第02讲 实验：用油膜法估测油酸分子的大小【帮课堂】2021-2022学年高二物理同步精品讲义（人教版2019选择性必修第三册）

第02讲 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 课程标准 课标解读 通过实验，估测油酸分子的大小 1.知道用油膜法测定分子大小的思路。 2.通过实验估测分子的大小，体会建立模型和估测方法在研究物理问题中的应用。 3.了解一般分子大小的数量级。 SHAPE \* MERGEFORMAT 知识点 1．实验思路 把1滴油酸酒精溶液滴在水面上，水面上会形成一层油膜，油膜是由单层油酸分子中的烃基C17H33-组成． 把分子简化为球形处理，并认为它们紧密排布，测出油膜的厚度d，它就相当于分子的直径，即油酸分子的直径等于1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V与它在水面上摊开的面积S之比，如图所示． 二、实验器材 配制好的一定浓度的油酸酒精溶液、浅盘、水、爽身粉(或细石膏粉)、注射器、烧杯、玻璃板、彩笔、坐标纸． 三、物理量的测量 1．测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V. (1)配制一定浓度的油酸酒精溶液． (2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度读取该段溶液的总体积，再把它一滴一滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数． (3)用它们的总体积除以总滴数，得到1滴油酸酒精溶液的体积． (4)根据溶液浓度计算其所含纯油酸的体积V. 2．测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S. (1)在浅盘里盛上水，一只手捏住盛有爽身粉的布袋，另一只手拍打，将爽身粉均匀地撒在水面上． (2)用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液形成一块有轮廓的油膜． (3)待油膜形状稳定后，将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状． (4)根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，计算轮廓范围内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个． (5)把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S. 四、数据分析 1．用1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V和该油膜面积S计算出油膜厚度，即油酸分子的直径d＝. 2．除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为10－10 m. 五、注意事项 1油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免浓度改变，造成较大的实验误差． 2．实验前应注意检查浅盘是否干净，爽身粉(或细石膏粉)应均匀撒在水面上． 3．向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不能离水面太高，否则油膜难以形成． 4．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描轮廓． 5．计算轮廓范围内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个． 【即学即练】“用油膜法估测分子的大小”的实验的方法及步骤如下： ①向体积V油=1mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总=500mL ②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n=100滴时，测得其体积恰好是V0=1mL ③先往边长为30~40cm的浅盘里倒入2cm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，形成______，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a=20mm。 根据以上信息，回答下列问题： （1）步骤④中应填写:___________； （2）1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V'=____mL；油酸薄膜的面积S约为____m2； （3）油酸分子的直径d的计算公式为:____________算得直径约为____________m（结果均保留两位有效数字）。 【答案】 单分子油膜 2.0×10-5 4.6×10-2 4.3×10-10 【解析】（1）[1] 用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，形成单分子油膜； （2）[2]1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为 [3]根据大于半个方格的算一个，小于半个方格的舍去，油膜形状占据的方格数大约为115个，故面积为 （3）[4]根据公式可得，油酸分子的直径d的计算公式为 [5]油酸分子的直径为 SHAPE \* MERGEFORMAT 考法 用油膜法估测油酸分子的大小 【典例1】在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每 mL溶液中有lmL油酸。用注射器测得lmL上述溶液有20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酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和大小如图所示，坐标中正方形方格的边长为1cm，试求： (1)油酸膜的面积是多少； (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。(结果保留两位有效数字) 【答案】(1)132cm2；(2) ；(3) 【解析】(1)面积超过正方形一半的正方形的个