1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小（word教参）- 【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册配套教参（教科版）

普通灯的5倍，很多车主会选择含有氙气灯的汽车。若氙气充入灯头后的容积V＝1.6 L，氙气密度ρ＝6.0 kg/m3，氙气摩尔质量M＝0.131 kg/mol，阿伏伽德罗常量NA＝6×1023 mol－1。试估算：(结果均保留两位有效数字) (1)灯头中氙气分子的总个数N； (2)灯头中氙气分子间的平均距离。 解析：(1)设氙气的物质的量为n，则n＝，氙气分子的总个数N＝NA≈4.4×1022个。 (2)每个分子所占的空间为V0＝ 设分子间的平均距离为a，则有V0＝a3， 则a＝ ≈3.3×10－9 m。 答案：(1)4.4×1022个　(2)3.3×10－9 m 2　实验：用油膜法估测油酸分子的大小 一、实验目的 1．用油膜法估测油酸分子的大小。 2．学会间接测量微观量的方法。 二、实验原理 1．理想化：认为在水面上形成的油酸薄膜是由单层的油酸分子组成的。 2．模型化：把油酸分子简化为球形。 3．估算：认为油膜的厚度就是油酸分子的直径。 三、实验器材 　油酸酒精溶液、注射器、量筒、浅盘、坐标纸、玻璃板、彩笔、痱子粉、水。 四、实验步骤 1．用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液(浓度已知)，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玻璃杯中，记下液滴的总滴数n，算出一滴油酸酒精溶液的体积 。 2．在浅盘中倒入约2 cm深的水，将痱子粉均匀撒在水面上。 3．将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上。 4．待油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状。 五、数据处理 1．算出玻璃板上轮廓范围内坐标方格的个数，算出油酸薄膜的面积S。计算方格数时，不足半个格的舍去，多于半个格的算一个。 2．根据已配制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。 3．计算油酸薄膜的厚度d＝，即为油酸分子的大小。 六、误差分析 1．油酸酒精溶液配制后长时间放置，由于酒精的挥发会导致溶液的浓度改变，从而给实验带来较大的误差。 2．油滴的体积过大，同时水面面积过小，不能形成单分子油膜。 3．描绘油膜形状的画线误差。 4．利用小正方形数计算轮廓的面积时，轮廓的不规则性容易带来计算误差。 5．不考虑油酸分子的空隙，计算分子直径时的误差。 题型1　实验原理与操作 　“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的简要步骤如下： A．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数(不足半个格的舍去，多于半个格的算一个格)，再根据方格的边长求出油膜的面积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，将玻璃放在浅盘上，用彩笔将薄膜的轮廓描绘在玻璃板上。 C．用浅盘装入约2 cm深的水。 D．用公式d＝，求出薄膜的厚度，即油酸分子的直径。 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。 上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完整之处，请指出： (1)________________________________________________________________________。 (2)________________________________________________________________________。 上述实验步骤的合理顺序是________。 [解析]　在将溶液滴入水面之前，应在水面上均匀撒上一层痱子粉，这样可以清楚地看出油膜的轮廓，在实验过程中，还必须量出一滴油酸酒精溶液的体积。 [答案]　(1)C步骤中，缺少在水面上撒痱子粉 (2)遗漏的步骤：F.用注射器吸取一定体积的油酸酒精溶液，再把它一滴一滴地滴入玻璃杯中，记下液滴的总滴数　CFBAED或FCBAED 题型2　数据处理与分析 　(1)利用单分子油膜法估测油酸分子的直径，需要测量的物理量是________。 A．一滴油酸酒精溶液中的油酸的体积和它的密度 B．一滴油酸酒精溶液中的油酸的体积和它散成油膜的最大面积 C．一滴油酸酒精溶液中的油酸的质量和它的密度 D．一滴油酸酒精溶液中的油酸形成油膜的厚度和它的密度 (2)油酸酒精溶液的浓度为每1 000 cm3油酸酒精溶液中有油酸0.5 cm3，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1 cm3。若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示。(结果保留两位有效数字) ①一滴这样的溶液含有纯油酸体积为______ m3。 ②若油酸薄膜的面积约为2.32×10－2m2，根据上述数据可估算出油酸分子的直径为________m。 [解析]　(1)利用单分子油膜法估测油酸分子直径的原理：①认为分子是球形；②分子一个挨一个紧密排列；③油膜排列成一单层。由此可估算出油酸分子直径d＝，故选B。 (2)①一滴溶液含有纯油酸的体