(讲义)第1章 2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册(人教版2019)

2．实验：用油膜法估测油酸分子的大小 1．知道将分子简化为球形处理，建立水面上油酸的单分子油膜模型，并理解用分子油膜测量油酸分子直径的公式d＝。 2．能操作并测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积和在水面上形成的油膜面积。 3．能对测量的数据进行综合分析和计算，得到油酸分子直径的数量级。 4．通过油膜法测量油酸分子直径的实验过程，体会用宏观量测量微观量模型的计算方法。 类型一　实验原理与步骤 【典例1】　(2022·福建厦门高二期末)某实验小组完成用油膜法估测油酸分子的大小的实验。 (1)该小组进行下列实验操作，请选出需要的实验操作步骤，并将它们按操作先后顺序排列：D、______(用字母符号表示)。 (2)某次实验时，滴下油酸溶液后，爽身粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案，出现该图样的可能原因是________。 A．盆中装的水量太多 B．爽身粉撒得太多，且厚度不均匀 C．盆太小，导致油酸无法形成单分子层 [解析]　(1)用油膜法估测油酸分子的大小的实验的实验步骤为：用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出1滴油酸酒精溶液的体积；往浅盘里倒入约2 cm深的水，水面稳定后将适量爽身粉均匀撒在水面上；用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴1滴在水面上，待薄膜形状稳定；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；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，则排列顺序为D、B、F、E、C。 (2)出现该图样的可能原因是爽身粉撒得太多，且厚度不均匀，导致油酸没有均匀散开，故选B。 [答案]　(1)B、F、E、C　(2)B 类型二　数据处理与误差分析 【典例2】　(2022·重庆西南大学附中高二期中)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1×104 mL溶液中有纯油酸6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入撒有爽身粉的盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上。在玻璃板上描出油酸膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形小方格的边长为2 cm。 (1)油酸膜的面积是________cm2。 (2)每1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________mL。 (3)油酸分子的直径是______m(保留两位有效数字)。 (4)若实验时爽身粉撒得过厚，则油酸分子的直径测量值偏________(选填“大”或“小”)。 [解析]　(1)由题图中油酸膜的轮廓可知，油酸膜所占坐标纸的格数约为70个，油酸膜的面积为S＝2 cm×2 cm×70＝280 cm2。 (2)1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积V＝ mL＝8.0×10-6 mL。 (3)油酸分子的直径d＝＝ m≈2.9×10-10 m。 (4)若爽身粉撒得过厚，则油酸在水面上形成的油膜面积偏小，由d＝可知实验测量的油酸分子的直径偏大。 [答案]　(1)280　(2)8.0×10-6　(3)2.9×10-10　(4)大 　油膜法估测分子直径实验中的数据处理 (1)1滴油酸酒精溶液的平均体积＝。 (2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V＝×油酸酒精溶液的体积比(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＝(代入数据时注意单位的统一)。 1．(2022·北京八中高二月考)在“用油膜法估测分子直径”的实验中，某同学配置好油酸酒精溶液，并测出一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积为V，之后又进行了下列操作，其中错误的一项是___________________________________； 其余正确操作的合理顺序是__________。 A．将一滴纯油酸滴到水面上，让它在水面上自由地扩展为油酸膜 B．将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，让它在水面上自由地扩展为油酸膜 C．向浅水盘中倒入约2 cm深的水，将爽身粉均匀地撒在水面上 D．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算出油酸膜的面积S，再根据d＝估算出油酸分子直径 E．将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸膜的轮廓画在玻璃板上 [解析]　A项是错误操作，一滴纯油酸含有的油酸分子数量太大了，如果将一滴纯油酸滴到水面上，形成的油膜太厚不能形成单分子油膜，因此测量的厚度也不是分子直径，A错误；根据实验原理，可知顺序为CBED。 [答案]　A　CBED 2．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___________________