实验13　用油膜法测分子直径-备战2022年高考物理实验复习全能突破

实验13　用油膜法测分子直径 考点整合·素养提升 注意事项 1.实验前将所有器材擦洗干净。当重做实验时,将水从浅盘的一侧边缘倒出,在这侧边缘会残留油酸,可用少量酒精清洗,并用脱脂棉擦去再用清水冲洗,这样做可保持浅盘的清洁。 2.痱子粉用量不要太大,油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜。 3.浅盘要水平放置,其中的水面离盘口距离应较小,以便准确地画出油膜的形状。 4.注射器针头高出水面的高度应在1 cm之内,当针头靠水面很近(油酸未滴下之前)时,会发现针头下方的粉层已被排开,这是针头中酒精挥发所致,不影响实验效果。 5.待测油酸薄膜扩散后又会收缩,要在油酸薄膜的形状稳定后再画轮廓。扩散后又收缩有两个原因:(1)水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复;(2)酒精挥发后液面收缩。 知识训练·能力提升 能力点一　实验原理及操作 【典例1】[2019年全国卷Ⅲ,T33(1)]用油膜法估算分子大小的实验中,首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液,稀释的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积,可以　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。为得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是　　　　　　　　　　　　　　　　。  【答案】使油酸在浅盘的水面上容易形成一片单分子层油膜　把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,测出1 mL油酸酒精溶液的滴数,得到一滴溶液中纯油酸的体积　单分子层油膜的面积 【解析】“用油膜法估测分子大小”实验的依据是把油酸形成的膜看成单分子油膜进行测量,所以首先要稀释纯油酸,使油酸在浅盘的水面上容易形成一片单分子层油膜,若直接滴纯油酸,形成的油膜太厚,无法形成单分子层油膜。把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,测出1 mL油酸酒精溶液的滴数,可以得到一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积V,再统计出单分子层油膜的面积S,计算出油酸分子直径D=。 【变式1】“用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下: A.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去,多于半个的算一个),再根据方格的边长求出油酸膜的面积S B.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上 C.用浅盘装入约2 cm深的水 D.用公式d=,求出薄膜厚度,即油酸分子直径的大小 E.根据油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V (1)上述步骤中有步骤遗漏或不完整的,请指出: ①　 。  ②　 。  (2)上述实验步骤的合理顺序是　　　　 。  【答案】(1)见解析　(2)CFBAED 【解析】(1)①C步骤中,要在水面上均匀撒上痱子粉或细石膏粉。 ②实验时,还需要:F.用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒,记下量筒内增加一定体积时液滴的数目。 (2)实验步骤的合理顺序是CFBAED。 能力点二 数据处理与误差分析 【典例2】(2021届江西抚州质检)某同学在实验室用油膜法测油酸分子直径,实验主要步骤如下: ①向体积V油=6 mL的油酸中加酒精,直至总量达到V总=104 mL; ②用注射器吸取①中油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,当滴入n=75滴时,测得其体积恰好是V0=1 mL; ③先往浅盘里倒入2 cm深的水,然后将痱子粉均匀地撒在水面上; ④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,待油酸薄膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描下油酸膜的形状; ⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,如图所示,数出轮廓范围内小方格的个数N,小方格的边长L=1 cm。 根据以上信息,回答下列问题: (1)一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为　　　　m3;油膜面积为　　　　m2;油酸分子直径为　　　　m。(以上结果均保留1位有效数字)  (2)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1 mL,则最终的测量结果将偏　　　　(选填“大”或“小”)。  【答案】(1)8×10-12　1×10-2　8×10-10　(2)大 【解析】(1)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V=× mL=8×10-6 mL=8×10-12 m3 油膜的面积S=111×1 cm2=111 cm2≈1×10-2 m