1.2 实验：油膜法估测油酸分子的大小 课件-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

第一章 分子动理论 1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 分子 直径：10-10m 直径：10-1m 苹果 直径：107m 地球 分子十分微小，用肉眼无法观察。既然分子的直径这么小，我们是怎么测出来的呢？ 2．把油酸分子简化为球形处理，并认为它们紧密排布（如图） 1．将一滴小油酸滴在水面上，让油膜在水面上充分扩散，形成单层油酸分子组成的薄膜 测出油膜的厚度d，它就相当于分子的直径 一、实验思路 3．若事先测得油酸体积为V，油膜面积为S，则： 分子直径 d = V/ S 需要测量的物理量：V、S 分子是球形的 单层分子油膜 分子间没有空隙 三个假设 3 思考2：怎样测一滴小油酸的体积？ (1)油酸稀释：配制一定体积百分比浓度η的油酸酒精溶液。 (2)用小量筒测出N滴油酸酒精溶液的总体积V液，计算出一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积。 思考1：为什么要稀释油酸？ 由于分子直径太小，若将一滴纯油酸滴于水平面上，则形成的单分子油膜的面积太大，不便于测量，且纯油酸在水面上扩张得太慢 利用酒精稀释：酒精易挥发（使油酸尽快在水面上扩张形成单分子油膜）且易溶于水（最后在水面上形成的还是纯油酸薄膜）. 二、物理量的测量 1. 测量一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V V= η 2. 测量一滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S ①往边长约为30cm～40cm的浅盘中倒入约2cm深的水，撒爽身粉或石膏粉 ②滴1滴油酸酒精溶液 ③放上玻璃板，等液面稳定 ④画出轮廓 ⑤放坐标纸，数格子 假设每个格子边长是a，如果数得n个格子： S=na2 互补法：不足半格的舍去，多于半格的算一格 除少数有机物大分子，一般分子直径的数量级是10-10m 分子的大小： d-----单分子油酸的直径 V-----一滴油酸分子的体积 S-----一滴油酸分子的面积 三、数据分析 实验操作 6. 不考虑油酸分子的空隙，计算分子直径时的误差 四、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. 测量油酸酒精溶液的体积时，没有使用正确的观察方法而产生误差 3. 油酸的体积过大，或水面面积过小，不能形成单分子油膜 4. 描绘油膜形状的画线误差 5. 利用小正方形数计算油膜的面积时，轮廓的不规则性容易带来计算误差 8 1. 在“用单分子油膜估测分子大小”实验中 (1)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： (2)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，则该油酸分子的直径约为 m ②在量筒中滴入N滴溶液 ③在水面上先撒上爽身粉或石膏粉 1.2×10-9 课堂针对训练 2. “用油膜法估测分子的大小”的实验的方法及步骤如下: ①往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的爽身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用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上刻度读取总体积，再把它一滴一滴地滴入烧杯，记下总滴数，算出一滴油酸酒精溶液体积 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： (1)上述步骤中，正确的顺序是 _______________  ④①②⑤③ (2)向体积V油=1 mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总=500 mL；用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液1 mL，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n=100滴时，恰好结束；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l=20 mm。1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V′是________ mL；油酸分子直径是________ m。  4.4×10-10 m 2×10-5 mL $