1.2 测量分子的大小 （备课堂）-【上好课】2020-2021学年高二物理同步备课系列（粤教版选修3-3）

粤教版 高中物理选修3-3 第一章 怎样才能知道分子的大小呢？ 思考1.分子形状 思考2.构成物质分子排列情况 把分子看成球形. 分子一个紧挨一个整齐排列; 思考3.确定分子大小的方法 单分子油膜法测直径 分子模型 固体、液体 球体模型 固体和液体可看作是由一个紧挨着一个的球形分子排列而成的,忽略分子间空隙,如图甲所示。 设分子体积为V,则分子直径d= 固体、液体 球体模型 d d d d 气体 气体分子间的空隙很大,把气体分成若干个小立方体,每个气体分子位于一个小立方体的中心,每个小立方体是一个气体分子平均占有的活动空间,忽略气体分子的大小,如图乙所示. 立方体模型 分子模型 d d d 具体做法是： 把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散开形成单分子油膜，如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可认为等于油膜分子的直径. 1．分子大小的估测——单分子层油膜法 实验 1.先测出油酸滴的体积V： 2.测出水面上漂浮的油膜的表面积S； 3.单分子油膜的厚度等于油滴体积V与油膜面积S的比值： 方法：通过测量较大量来研究较小量。 那么如何才能求出单分子油膜层的厚度(即分子直径)呢？ ①1:200油酸酒精溶液， ②20 mL注射器(或滴管)，③塑料水槽(30 cm×40 cm)，④10 mL量筒，⑤30 cm×40 cm 玻璃板，⑥坐标纸，⑦彩笔，⑧痱子粉． 【实验器材】 油酸分子式为C17H33COOH，是一种结构较为复杂的高分子．由两部分组成，一部分是 C17H33—是不饱和烃具有憎水性．另一部分是—COOH对水有很强的亲和力．被酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸溶液会在水面上很快散开，其中酒精先溶于水，并很快挥发，最后在水面上形成一块纯油酸薄膜． 【实验原理】 其中C17H33—部分冒出水面，另一部分—COOH则浸在水中，油酸分子直立在水面上．形成一个单分子层油膜．如果那滴油酸_______可以算出．再测得单分子油膜的______．即可估算出油酸分子的直径(大小) d＝____. 体积V 面积S V/S 【实验过程】 1．用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液(1:200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(如1 mL)时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的________，然后再按油酸酒精溶液的浓度计算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的________． 体积 体积V 3．用注射器或滴管将老师事先配制好的油酸酒精溶液滴在水面上一滴，形成如上图所示的形状，待油酸薄膜的形状稳定后，将准备好的玻璃板放在浅盘上，(注意玻璃板不能与油膜接触)然后将油膜的形状用彩笔描在玻璃板上． 2．往边长约为30～40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，待水稳定后，将适量痱子粉均匀地洒在水面上． 4．将画有油膜轮廓的玻璃板正确的放在坐标纸上，计算出油膜的面积S，求面积时以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位，计算出正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个． 5．根据纯油酸的体积V和油酸的面积S可计算出油酸薄膜的厚度d＝ V/S ，即油酸分子的大小． 【实验记录】 项目 油酸酒精溶液浓度 1 mL溶液的滴数 一滴油酸酒精溶液的体积 一滴油酸 的体积 油膜面积 数值 实验操作的注意事项 1．油酸溶液配制不要长时间放置，以免改变浓度产生实验误差． 2．实验前应检查方盘是否干净，如果有油渍则导致实验无法完成． 3．方盘中的水应保持稳定状态，最好静置一段时间， 痱子粉均匀撒在水面上．从盘的中央加痱子粉，使粉自动扩散至均匀． 4．向水面滴油酸酒精溶液时，针尖应竖直、靠近水面，如果离水面太高，可能无法形成油膜，最好在1 cm左右．滴油酸酒精溶液时要注意控制好，只滴1滴． 5．计算油膜面积时，以坐标纸上方格的数目来计算(边长1 cm) .不足半个的舍去，多于半个的算1个．实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可． 6．当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧面残留的油酸，可用少量的酒精清洗，并用脱脂棉擦去，再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁． 1．纯油酸体积的计算误差． 2．油膜面积的测量误差主要是： (1)油膜形状的画线误差； (2)数格子法本身是一种估算的方法，自然带来误差． 实验误差分析 1、一些数据太大或很小,为了书写方便,习惯上用科学记数法写成10的乘方数,如 3×10-10m。我们把10的乘方数叫做数量级, 1×10-10m和 9×10-10m，数量级都是 10-10m。 2、一般分子直径的数量级为10-10m（除少数有机物大分子以外） 数量级 3、一般分子质量的数量级为10-27kg到10-26kg 注意：除一些有机物质的大分子外，一般分子的质量数量级为上面数值，以后无特别说明，我们就以上面数值作为分