2021届高考物理一轮复习——5用油膜法估测分子的大小（含答案）

第十一章 选修3-3 第5课时 实验：用油膜法估测分子的大小 【学业质量解读】 内容 学业质量水平要求 油膜法估测分子大小 通过实验，估测油酸分子的大小． 【必备知识梳理】 1．实验原理：利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成 油膜，将油酸分子看做 ，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用 计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸溶液中所含油酸的体积，S为油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径． 2．实验步骤 (1)取1 mL(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成N mL的油酸酒精溶液，则油酸的浓度为 . (2)往边长为30～40 cm的浅盘中倒入约2 cm深的水，然后将 均匀地撒在水面上． (3)用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为1 mL，算出每滴油酸酒精溶液的体积 . (4)用滴管(或注射器)向水面中央滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成单分子油膜． (5)待油酸薄膜形状稳定后，将一块较大的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上． (6)将玻璃板取出放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S. 3．数据处理 (1)计算一滴溶液中油酸的体积： ． (2)计算油膜的面积：利用坐标纸求油膜面积时，以边长为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，大于半个的算一个． (3)计算油酸的分子直径：d＝(注意单位统一)． 【关键能力突破】 一、实验原理和步骤 【例1】在“用油膜法估测分子的大小”实验中， (1)该实验中的理想化假设是(　　) A．将油膜看成单分子层油膜 B．不考虑各油酸分子间的间隙 C．不考虑各油酸分子间的相互作用力 D．将油酸分子看成球形 (2)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是(　　) A．可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓 B．对油酸溶液起到稀释作用 C．有助于测量一滴油酸的体积 D．有助于油酸的颜色更透明便于识别 (3)某老师为本实验配制油酸酒精溶液，实验室配备的器材有：面积为0.22 m2的蒸发皿、滴管、量筒(50滴溶液滴入量筒体积约为1毫升)、纯油酸和无水酒精若干．已知分子直径数量级为10－10 m，则该老师配制的油酸酒精溶液浓度（油酸与油酸酒精溶液的体积比）至多为________‰（保留两位有效数字）． 【变式1】实验器材有:浓度为0.05%(油酸与油酸酒精溶液的体积比)的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1 mL的量筒、盛有适量清水的浅盘、痱子粉、胶头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸(最小正方形边长为1 cm). (1) 下面给出的实验步骤中,正确排序应为　　　　.(填序号)为估算油酸分子的直径,请补填最后一项实验步骤D. A. 待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上. B. 用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下滴入1 mL油酸酒精溶液的滴数N. C. 将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上,用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液,从低处向水面中央滴入一滴. D. 　. (2) 利用以上测量数据,写出单个油酸分子直径的表达式为　　　　　　　. 二、实验数据的处理 【例2】在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液为75滴．把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为1 cm.则 (1)油酸薄膜的面积是________cm2. (2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是______mL.(取一位有效数字) (3)按以上实验数据估测出油酸分子直径约为______m．(取一位有效数字) 【变式1】在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，具体操作如下： ①取油酸0.1 mL注入250 mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到250 mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液； ②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到1.0 mL为止，恰好共滴了100滴； ③在边长约40 cm的浅盘内注入约2 cm深的水，将细石膏粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，膜上没