19-20同步粤教物理选修3-3（课件+教师用书+分层作业）：第1章 第2节　测量分子的大小 (3份打包)

第二节　测量分子的大小 一、实验目的 1．用油膜法估测油酸分子的大小． 2．初步学会用统计的方法求物理量． 二、实验原理 当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水中并很快挥发，在水面上形成一层纯油酸的单分子层薄膜，如图所示．如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可以认为等于油酸分子的直径． 实验中，如果算出一定体积V的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积S，即可算出油酸分子直径的大小，即d＝. 三、实验器材 序号 器材名称 备注 1 已稀释的油酸若干毫升 体积比为1∶200 2 浅盘1只 30 cm×40 cm 3 注射器(或滴管)1支 4 带方格的透明塑料盖板1块 5 量筒1个 6 彩色水笔1支 7 痱子粉(或石膏粉) 带纱网或粉扑 一、实验步骤 1．用注射器或滴管将老师先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积(例如1 mL)时的滴数． 计算出每滴油酸酒精溶液体积的平均值，如图所示． 2．如图所示，在水平放置的浅盘倒入约2 cm深的水，用纱网(或粉扑)将适量痱子粉轻轻撒在水面上． 3．如图所示，用滴管将一滴油酸酒精溶液轻轻滴入水面中央，待油膜形状稳定后，在浅盘上盖上塑料盖板，用彩笔描出油膜的边缘轮廓，如图所示． 4．将画有油酸薄膜轮廓的塑料盖板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S.求面积时以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个． 5．根据老师配制的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，根据一滴油酸的体积V和薄膜的面积S即可算出油酸薄膜的厚度d＝，即油酸分子的大小． 二、注意事项 1．油酸溶液配制后不要长时间放置，以免改变浓度，产生实验误差． 2．实验之前应练习好滴法． 3．待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：第一是水面受油酸滴冲击凹陷后恢复；第二是酒精挥发后液面收缩． 4．当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧面会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦洗，再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁． 5．从盘的中央加痱子粉，使痱子粉自动扩散至均匀，比在水面上撒粉的效果好． 6．本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可． 实验操作中应注意的问题 　用油膜法估测分子的直径的实验中，下列操作正确的是(　　) A．将纯油酸直接滴在水面上 B．油酸酒精溶液滴入水后，应立即用刻度尺去测量油酸油膜的面积 C．在计算油膜面积时，凡是占到方格的一部分的都计入方格的总数 D．油酸酒精溶液滴入水后，应让油膜尽可能散开，将油膜的轮廓画到玻璃板上，再利用坐标纸去计算油膜的面积 【解析】　油酸应先稀释成油酸酒精溶液，然后取一滴溶液滴在浅盘里，目的是形成单分子油膜，故A错；计算油膜面积数格数时应让占到方格一半以上的为一个，少于半个的忽略，故C错；在测量油膜面积时，应让油膜尽可能大，然后在玻璃板上画下油膜的形状，用坐标纸通过数所有有效方格数来计算油膜的面积．故B错，D对． 【答案】　D 数据处理 　在做用油膜法估测分子大小的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每104 mL溶液中有6 mL的油酸．用注射器测得1 mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将带方格的透明塑料盖板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为1 cm，试求： (1)油酸膜的面积是多少平方厘米？ (2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？ (3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径． 【审题指导】　本题考查用油膜法估测分子直径，解决本题的关键是利用坐标纸数出油膜范围内的格数，算出油膜面积S；根据油酸酒精溶液浓度计算1滴溶液中纯油酸的体积V，再由公式D＝计算出油酸分子的直径． 【解析】　(1)根据图形，用填补法数出在油膜范围内的格数(面积大于半个方格的算一个，不足半个方格的舍去不算)为115个，则油膜面积约为S＝115×1 cm2＝115 cm2. (2)根据已知条件可知，1 mL溶液中有75滴，1滴溶液的体积是 mL＝8×10－6 mL. mL溶液中纯油酸的体积是V＝ mL，又已知每104 mL溶液中有纯油酸6 mL， (3)油酸分子的直径为：D＝ cm≈7×10－10 m.＝ 【答案】　(1)115 cm2　(2)8×10－6 mL　(3)7×10－10 m 分子的两种理想模型的建立 　已知地球表面大气压强为p0，地球半径为R，重力加速度为g，地球周围大气层的厚度为h，空气的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为N0，试估算地球大气层分子的平均距离． 【审题指导】　解决本题的思路