2.用油膜法估测油酸分子的大小-2023-2024学年高二物理下学期同步培优练（人教版2019选择性必修第三册）

第2讲　 用油膜法估测油酸分子的大小 2.1基础巩固 实验原理与器材 1.实验原理：利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，用D＝计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积，S为油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径，如图甲。 2.实验器材 量筒、注射器、浅盘、油酸酒精溶液、玻璃板、坐标纸、痱子粉或滑石粉、细彩笔、水。 实验操作 1.配制油酸酒精溶液，取纯油酸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。 2.用注射器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。根据V0＝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，并将痱子粉或滑石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.根据溶液的比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，并代入公式D＝算出薄膜的厚度D，即为分子直径。 误差分析 1.纯油酸体积的计算引起误差。 2.对油膜形状画线时带来误差。 3.数格子法本身是一种估算的方法，从而会带来误差。 2.1考点精析 考点一　实验原理与操作 例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，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上 D.向浅盘中倒入约2 cm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 考点二　实验数据处理与误差分析 例2 在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，将1 mL的纯油酸配制成5 000 mL的油酸酒精溶液，用注射器测得1 mL溶液为80滴，再滴入1滴这样的溶液到准备好的浅盘中，描出的油膜轮廓如图1所示，每格边长是0.5 cm，根据以上信息，回答下列问题： 图1 (1)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为________mL。 (2)油膜的面积为________cm2。 (3)油酸分子的直径约为________m(此小题保留1位有效数字)。 (4)从油酸酒精溶液滴入浅盘到油膜稳定过程中，油膜的面积大小变化情况是____________________________________________________________________。 (5)甲、乙、丙三位同学分别在三个实验小组做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，但都发生了操作错误。其中会导致所测的分子直径d偏小的是________。 A.甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒少了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值大一些 B.乙在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器把溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的细，每滴油酸酒精溶液的体积比原来的小 C.丙在计算油膜面积时，把凡是不足一格的油膜都不计，导致计算的面积比实际面积小一些 跟踪训练 (1)如图2反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的4个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是________(用符号表示)。 图2 (2)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每1 000 mL溶液中有0.6 mL油酸。用注射器测得1 mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，画出油膜的形状。如图3所示，坐标纸中正方形小方格的边长为1 cm，试求： 图3 ①油酸膜的面积是________cm2； ②每滴油酸酒精溶