1.2 实验：用油膜法估测分子的大小 课件 -2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

第一章 分子动理论 第2节 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 新课引入：分子很小，小到什么程度？直径多少？ 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? 02 主题二、实验器材 01 主题一、实验原理 目录 CONTENTS 03 主题三、实验步骤 第2节 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 04 主题四、误差分析和注意事项 一、实验原理 将一滴体积为V的油酸(C17H13COOH)滴到水面上，使其均匀地、尽可能地散开成很薄的一层。 此时可以认为油酸分子一个挨一个紧密排成一单层油膜，油膜的厚度就是单个分子的直径。 因此只需测出油膜的面积S，就知道该油酸分子的近似直径d。 S 滴一滴纯油酸，散开后面积会非常大，如果盘比较小，就得不到单分子油膜。 d= S d= 滴一滴纯油酸，散开后面积会非常大，如果盘比较小，就得不到单分子油膜。 一、实验原理 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。 S d= 二、实验器材 配制好的一定浓度的油酸酒精溶液、浅盘、水、爽身粉、注射器、烧杯、带有坐标方格的玻璃板、彩笔。 S d= 三、实验步骤 1.配置一定浓度的油酸酒精溶液 向1mL油酸中加入酒精，直至总体积为500mL， 油酸油酸酒精溶液的浓度为______ 2‰ 用注射器吸取1mL的油酸酒精溶液，将溶液一滴一滴滴入烧杯，记下液滴数为N。 2.测出一滴油酸酒精溶液的体积 1滴油酸酒精溶液体积为 V0=_________ 1滴溶液中纯油酸体积为 V=_________ 1mL/N V0×2‰ 3.测量油膜面积S S d= 三、实验步骤 3.测量油膜面积S ③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。 ②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。 ①将爽身粉或细石膏粉均匀地撒在水 面上。用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，油酸立即在水面上散开，形成一块薄膜，薄膜上没有爽身粉，可以清楚地看出它的轮廓。 四、误差分析和注意事项 ①配制油酸酒精溶液时，由于油滴大小不一而引起误差 ②纯油酸体积的计算引起的误差 ③油膜未完全展开而形成的误差 ④描画油酸薄膜的轮廓及油膜面积的计算造成的误差 1.误差分析 四、误差分析和注意事项 ①实验前，必须将所有的实验用具擦洗干净；实验时，吸取油膜、酒精和溶液的移液管要分别专用，不能混用，否则会增大误差，影响实验结果. 2.注意事项 ②待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：一是水面受油酸液滴的冲击凹陷后又恢复；二是酒精挥发后液面收缩。 ③本实验只要求估算分子大小，实验结果的数量级符合要求即可。 ④爽身粉不宜撒得过厚，油酸酒精溶液浓度以小于1/1000为宜。 ⑤向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不能离水面太高，否则油膜轮廓难以形成。 【典例1】如图是“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的部分操作步骤： (1)下列有关该实验的说法正确的是_______。 A．图中的操作步骤顺序是：丙→丁→乙→甲 B．油酸酒精溶液配制好后，不能搁置很久才做实验 C．往浅盘中滴入油酸酒精溶液后应立即描绘油膜轮廓 (2)若实验时油酸酒精溶液中纯油酸占总体积的0.2%，用注射器测得100滴这样的油酸溶液为1mL，取1滴这样的溶液滴入浅盘中，即滴入浅盘中的油酸体积为 。 (3)不同实验小组向水面滴入一滴油酸酒精 溶液时得到以下油膜形状，做该实验最理想 的是______。 考法(一)　实验基本操作 典例分析 B A B C 2.0×10-5 C 【典例2】某小组同学在实验室做“用油膜法估测油酸分子的大小” 的实验时，实验的方法及步骤如下： ①向体积V油=1 mL的油酸中加酒精，直至总体积达到V总=500mL ②用注射器吸取一段①中配制好的油酸酒精溶液，由注射器上的刻度读取该段溶液的总体积为V0=1 mL，把它一滴一滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数n=100滴； ③往边长为30~40cm的浅盘里倒入2cm深的水，将爽身粉均匀地撒在水面上； ④用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油膜的形状； ⑤将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内的小方格的个数，小方格的边长L=20 mm。根据以上信息，回答下列问题： (1)该同学有遗漏的实验步骤是____，其正确做法是________________________ ________________________________________________________________________。  考法(二)　数据处理和误差分析 ④ 待油膜形状稳定后，再将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油膜的形状 典例分析 (2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V'=_________mL。 (3)油酸分子的直径d=___________m(保留一位有效数字)。 (4)若爽身粉撒得过厚，则会使分子直径的测量结果偏_____ (选填“大”或“小”)。    2×10-5　 5×10-10 S=110×20×20×10-6 m2 =4.4×10-2 m2， d= m ≈5×10-10m V'=× mL =2×10-5 mL。 110 大 典例分析 1.在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中，下列说法正确的是 (　　) A.该实验中将油膜看作由一个个油酸分子紧密排列的单层分子膜 B.d=中的V是一滴油酸酒精溶液的体积 C.若油酸酒精溶液浓度太高，会使油酸分子直径的测量值偏小 D.测量油膜面积时，必须让油膜形成规则的几何形状 A 巩固提高 2.(多选)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的质量百分浓度为η，质量为m的油酸酒精溶液有n滴，且纯油酸的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA。现取一滴溶液滴入撒有爽身粉的浅盘里，待油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上描绘出油膜的轮廓形状，再把玻璃板放在小方格边长为1 cm的坐标纸上，算出油膜的面积S。关于本实验，下列说法正确的是 (　　 ) A.一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为 B.油酸分子直径为 C.一滴油酸酒精溶液中所含油酸分子个数为NA D.油膜的面积可以通过在坐标纸上数油膜轮廓内格子数得到 巩固提高 BCD 3.某同学在实验室做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，已知每1×104 mL油酸酒精溶液中有纯油酸6 mL，用注射器抽得上述溶液2 mL，现缓慢地滴出1 mL溶液，共有液滴数为50滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘中，在刻有小正方形方格的玻璃板上描出油膜的轮廓如图所示，小正方形方格的边长为20 mm。试问： (1)这种估测方法是将每个分子视为______模型，让油酸尽可 能地在水面上散开，则形成的油膜可视为_________油膜，这 层油膜的厚度可视为油酸分子的______。 (2)图中油膜面积是________mm2；每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是__________mL；根据上述数据，估测出油酸分子的直径约为___________m (最后一空保留一位有效数字)。  巩固提高 球体 单分子 直径 5×10-10 23 200 1.2×10-5 4.测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法等。 (1)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，取0.25 mL油酸溶于酒精，制成250 mL的油酸酒精溶液。然后用滴管吸取一些油酸酒精溶液，一滴一滴地向小量筒中滴入100滴溶液，此时液面恰好达到量筒中1 mL的刻度。再用滴管取配制好的油酸酒精溶液，向撒有爽身粉的盛水浅盘中滴入2滴油酸酒精溶液，在水面上形成油膜，待油膜稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上并描下油膜的形状，如图所示。小方格的边长为2 cm。由图可以估算出油膜的面积是_______cm2，由此估算出油酸分子的直径是__________ m(结果保留一位有效数字)。 (2)通过查找资料，得知油酸分子的直径为4.6×10-10m， 则造成实验结果偏差的原因可能是______。  A.爽身粉撒得过多 B.勾画油膜形状时面积圈大了 C.计算1滴油酸酒精溶液的体积时，1 mL溶液的滴数多计了几滴 D.在滴入量筒之前，配置好的油酸酒精溶液在空气中搁置了较长时间   256 8×10-10 巩固提高 A 5.在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验过程中。 （1）单分子油膜：油酸分子式为，它的一个分子可以看成由两部分组成，一部分是，另一部分是，对水有很强的亲和力。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，其中酒精溶于水中，并很快挥发。油酸中一部分冒出水面，而部分留在水中，油酸分子就直立在水面上，形成一个单分子层油膜。（2）配制溶液：将1mL纯油酸配制成2000mL的油酸酒精溶液。 （3）测量体积：用量筒测出1mL溶液共有80滴。（4）平静水面：在边长为30~40cm浅盘里倒入2~3cm深清水，待水面稳定后将爽身粉均匀地撒在水面上。（5）滴入溶液：用清洁滴管将配制好的1滴溶液轻轻滴入浅盘中。（6）描线：待油膜散开稳定后，用描线笔描出油膜轮廓。（7）数格，每格边长是0.5cm，油膜轮廓如图所示。 ①油膜的面积为 （结果保留两位有效数字）； ②油酸分子的直径约为 m（结果保留两位有效数字）； ③在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，实验小组测 得油酸分子直径的结果明显偏小，原因可能是 。 A．油酸在水面未完全散开时即描线 B．计算油膜面积时把所有不足一格的方格计算在内 C．用量筒测出1mL溶液的滴数时，多数了滴数 巩固提高 BC 【解析】[1]根据题意可知，油膜所占坐标纸格数约140格，故油膜面积为 [2]一滴油酸酒精混合溶液纯油酸的体积为 油酸分子的直径约为 [3]A．油酸在水面未完全散开时即描线会导致面积S偏小，故直径偏大，A错误； B．计算油膜面积时把所有不足一格的方格计算在内，会导致面积S偏大，故直径偏小，B正确； C．用量筒测出1mL溶液的滴数时，多数了滴数，会导致计算的油酸体积偏小，故直径偏小，C正确。故选BC。   巩固提高 谢 谢 观 看 $$