適用于新高考新教材廣西專版2025屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)第14章熱學(xué)實驗20用油膜法估測分子的大形件

實驗20用油膜法估測分子的大小第十四章強(qiáng)基礎(chǔ)增分策略注意事項1.將所有的實驗用具擦洗干凈,不能混用。2.油酸酒精溶液的濃度以小于0.1%為宜。3.淺盤中的水離盤口面的距離應(yīng)較小,并要水平放置,以便準(zhǔn)確地畫出薄膜的形狀,畫線時視線應(yīng)與板面垂直。

誤差分析1.純油酸體積的計算引起誤差;2.對油膜形狀畫線時帶來誤差;3.數(shù)格子法本身是一種估算的方法,從而會帶來誤差。

增素能精準(zhǔn)突破考點一實驗原理與操作典例1.在“油膜法估測分子直徑”的實驗中,我們通過宏觀量的測量間接計算微觀量。(1)本實驗利用了油酸分子易在水面上形成

(選填“單層”或“多層”)分子油膜的特性。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,則由此可估測油酸分子的直徑為

。

(2)某同學(xué)實驗中先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,測量并計算一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積后,接著又進(jìn)行了下列操作:A.將一滴油酸酒精溶液滴到水面上,在水面上自由地擴(kuò)展為形狀穩(wěn)定的油酸薄膜B.將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上計算油酸薄膜的面積C.將玻璃板蓋到淺水盤上,用彩筆將油酸薄膜的輪廓畫在玻璃板上D.向淺盤中倒入約2cm深的水,將爽身粉均勻地撒在水面上以上操作的合理順序是

(選填字母代號)。

(3)該同學(xué)做完實驗后,發(fā)現(xiàn)自己所測的分子直徑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)行計算B.油酸酒精溶液長時間放置,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.計算油膜面積時,將不完整的方格作為完整方格處理答案

(1)單層

(2)DACB(3)AC解析

(1)本實驗利用了油酸分子易在水面上形成單層分子油膜的特性。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,則由此可估測油酸分子的直徑為d=。(2)實驗中先在淺盤中倒入約2

cm深的水,將爽身粉均勻地撒在水面上;然后將一滴油酸酒精溶液滴到水面上,在水面上自由地擴(kuò)展為形狀穩(wěn)定的油酸薄膜;將玻璃板蓋到淺水盤上,用彩筆將油酸薄膜的輪廓畫在玻璃板上;將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上計算油酸薄膜的面積。則合理的順序是DACB。(3)該同學(xué)做完實驗后,發(fā)現(xiàn)自己所測的分子直徑d明顯偏大。根據(jù)d=可知,將滴入的油酸酒精溶液體積作為油酸體積進(jìn)行計算,則V偏大,測得的分子直徑d偏大,選項A正確。油酸酒精溶液長時間放置,酒精揮發(fā)使溶液的濃度變大,則油膜的面積偏大,則測得的分子直徑偏小,選項B錯誤。水面上爽身粉撒得太多,油膜沒有充分展開,則S的測量值偏小,分子直徑測量值偏大,選項C正確。計算油膜面積時,將不完整的方格作為完整方格處理,則S測量值偏大,分子直徑測量值偏小,選項D錯誤。素養(yǎng)點撥

油膜體積的測定——積聚法:由于一滴純油酸中含有的分子數(shù)仍很大,形成的單層分子所占面積太大,不便于測量,故實驗中先把油酸溶于酒精中稀釋,測定其濃度,再測出1

mL油酸酒精溶液的滴數(shù),取一滴用于實驗,最后計算出一滴溶液中含有的純油酸的體積作為油膜的體積?？键c二實驗數(shù)據(jù)處理與誤差分析典例2.在做“用油膜法估測分子的大小”的實驗時,油酸酒精溶液的濃度為每1000mL溶液中有純油酸0.2mL,用量筒和注射器測得1mL上述溶液有80滴,用注射器把一滴該溶液滴入表面撒有爽身粉的淺盤里,待水面穩(wěn)定后,畫出油酸薄膜的輪廓如圖所示,圖中正方形小方格的邊長為1cm。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(1)油酸薄膜的面積是

m2;

(2)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是

m3;

(3)根據(jù)上述數(shù)據(jù),估測出油酸分子的直徑是

m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字);

(4)某同學(xué)所得到的油酸分子直徑的計算結(jié)果明顯偏小,可能是由于

。

A.油酸未完全散開B.油酸酒精溶液中含有大量酒精C.計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格D.在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液時,滴數(shù)多數(shù)了10滴答案

(1)4.0×10-3

(2)2.5×10-12

(3)6.3×10-10

(4)D解析

(1)由于每格邊長為1

cm,則每一格就是1

cm2,估算油膜面積根據(jù)超過半格以一格計算,小于半格就舍去的原則,估算出40格,則油酸薄膜面積為S=40

cm2=4.0×10-3

m2;(4)油膜沒有充分展開,則測量的面積S偏小,導(dǎo)致計算結(jié)果偏大,故A錯誤;計算時利用的是純油酸的體積,酒精的作用是更易使油酸平鋪成單層薄膜,自身溶于水或揮發(fā)掉,使測量結(jié)果更精確,故B錯誤;計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格,S將偏小,故得到的分子直徑將偏大,故C錯誤;計算時把向量筒中滴入1

mL油酸酒精溶液時,滴數(shù)多數(shù)了10滴,濃度降低,則d偏小,故D正確?？碱}點睛

考點考向點睛油膜法測分子直徑方格紙的使用規(guī)律:控制好實驗條件,盡量形成單分子油膜層,層厚度

,即為分子直徑方法:算出一滴油酸酒精溶液含的純油酸體積V,由方格紙上數(shù)出格數(shù)算出S易錯:數(shù)方格紙上油酸所占格數(shù)時出錯素養(yǎng)點撥

油膜面積的測定:如圖所示,將畫有油酸薄膜輪廓的有機(jī)玻璃板取下放在坐標(biāo)格紙上,以邊長為1

cm的方格為單位,數(shù)出輪廓內(nèi)正方形的格數(shù)(不足半格的舍去,超過半格的計為1格),計算出油膜的面積S。練思維遷移運用1.(2023廣東廣州期中)某實驗小組完成“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗。(1)該實驗中的理想化假設(shè)是

。

A.將油膜看成單分子層油膜B.不考慮各油酸分子間的間隙C.不考慮各油酸分子間的相互作用力D.將油酸分子看成球形(2)該小組進(jìn)行如圖1實驗操作,請選出需要的實驗操作,并將它們按操作先后順序排列:

(用字母符號表示)。

圖1(3)某次實驗,配制油酸酒精溶液時,油酸酒精溶液的濃度為每1000mL溶液中有純油酸5mL,用注射器測得0.5mL上述溶液有100滴,則一滴油酸的體積為

mL。把一滴該溶液滴入盛水的表面撒有爽身粉的淺盤里,測得油酸膜的近似輪廓如圖2所示,輪廓線內(nèi)約

格。圖2中正方形小方格的邊長為2cm,油酸膜的面積為

cm2,則油酸分子的直徑是

m。(最后一空結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

圖2(4)某次實驗時,該小組四個同學(xué)都發(fā)生了一個操作錯誤,導(dǎo)致最后所測分子直徑偏大的是

。

A.甲同學(xué)在配制油酸酒精溶液時,不小心把酒精倒多了一點,導(dǎo)致油酸酒精溶液的實際濃度比計算值小了B.乙同學(xué)用注射器測得102滴油酸酒精的溶液為0.5mL,不小心錯記錄為100滴C.丙同學(xué)在計算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液體積后,不小心拿錯了一個注射器取一溶液滴在水面上,這個拿錯的注射器的針管比原來的粗D.丁同學(xué)計算油膜面積時,把凡是半格左右的油膜都算成了一格答案

(1)ABD(2)DBFEC(3)2.5×10-5

64

256

9.8×10-10(4)AB解析

(1)在“用油膜法估測分子的大小”實驗中,我們的實驗依據(jù)是:①油膜是呈單分子層分布的;②把油酸分子看成球形;③分子之間空隙不計。故A、B、D正確,C錯誤。(2)“油膜法估測油酸分子的大小”實驗步驟為:配制油酸酒精溶液(記下配制比例)→測定一滴油酸酒精溶液的體積→準(zhǔn)備淺水盤、撒粉→形成油膜→描繪油膜邊緣→估算油膜面積→計算分子直徑,因此操作先后順序排列應(yīng)是:DBFEC。2.(2022春廣西柳州城中區(qū)校級期中)在做用油膜法估測油酸分子的大小的實驗中,實驗步驟如下:A.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畫在玻璃板上。C.用量筒量出N滴油酸酒精溶液的體積V。用淺盤裝入約2cm深的水,在水面上均勻地撒上爽身粉。D.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)x(不足半格的舍去,多于半格的算一個),再根據(jù)方格的邊長為a,求出油膜的面積S。(1)將上述實驗步驟進(jìn)行排序,正確的順序應(yīng)該是

(寫步驟前的序號)。(2)實驗中要讓油酸在水面盡可能散開,形成

(選填“單分子”或“多分子”)油膜,并將油膜分子看成球形且緊密排列。本實驗體現(xiàn)的物理思想方法為

。

A.控制變量法 B.理想模型法C.極限思想法 D.等效替代法(3)已知實驗室中使用的油酸酒精溶液的體積濃度為c,根據(jù)油酸酒精溶液的濃度,每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積的表達(dá)式V0=

,油膜