精品解析：15.5 实验 用油膜法估测油酸分子的大小（讲）-2024届高考物理一轮复习

第十五章 热学 实验　用油膜法估测油酸分子的大小 1．实验原理 实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小．当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成如图甲所示形状的一层纯油酸薄膜．如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，即可算出油酸分子的大小．用V表示一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积，用S表示单分子油膜的面积，用d表示油酸分子的直径，如图乙所示，则。 2．实验器材 盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、爽身粉、量筒、彩笔等． 3．实验过程 （1）配制油酸酒精溶液，取纯油酸1 mL，注入500 mL容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面到达500 mL刻度线为止． （2）用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积Vn时的滴数n，算出每滴油酸酒精溶液的体积V0. （3）向浅盘里倒入约2 cm深的水，并将爽身粉均匀地撒在水面上． （4）用注射器（或滴管）将一滴油酸酒精溶液滴在水面上． （5）待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上． （6）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S（求面积时以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个）． （7）根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，并代入公式，算出油酸薄膜的厚度d. （8）重复以上实验步骤，多测几次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子直径的大小． 考点一 教材原型实验 装置原理 操作要领 利用油酸在水面上形成一层单分子油膜来 估测分子的大小（油酸分子简化成球形）。 （1）倒水、撒爽身粉（痱子粉）。 （2）测出1滴油酸溶液的体积。 （3）滴一滴油酸就在水面上形成如图乙所示形状的一层纯油酸薄膜。 （4）用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃上。 （5）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S。 典例精析 变式巩固 【例题1】 1. 在“油膜法估测分子直径”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。若将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，这滴溶液中含有纯油酸体积为V，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.将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜轮廓画在玻璃板上 D.向浅盘中倒入约2cm深的水，将痱子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）该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏大。出现这种情况的原因可能是________。 A．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算 B.油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化 C.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开 D.计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理 （4）将1 cm3的油酸溶于酒精，制成200 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，测得所形成的油膜面积是0.16 m2。由此估算出油酸分子的直径为_________m。（结果保留一位有效数字）。 【例题2】 2. 某同学在实验室用油膜法测油酸分子直径。 （1）该实验的科学依据是________。 A．将油膜看成单分子油膜 B．不考虑各个油酸分子间的间隙 C．考虑各个油酸分子间的间隙 D．将油酸分子看成球形 （2）实验主要步骤如下: ①向体积的油酸中加酒精，直至总量达到； ②用注射器吸取①中油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n＝75滴时，测得其体积恰好是；一滴油酸酒精溶液中含有油酸体积为________m3； ③先往浅盘里倒入2 cm深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上； ④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状； ⑤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，小方格的边长为L＝1 cm。 （3）由图可知油膜面积为_______m2；计算出油酸分子直径为_______m；（以上结果均