1.1专题：实验 用油膜法估测油酸分子的大小 课件-2024-2025学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第三册

实验 用油膜法估测油酸分子的大小 第一章　分子动理论 分子十分微小。以水为例，一个直径为10-3 mm左右的水珠，它的大小与细菌差不多，用肉眼无法观察，就是在这样小的水珠里，分子的个数竟比地球上人口的总数还多上好几倍! 那么，通过什么途径可以知道分子的大小呢? 1.这里所说的分子与化学中所说的分子有何不同? 2.怎样才能观察到分子的排布? 3.怎样才能知道分子的大小呢? 4.如何求解分子直径呢？ 阅读课文，回答以下问题： 为了估测油酸分子的大小，我们把1滴油酸滴在水面上，水面上会形成一层油膜，油膜是由单层油酸分子(C17H33COOH )中的烃链C17H33-组成的。尽管油酸分子有着复杂的结构和形状，分子间也存在着间隙，但在估测其大小时，可以把它简化为球形处理，并认为它们紧密排布(如图)。测出油膜的得度d，它就相当于分子的直径。 思考1：如何形成单分子油膜？ 稀释 实验中，为了使油酸充分展开，获得一块单分子油膜，我们需要将油酸在酒精中稀释后再滴入水中。这样的油酸酒精溶液滴在水面，溶液中的酒精将溶于水并很快挥发，从而获得纯油酸形成的油膜。 思考2：如何用配制好的油酸酒精溶液计算出油酸滴的体积V？ 如图所示，用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积(例如1 mL)时的滴数．计算出每滴液滴体积的平均值。 思考3：如何测量水面上漂浮的油膜的表面积？ 如图所示 ，用滴管将一滴油酸溶液轻轻滴入水面中央，待油膜形状稳定后，在浅盘上盖上塑料盖板，用彩笔描出油膜的边缘轮廓，如图所示。 将画有油酸薄膜轮廓的塑料板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S 1.配制溶液（稀释），精测一滴液体体积 2.水盘取水，撒痱子粉 3.滴一滴溶液形成单层表面薄膜 4.描油膜形状 5.数格数，计算油膜面积 6.求分子直径 实验步骤 注意事项 1.油酸酒精溶液不宜长时间放置，确保容器器壁洁净。 2.量取1mL油酸酒精溶液后计量滴数时应尽量使每滴大小相同。 3.往水面上撒痱子粉要适量、均匀。 4.滴油时针头离水面1cm左右，不要一下滴得太多，使油膜的面积过大。 5.油膜稳定后再描线，视线应与油膜垂直。 6.利用坐标纸求油膜面积时，以边长为1 cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数时，大于半个的均算一个。 1.形成的油膜不是单分子油膜 让油膜尽可能散开，等收缩到稳定状态再进行测量。要求使用的酒精的浓度、痱子粉的用量适宜等。 2.纯油酸体积的计算误差 要用累积法测油滴的体积。先测出1mL的酒精油酸溶液的滴数，从而计算出一滴酒精油酸溶液的体积。再由油酸的浓度算出油酸的体积。 思考本实验的误差原因都有哪些？ 3.油膜的面积S测算产生的误差 （1）油膜形状画线误差：用浅盘使玻璃尽量靠近液面，画线尽量和油膜边缘对应。 （2）数格子法，带来的误差 用坐标纸，测出形状不规则油膜的面积。数出不规则图形的轮廓包围的方格数，计算方格数时，不足半格的舍去，多于半格的算一个，方格边长的单位越小，用这种方法求出的面积越精确。 例题1.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_______________________________________________________________________  _________________________________。为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是_____________________。  使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜　 把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1 mL油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积　 单分子层油膜的面积 解析：稀释后，油酸在浅盘的水面上更容易形成一块单分子层油膜。把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1 mL油酸酒精溶液的滴数n，得到一滴油酸酒精溶液的体积 ，之后根据浓度求出一滴溶液中纯油酸的体积。根据公式d= 可知，还需要测单分子层油膜的面积S。 例题2.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1000 mL溶液中有纯油酸0.2 mL，用量筒和注射器测得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痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，画出油酸薄膜的轮廓如图，图中正方形小方格的边长为1 cm。(结果均保留两位有效数字) (1)油酸薄膜的面积是　　　　 m2;  解析：(1)由于每格边长为1 cm，则每一格就是1 cm2，估算油膜面积以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出40格，则油酸薄膜面积为：S=40 cm2=4.0×10-3 m2 4.0×10-3 (2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是　　　　　m3;  解析：(2)1滴酒精油酸溶液中含油酸的体积:V==2.5×10-12 m3; ⑶由于分子是单分子紧密排列的，因此分子直径为:d=m=6.3×10-10 m (3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径是　　　　　　m(结果保留两位有效数字);  2.5×10-12 6.3×10-10 例题2.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1000 mL溶液中有纯油酸0.2 mL，用量筒和注射器测得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痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，画出油酸薄膜的轮廓如图，图中正方形小方格的边长为1 cm。(结果均保留两位有效数字) 1.在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，下列做法不正确的是(　　) 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滴溶液中含有油酸小于10－2 mL B.往浅盘里倒入适量的水，再将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上 C.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 D.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓范围内正方形的个数，并求得油膜的面积 课堂检测 解析：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，含有油酸的体积小于10－2 mL，选项A正确；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，选项C错误．故选C。 答案：C 16 2.某同学所得到的油酸分子直径的计算结果明显偏小，可能是由于（ ）  A.油酸未完全散开 B.油酸酒精溶液中含有大量酒精 C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格 D.在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时，滴数多数了10滴 解析：油膜没有充分展开，则测量的面积S偏小，导致结果计算偏大，故A错误;计算时利用的是纯油酸的体积，酒精的作用是更易于油酸平铺成单层薄膜，自身溶于水或挥发掉，使测量结果更精确，故B错误;计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S将偏小，故得到的分子直径将偏大，故C错误;计算时把向量筒中滴入1 mL油脂酒精溶液时，滴数多数了10滴，浓度降低，则d偏小，故D正确。 D 3.在“油膜法估测分子大小”的实验中，将1mL的纯油酸配制成5000mL的油酸酒精溶液，用注射器测得1mL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所示，数出油膜共占140个小方格，每格边长是0.5cm，由此估算出油酸分子直径为（　　） A．7×10-8m B．1×10-8m C．7×10-10m D．1×10-10m 解析：1滴油酸酒精溶液中油酸的体积为 油膜的面积为 油酸分子直径为 C $$