

(2)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)算公式變?yōu)?結(jié)果將明顯偏大,故A正確;油酸酒精溶液長時(shí)間放置,酒精揮發(fā)使溶液的濃度增大,所測(cè)的分子直徑d應(yīng)偏小,故B錯(cuò)誤;水面上爽身粉撒得太多,油膜沒有充分展開,油膜面積偏小,由計(jì)算公式可知C正確;計(jì)算油膜面積時(shí),將不完整的方格作為完整方格處理,油膜面積偏大,所測(cè)的分子直徑d會(huì)偏小,故D錯(cuò)誤。

針對(duì)訓(xùn)練2

(2023海南海口模擬)在用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)中,所用油酸酒精溶液的濃度為每V1體積溶液中有純油酸體積V2,用注射器和量筒測(cè)得V0體積上述溶液有n滴,把一滴該溶液滴入盛水的撒有爽身粉的淺盤中,待水面穩(wěn)定后,得到油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖所示