2025届高考物理一轮复习课件：实验 油膜法估测分子的大小

实验：油膜法估测分子的大小 一.实验原理: 把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散开形成单分子油膜，如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可认为等于油膜分子的直径. 分子是球形的 单分子油膜 分子间没有空隙 三个假设 计算原理： 思考1:一滴纯油酸滴在水面可否？ 稀释 1mL油酸 200mL油酸酒精溶 稀释后,1mL溶液纯油酸含量: 思考2：若1mL溶液有50滴,则一滴溶液中纯油酸体积? 则每一滴溶液中纯油酸体积: 思考3:油膜面积S如何测量? S=n(格子数)×a2(单格面积) 酒精稀释 思考4:油膜厚度，即分子直径？ (V为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V) =浓度c =浓度c/n 二.实验器材： 油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、浅盘、玻璃板、坐标纸、彩笔、痱子粉或细石膏粉 三.实验步骤 (1)配制油酸酒精溶液，取1mL(1 cm3)的油酸溶于酒精中,制成V`=200mL的油酸酒精溶液。 (2)用注射器往量筒中滴入1mL配制好的油酸酒精溶液(浓度已知)，记下滴入的滴数n(一般50滴)，并算出一滴油酸酒精溶液的纯油酸体积V。 (3)向浅盘里倒入约2 cm深的水,将痱子粉或细石膏粉均匀撒在水面上。 (4)用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上．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． (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(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)． (6)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d＝V/S，算出油酸薄膜的厚度d. (7)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． 四.数据处理 单位:d(m),S(m2),V(m3) 1m3=106cm3=106ml d=V/S 五、误差分析及注意事项 1.误差分析 (1)纯油酸体积的计算误差。 (2)油膜面积的测量误差 ①油膜形状的画线误差； ②数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差。 (1)痱子粉的用量不要太多，撒完后，浅盘(干净)中的水面应保持平衡，痱子粉应均匀浮在水面上。 (2)油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置,以免改变浓度,造成较大实验误差。 (3)滴油酸溶液的滴口应在离水面1 cm之内，否则油膜难以形成。 (4)要待油膜形状稳定后，再画轮廓。 (5)运用数格子法测油膜面积.多于半个的算一个,少于半个的舍去。 2.注意事项: 1.用“油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤如下： A.向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀的撒入爽身粉 B.将1 mL纯油酸加入酒精中，得到2×103 mL的油酸酒精溶液 C.把玻璃板放在方格纸上，计算出油膜的面积S(坐标纸中正方形小方格 的边长为20 mm) D.将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下50滴溶液的体积 E.把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓 F.按照得到的数据，估算出油酸分子的直径 (1)上述步骤中，正确的顺序是___________(填步骤前的字母). (2)如图3所示为描出的油膜轮廓，油膜的面积约为________ m2. (3)已知50滴溶液的体积为1 mL，估算油酸分子的直径约为___________ m (保留两位有效数字). BDAECF 0.022 4.5×10－10 2.某同学做“用油膜法估测分子的大小”的实验。 (1)每滴油酸酒精溶液的体积为V0，将该溶液滴一滴到水面上，稳定后形成油膜的面积为S。已知500 mL油酸酒精溶液中含有纯油酸1 mL，则油酸分子直径大小的表达式为d＝________。 (2)(多选)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 AC 3. 在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中 (1)实验简要步骤如下： A.根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，数出轮廓内的方格数，再根据方格的边长求出油膜的面积S B.将一滴油酸酒精溶液滴在水面，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上 C.用浅盘装入约2 cm深的水，然后将爽身粉均匀地撒在水面上 D.取一定体积的油酸和确定体积的酒精混合均匀配制成一定浓度的油酸酒精溶液 E.根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V F.用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入烧杯中，记下注射器上的刻度读数及液滴的总滴数 G.由V/S得到油酸分子的直径d 上述实验步骤的合理顺序是________(填写字母编号) (2)在本实验中“将油膜分子看成紧密排列的球形，在水面形成单分子油膜”，体现的物理思想方法是______。 DFECBAG(或CDFEBAG)　 理想模型法　 (3)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.2 mL，用烧杯和注射器测得1 mL上述溶液有80滴，用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有爽身粉的浅盘里，待水面稳定后，画出油酸薄膜的轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1 cm，由此可估测出油酸分子的直径是________m。(结果保留2位有效数字) 6.3×10－10 4. 在“油膜法估测分子大小”的实验中，油酸酒精溶液的浓度约为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL。用注射器测得 1mL 上述溶液为75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为1 cm。试求： (1)油膜的面积________； (2)每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积________； (3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径________； (4)某同学在实验过程中，在距水面约2 cm的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，实验时观察到，油膜的面积会先扩张后又收缩了一些，这是为什么呢？请写出你分析的原因：_____ 106 cm2 8×10－6 cm3　 7.5×10－10 m ①水面受到落下油滴的冲击，先陷下后又恢复水平，因此油膜的面积先扩张后又收缩；②油酸酒精溶液中的酒精将溶于水并很快挥发，使液面收缩。 2mL 5..在估测油酸分子大小的实验中，具体操作如下： ①取油酸注入1 000 mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到1 000 mL的刻度为止。摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液； ②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到 1 mL为止，恰好共滴了100滴； ③在边长约40 cm的浅水盘内注入约2 cm深的水，将细爽身粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸的酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，膜上没有爽身粉，可以清楚地看出油膜轮廓； ④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油酸膜的形状； ⑤将画有油酸膜形状的玻璃板放在边长为2 cm的方格纸上。 (1)利用上述具体操作中的有关数据可知，油膜的面积是______ cm2，估测出油酸分子的直径是________ m(此空保留一位有效数字)。 432 2×10－10 由题图可知，超过半格的有108格 所以油膜面积为S＝108×2 cm×2 cm＝432 cm2 一滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为 (2)某同学实验中最终得到的油酸分子的直径和大多数同学的比较，数据都偏大。对于出现这种结果的原因，可能是由于___。 A.在求每滴溶液体积时，1 mL溶液的滴数多记了2滴 B.计算油酸面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理 C.水面上痱子粉撒的较多，油酸膜没有充分展开 D.做实验之前油酸酒精溶液搁置时间过长 C 在求每滴溶液体积时，1 mL溶液的滴数多记了2滴，测量体积偏小，直径测量偏小，A错误； 计算油酸面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理，使格数偏多，面积偏大，故直径测量值偏小，B错误； 油酸膜没有充分展开，使面积测量值偏小，直径测量值偏大，C正确； 做实验之前油酸酒精溶液搁置时间过长，酒精挥发使得油酸浓度变大，故计算值偏小，即测量值偏小，D错误。 所以油酸分子直径为d＝≈2×10－10 m V＝××10－6 m3 $$