第13章 实验13 用油膜法估算油酸分子的大小(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(老高考)人教版

　用油膜法估算油酸分子的大小 教材原型实验　 　实验原理与操作 [典例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________________________ ___________________________________________________________________。 [解析]　用油膜法估测分子直径时，需使油酸在水面上形成单分子层油膜，为使油酸尽可能地散开，将油酸用酒精稀释。根据V＝Sd，要求得分子的直径d，则需要测出油膜面积以及一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积。这样需要测出一滴油酸酒精溶液的体积，其方法可用累积法，即测出1 mL油酸酒精溶液的滴数。 [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　单分子层油膜的面积 　数据处理与分析 [典例2]　油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.5 mL，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 mL。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。(以下计算结果均保留2位有效数字) (1)若每一小方格的边长为10 mm，则油酸薄膜的面积为________ m2。 (2)每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为：________ m3。 (3)根据上述数据，估算出油酸分子的直径为____________m。 (4)为了尽可能准确地估测出油膜分子的大小，下列哪些措施是可行的________。 A．油酸浓度适当大一些 B．油酸浓度适当小一些 C．油酸扩散后立即绘出轮廓图 D．油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图 [解析]　(1)每个小正方形的面积为S1＝(10 mm)2＝1×10－4 m2 面积超过小正方形面积一半的小正方形的个数为80个，则油酸膜的面积约为S＝80S1＝80×10－4 m2＝8.0×10－3 m2。 (2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积： V＝ mL＝1.0×10－11 m3。 (3)把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则分子的直径为： d＝＝ m≈1.3×10－9 m。 (4)为能形成单分子油膜，油酸浓度应适当小些，绘制轮廓图应在油酸扩散稳定后进行，B、D选项正确，A、C错误。 [答案]　(1)8.0×10－3(7.8×10－3～8.2×10－3均可)　(2)1.0×10－11　(3)1.3×10－9(或1.2×10－9)　(4)BD 拓展创新实验　 [典例3]　测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法等。 (1)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，用移液管量取0.25 mL油酸，倒入标注250 mL的容量瓶中，再加入酒精，得到250 mL的溶液；然后用滴管吸取这种溶液，一滴一滴地向小量筒中滴入，当溶液的液面达到量筒中1 mL的刻度时，恰好滴入了50滴；再用滴管取配好的油酸酒精溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴入1滴溶液，在液面上形成油酸薄膜；待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图甲所示。坐标格中每个小正方形方格的大小为2 cm×2 cm。由图可以估算出油膜的面积是________ cm2，由此估算出油酸分子的直径是________(结果保留一位有效数字)m。 甲　　　　　　　　　乙 (2)图乙是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片。这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.43×10－8 m的圆周而组成的。由此可以估算出铁原子的直径约为________(结果保留两位有效数字)m。 [解析]　(1)数出油膜所占的小正方形方格的个数，多于半格的算一个，不足半格的舍去，得到油膜的面积S＝64×2 cm×2 cm＝256 cm2。溶液浓度为，每滴溶液体积为 mL,1滴溶液中所含油酸体积为V＝2×10－5 cm3。油膜厚度即油酸分子的直径是d＝≈8×10－10 m。