第1章 第2节 科学测量：用油膜法估测油酸分子的大小-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版2019）

第2节　科学测量：用油膜法估测油酸分子的大小 一、实验目的 1．了解油酸分子的结构特点，学会用油膜法估测油酸分子的大小。 2．学会间接测量微观量的原理和方法。 二、实验原理 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，其中的酒精溶于水中并很快挥发，从而在水面上形成一层纯油酸的单分子层薄膜，如图所示。如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可以认为等于油酸分子的直径。 实验中如果算出一定体积V的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积S，即可算出油酸分子直径的大小，即d＝。 三、实验器材 1．器材：盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、爽身粉、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。 2．部分器材用途 盛水浅盘 提供平静的水面 坐标纸、玻璃板 描绘单分子油膜的形状 爽身粉 撒在水面上使油膜边界清晰 油酸酒精溶液 获得单分子油膜 四、实验步骤 1．用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以减小实验误差。 2．配制油酸酒精溶液：取油酸1 mL，注入500 mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500 mL刻度线为止，摇动容量瓶，使油酸与酒精充分混合，这样就得到了浓度为0.2%的油酸酒精溶液(注：要请老师配制)。 3．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1滴油酸酒精溶液的体积V0。 4．向浅盘里倒入约2 cm深的水，然后将爽身粉均匀地撒在水面上。 5．用注射器(或滴管)将1滴油酸酒精溶液滴在浅盘的水面上。 6．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上用彩笔描出油酸薄膜的形状。 7．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓范围内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个，算出油酸薄膜的面积S。 8．根据已配制好的油酸酒精溶液的浓度，算出1滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积V，并代入公式d＝算出油酸薄膜的厚度d。 9．重复以上实验步骤多测几次油酸薄膜的厚度，并求出平均值，即为油酸分子的大小。 五、数据处理 1．1 滴油酸酒精溶液的平均体积V0＝。 2．1 滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积V＝V0×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)。 学生用书第10页 4.分子直径d＝(代入数据时注意单位的统一)。 六、误差分析 产生原因 减小方法 偶然 误差 测量油膜面积不准确 坐标纸的方格要小一些，待液面稳定后再测量面积 油酸体积计算存在误差 配制过程要严格把握各个环节，配制好的溶液立即封存，且不宜存放较长时间 系统 误差 油膜不是单分子排列 使油酸酒精溶液的浓度小一些，让油膜尽量在水面上散开 七、注意事项 1．油酸酒精溶液配制好后，不要长时间放置，以免浓度改变，产生误差。 2．待测油酸液面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓。扩散后又收缩有两个原因：第一，水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复；第二，酒精挥发后液面收缩。 3．当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦拭，再用清水冲洗，这样做可保持盘的清洁。 4．从盘的中央加爽身粉，粉自动扩散至均匀，这样做比将粉撒在水面上的效果好。 类型一　实验原理与操作 某实验小组进行“用油膜法估测油酸分子的大小”实验探究。 (1)在该实验中，采用的理想化假设是________。 A．将油膜看成单分子层油膜 B．不考虑各油酸分子间的间隙 C．不考虑各油酸分子间的相互作用力 (2)在该实验中做法正确的是________。 A．用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是1 mL，则1滴溶液中含有油酸10－2 mL B．用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，同时将玻璃板放在浅盘上，并立即在玻璃板上描下油酸膜的形状 C．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓范围内正方形的个数，并求得油膜的面积 D．根据1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V和油膜面积S就可以算出油膜厚度d＝，即油膜分子的直径 解析：　(1)用油膜法估测分子大小的实验中，分子直径是根据体积与面积之比求出的，所以需将油膜看成单分子层油膜，不考虑各油酸分子间的间隙，故A、B正确。 (2)实验中用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是1 mL，则1滴油酸酒精溶液的体积是10－2 mL，含有纯油酸的体积小于10－2 mL，A错误；用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，同时将玻璃板放在浅盘上，待油酸在液面上分布均匀并稳定后，在玻璃板上描下油酸膜的形状，B错误；将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓范围内正方形的个