专题02 用油膜法估测分子的大小—备战2022年高考物理实验专题强化训练

专题02 用油膜法估测分子的大小 1.原理 （1）把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，使油酸在水面上形成单分子油膜，如把油酸分子简化成球形，则油膜的厚度即为油酸分子的直径。 （2）计算：如果测出油酸的体积为V，单分子油膜的面积为S，则油酸分子的直径 （3）分子大小：除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为10-10m. 2．油膜法测分子直径 (1)实验步骤 ①在浅盘中倒入约2 cm深的水，将痱子粉均匀撒在水面上． ②用注射器往小量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液，记下滴入的滴数n，算出一滴油酸酒精溶液的体积V0. ③将一滴油酸溶液滴在浅盘的液面上． ④待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃放在浅盘上，用水彩笔(或钢笔)画出油酸薄膜的形状． ⑤将玻璃放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S；或者玻璃板上有直径为1 cm的方格，则也可通过数方格数，算出油酸薄膜的面积S. ⑥根据已配好的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V. ⑦计算油酸薄膜的厚度d＝，即为油酸分子直径的大小． (2)注意事项 ①实验前，必须把所有的实验用具擦洗干净，实验时吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分别专用，不能混用，否则会增大误差，影响实验结果． ②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：一是水面受油酸液滴的冲击凹陷后又恢复；二是酒精挥发后液面收缩． ③本实验只要求估算分子大小，实验结果的数量级符合要求即可． ④痱子粉不宜撒得过厚，油酸酒精溶液的浓度以小于为宜． ⑤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． 3．数据处理 计算方法： (1)一滴油酸溶液的平均体积 ＝. (2)一滴油酸溶液中含纯油酸的体积 V＝×油酸溶液的体积比．(体积比＝) (3)油膜的面积S＝n×1 cm2.(n为有效格数，小方格的边长为1 cm) (4)分子直径d＝.(代入数据时注意单位的统一) 4.误差分析 (1)油酸酒精溶液的实际浓度和理论值间存在偏差； (2)一滴油酸酒精溶液的实际体积和理论值间存在偏差 (3)油酸在水面上的实际分布情况和理想中的“均匀”“单分子纯油酸层”间存在偏差； (4)采用“互补法(即不足半个舍去，大于半个的算一个)”计算获得的油膜面积与实际的油膜面积间存在偏差． 1.在“用单分子油膜估测分子大小”实验中， ⑴某同学操作步骤如下： ①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液； ②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积； ③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定； ④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积。 改正其中的错误： ⑵若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10-3mL，其形成的油膜面积为40cm2，则估测出油酸分子的直径为 m。 答案：（1）②在量筒中滴入N滴溶液，③在水面先撒上痱子粉。（2）1.2×10－9。 解析：本题考查用油膜法估测分子直径大小的实验。（1）实验中②步骤，通过在量筒中滴入N滴溶液，测出N滴溶液的体积，再取平均计算出每一滴溶液的体积，这样通过放大方法减小每一滴溶液的体积的测量误差；③步骤中为了让油酸酒精溶液更好地形成单分子油膜，可事先撒上痱子粉。（2）一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积等于分子直径与油墨面积的乘积，即V＝SD，得油酸分子直径D＝＝m＝1.2×10－9m。 2.在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤： ①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水．待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。 ②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定。 ③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。 ④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。 ⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。 完成下列填空： ⑴上述步骤中，正确的顺序是__________。（填写步骤前面的数字） ⑵将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；测得l cm3的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直径为_________m。（结果保留l位有效数字） 答案：（1）④①②⑤③；（2）5×10－10 解析：（1）依据实验顺序，首先配置混合溶液（④），然后在浅盘中放水和痱子粉（①），将一滴溶液滴入浅盘中（②），