高考物理系統(tǒng)性復(fù)習 (考點分析) 第四節(jié) 實驗：探究用油膜法估測分子大小的處理方法（附解析）

【考點分析】第四節(jié)實驗：探究用油膜法估測分子大小的處理方法【考點一】實驗步驟的考察【典型例題1】在做“用油膜法估測分子的大小”的實驗中，將油酸溶于酒精，其濃度為每104mL溶液中有6mL油酸。用注射器測得1mL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，用彩筆在玻璃板上描出油酸膜的輪廓，再把玻璃板放在坐標紙上，其形狀和大小如圖所示，坐標中正方形方格的邊長為1cm，試求：(1)油酸膜的面積是________cm2；(2)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是_______m3；(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(3)按以上實驗數(shù)據(jù)估測出油酸分子的直徑是_______m；(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(4)某同學(xué)實驗中最終得到的計算結(jié)果和大多數(shù)同學(xué)的比較結(jié)果明顯偏大，可能是由于________。A．錯誤地將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進行計算B.計算油酸膜面積時，錯將不完整的方格作為完整方格處理C.求每滴溶液中純油酸的體積時，1mL溶液的滴數(shù)多記了10滴D.水面上痱子粉撒得較多，油酸膜沒有充分展開【解析】(1)[1]面積超過正方形一半的正方形的個數(shù)為130個，則油酸膜的面積約為S=130×1cm2=130cm2(2)[2]每滴酒精油酸溶液中含有純油酸的體積為(3)[3]把油酸分子看成球形，且不考慮分子間的空隙，則油酸分子直徑為(4)[4]A．根據(jù)可知，錯誤地將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進行計算，則直徑的測量值d偏大，選項A正確；B．計算油酸膜面積時，錯將不完整的方格作為完整方格處理，則測得的S偏大，則直徑d的測量值偏小，選項B錯誤；C．求每滴溶液中純油酸的體積時，1mL溶液的滴數(shù)多記了10滴，則求得的純油酸的體積V偏小，則直徑d的測量值偏小，選項C錯誤；D．水面上痱子粉撒得較多，油酸膜沒有充分展開，則油膜面積S的測量值偏小，則直徑d的測量值偏大，選項D正確。故選AD?！敬鸢浮?1)128~132(均可)(2)8×10-12(3)6×10-10(4)AD【歸納總結(jié)】在用油膜法估測分子大小的實驗中，讓一定體積的純油酸滴在水面上形成單分子油膜，估算出油膜面積，從而求出分子直徑；注意求油膜面積的方法以及單位的換算．【考點二】實驗數(shù)據(jù)處理與誤差分析【典型例題2】在“油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，有下列實驗步驟：①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②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③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?、苡米⑸淦鲗⑹孪扰浜玫挠退峋凭芤阂坏我坏蔚氐稳肓客仓?，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⑤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______(2)油酸酒精溶液的濃度為每1000mL溶液中有純油酸1mL，用注射器測得1mL上述溶液有200滴，把一滴該溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，測得油酸膜的近似輪廓如圖所示，圖中正方形小方格的邊長為1cm，則每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是______mL，油酸膜的面積是______根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測出油酸分子的直徑是______（此結(jié)果保留三位有效數(shù)字）(3)某學(xué)生在“用油膜法估測分子大小”的實驗中，計算結(jié)果明顯偏大，可能是由于______A．油酸未完全散開B．計算油膜面積時，將所有不足1格的方格記作1格C．計算油膜面積時，舍去了所有不足1格的方格【解析】(1)[1]“油膜法估測油酸分子的大小”實驗步驟為：準備油酸酒精溶液（④）→準備帶水的淺盤即痱子粉（②）→形成油膜（①）→描繪油膜輪廓（⑤）→計算分子直徑（③）故正確的順序為：④②①⑤③。(2)[2][3][4]1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積，面積超過正方形一半的正方形的個數(shù)為40個，故油膜的面積S=40×1×1cm2=40cm2，油酸分子直徑(3)[5]A.油酸未完全散開，則S測量值偏小，則直徑測量值偏大，選項A正確；B．計算油膜面積時，將所有不足1格的方格記作1格，則S測量值偏大，則直徑測量值偏小，選項B錯誤；C．計算油膜面積時，舍去了所有不足1格的方格，則S測量值偏小，則直徑測量值偏大，選項C正確；故選AC?！敬鸢浮竣堍冖佗茛?0【考點三】油膜法估測阿伏伽德羅常數(shù)【典型例題3】在“用油膜法估測分子大小”的實驗中，所用的油酸酒精溶液的濃度為每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所示，圖中正方形方格的邊長為1cm。(1)實驗中為什么要讓油膜盡可能散開？(2)實驗測出油酸分子的直徑是多少？(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)如果已知體積為V的一滴油在水面上散開形成的單分子油膜的面積為S，這種油的密度為ρ，摩爾質(zhì)量為M，試寫出阿伏加德羅常數(shù)的表達式?！窘馕觥?1)為使油膜在水面上形成單分子油膜。(2)由圖可知油膜覆蓋方格數(shù)約為120個，設(shè)油酸分子的直徑為d，則有eq\f(1,80)×eq\f(0.6,1000)×10－6m＝120×1×10－4d解得d＝6.3×10－10m.(6.2×10－10m～6.4×10－10m都對)(3)設(shè)阿伏加德羅常數(shù)為NA每個分子的體積V0＝eq\f(1,6)π(eq\f(V,S))3由NAρV0＝M，得NA＝eq\f(6MS3,πρV3)【答案】(1)為使油膜在水面上形成單分子油膜。(2)6.3×10－10m.(6.2×10－10m～6.4×10－10m都對)(3)eq\f(6MS3,πρV3)【歸納總結(jié)】油膜法測分子直徑，關(guān)鍵是獲得一滴油酸酒精溶液，并由配制濃度求出其中所含純油酸的體積，再就是用數(shù)格子法(對外圍小格“四舍五入”)求出油膜面積，再由公式d＝eq\f(V,S)計算結(jié)果。【考點四】實驗拓展創(chuàng)新【典型例題4】測量分子大小的方法有很多，如油膜法、顯微法.(1)在“用油膜法估測分子大小”的實驗中，用移液管量取0.25mL油酸，倒入標注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50滴溶液，溶液的液面達到量筒中1mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水淺盤中滴下1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格的玻璃板下觀察油膜，如圖甲所示.坐標格中每個小正方形方格的大小為2cm×2cm.由圖可以估算出油膜的面積是______cm2，由此估算出油酸分子的直徑是______m(保留一位有效數(shù)字).(2)如圖乙是用掃描隧道顯微鏡拍下的一個“量子圍欄”的照片.這個量子圍欄是由48個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(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).【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，得到油膜的面積S＝64×2cm×2cm＝256cm2.溶液濃度為eq\f(1,1000)，每滴溶液體積為eq\f(1,50)mL,1滴溶液中所含油酸體積為V＝2×10－