第十四章 实验十九 用油膜法估测油酸分子的大小-【创新教程】2024高考物理总复习大一轮教师用书word（新教材，人教版）

实验十九　用油膜法估测油酸分子的大小 ◆ 数据处理 1．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积． 2．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，然后根据纯油酸的体积V和薄膜的面积S，算出油酸薄膜的厚度d＝，即为油酸分子的直径．比较算出的分子直径，看其数量级是否为10－10 m，若不是10－10 m需重做实验． ◆ 注意事项 1．将所有的实验用具擦洗干净，吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分别专用，不能混用． 2．爽身粉和油酸的用量都不可太大，否则不易成功． 3．油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜． 4．浅盘中的水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直． 5．要待油膜形状稳定后再画轮廓． 6．滴油酸酒精溶液的滴口应在离水面1 cm之内，否则油膜难于形成． ◆ 误差分析 1．纯油酸体积的计算引起误差． 2．油膜面积的计算造成误差． ①油膜形状的画线造成误差． ②数格子所造成的误差． 实验原理的考查 [典例1]　(2019·全国卷Ⅲ)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　__________________________　. [解析]　由于分子直径非常小，极少量油酸所形成的单分子层油膜面积也会很大，因此实验前需要将油酸稀释，使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜．可以用累积法测量多滴溶液的体积后计算得到一滴溶液的体积．油酸分子直径等于油酸的体积与单分子层油膜的面积之比，即d＝，故除测得油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积外，还需要测量单分子层油膜的面积． [答案]　使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜　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　单分子油膜的面积 [跟踪训练] 1．在“用油膜法估测油酸分子直径”的实验中，我们通过宏观量的测量间接计算微观量． (1)本实验利用了油酸分子易在水面上形成　________　(选填“单层”或“多层”)分子油膜的特性．若将含有纯油酸体积为V的一滴油酸酒精溶液滴到水面上，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为　________　. (2)某同学实验中先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，测量并计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积后，接着又进行了下列操作： A．将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜 B．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面积 C．将玻璃板盖到浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上 D．向浅盘中倒入约2 cm深的水，将爽身粉均匀地撒在水面上 以上操作的合理顺序是　________　(填字母代号)． (3)若实验时爽身粉撒得太厚，则所测的分子直径会　________　(选填“偏大”或“偏小”)． 解析：(1)这种粗测方法是将每个分子视为球体，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这时油膜的厚度可视为油酸分子的直径，d＝. (2)实验步骤为：配制好油酸酒精溶液，用注射器通过累积法测出1滴此溶液的体积，然后将1滴此溶液滴在浅盘中撒有爽身粉的水面上，等待形状稳定后，将玻璃板盖在浅盘上，用彩笔描绘出油酸薄膜的形状，将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算出油酸薄膜的面积．故答案为DACB. (3)实验过程中，若爽身粉撒得太厚，油膜没有完全散开，则油酸溶液在水面上形成的油膜面积偏小，由d＝可知，实验测得的油酸分子的直径偏大． 答案：(1)单层　　(2)DACB　(3)偏大 实验步骤、实验数据的考查 [典例2]　(2023·南宁模拟)“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步骤不完整的，请指出： ________________________________________________________________________ _____________________