实验08 用油膜法估测油酸分子的大小-【同步实验课】2023-2024学年高二物理物理教材实验大盘点

实验08 用油膜法估测油酸分子的大小 一、实验思路 把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，使油酸在水面上形成单分子油膜，则油膜厚度即为油酸分子的直径。 二、实验步骤 1．在浅盘中倒入约2 cm深的水，将爽身粉均匀撒在水面上。 2．用注射器往小量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液，记下滴入的滴数n，算出一滴油酸酒精溶液的体积V0。 3．将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上。 4．待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃放在浅盘上，用水彩笔(或钢笔)画出油酸薄膜的形状。 5．将玻璃放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S；或者玻璃板上有边长为1 cm的方格，则也可通过数方格数，算出油酸薄膜的面积S。 6．根据已配好的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V。 7．计算油酸薄膜的厚度d＝，即为油酸分子直径的大小。 三、注意事项 1．实验前，必须把所有的实验用具擦洗干净，实验时吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分别专用，不能混用，否则会增大误差，影响实验结果。 2．待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：一是水面受油酸液滴的冲击凹陷后又恢复；二是酒精挥发后液面收缩。 3．本实验只要求估算分子大小，实验结果的数量级符合要求即可。 4．爽身粉不宜撒得过厚，油酸酒精溶液的浓度以小于为宜。 5．向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不能离水面太高，否则油膜轮廓难以形成。 四、数据分析 计算方法： 1．一滴油酸溶液的平均体积 ＝。 2．一滴油酸溶液中含纯油酸的体积 V＝×油酸溶液的体积比。(体积比＝) 3．油膜的面积S＝n×1 cm2。(n为有效格数，小方格的边长为1 cm) 4．分子直径d＝(代入数据时注意统一单位)。 【典例1】 配制好的油酸酒精溶液为每1 000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.6 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。 (1)若每一小方格的边长为30 mm，则油酸薄膜的面积为多少平方米？ (2)每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为多少立方米？ (3)根据上述数据，估算出油酸分子的直径为多少米。 【典例2】在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，按照油酸与酒精的体积比为m∶n配制油酸酒精溶液，用注射器滴取该溶液，测得k滴溶液的总体积为V，将一滴溶液滴入浅盘，稳定后将油酸膜轮廓描绘在坐标纸上，如图所示。已知坐标纸上每个小正方形的边长为a。 (1)求油膜的面积； (2)估算油酸分子的直径。 【方法总结】油膜法估测分子大小的解题思路 (1)首先要按比例关系计算出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V。 (2)其次采用“互补法”计算出油膜的面积S。 (3)最后利用公式d＝求出分子的直径。 (4)计算时注意单位要统一。 1．（2023上·天津·高三统考期中）在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤： a．用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定； b．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； c．根据一滴溶液中纯油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子直径； d．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； e．往浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。完成下列填空： ①上述步骤中，正确实验步骤的排列顺序是 （填写步骤前面的字母）。 ②在实验中将油酸分子看成是球形的，所采用的方法是 。 A．等效替代法    B．理想模型法    C．控制变量法    D．比值定义法 2．（2023·浙江宁波·统考模拟预测）某实验小组为完成“用油膜法估算油酸分子的大小”的实验，操作如下： ①取1.0mL油酸配成500mL油酸酒精溶液； ②用注射器吸取1.0mL油酸酒精溶液逐滴滴入量筒，全部滴完共滴了50滴； ③在浅盘内注入适量的水，将爽身粉均匀地撒在水面上，用注射器滴入一滴溶液； ④待油膜形状稳定后，将绘有方格的玻璃板放在浅盘上，绘出油酸的轮廓（如图所示，每个方格的边长为1.0cm）。 （1）“将油酸分子看成球形”所采用的方法是 A．理想模型法                        B．控制变量法 C．等效替代法                        D．极限思维法 （2）该实验中一滴油酸酒精溶液含 mL油酸；由上述数据估算得到油酸分子的直径约为 m（保留一位有效数字）。 （3）若实验中最终测得的油酸分子直径偏大，可能原因是 A．爽身粉撒得较多，油膜没有充分展开 B．配置好的油酸酒精溶液放置时间过长 C．计算油酸膜的面积时，将所有不完整方格