1.2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人教版（2019）选择性必修第三册

第一章 分子动理论 1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小 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？下面我们通过一个实验来估测分子的大小。 一、实验思路 油酸分子 把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层 水 油酸分子 d 油分子一个个紧挨着整齐排列，认为油膜的厚度就是分子的直径。 ①理想化模型 ②理想化 ③估算 油酸分子简化为球形处理 二、物理量的测量 1、测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V ⑴配制油酸溶液： ⑵测量一滴油酸溶液的体积： ⑶求出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V 用滴管向量筒中一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，记下液滴的总滴数n和它们的总体积V3，则一滴油酸酒精溶液的体积为 。 用注射器吸取体积为V1的油酸，注入一定体积的量筒中，加入无水酒精至体积V2刻度线，充分搅匀后得到体积比为 的油酸酒精溶液。 2、测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S ⑷待油膜形状稳定后，将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状。 ⑴在浅盘里盛上水，将爽身粉均匀地撒在水面上。 ⑵用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液。 ⑶油酸立即在水面散开，形成一块油膜，油膜上没有爽身粉，可以清楚地看出它的轮廓。 正方形的个数N乘单个正方形的面积s0就得到油膜的面积S= s0 N 。 不足半个的舍去 根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，计算轮廓范围内正方形的个数。 多于半个的算一个 三、数据分析 水 油酸分子 d d-----单分子油酸的直径 V-----一滴油酸分子的体积 S-----一滴油酸分子的面积 S= s0 N 大量实验结果表明，尽管所用的测定分子大小的方法不同，测出的结果也有差异，但数量级是一致的。除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为10-10 m。 四、注意事项 6、利用坐标纸求油膜面积时，以边长1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，不足半格的舍去，多于半格的算一个。 1、浅盘里水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直。 2、痱子粉不要撒得太多，只要能够帮助看清油膜边界即可。 3、在水面撒痱子粉后，不要再触动盘中的水。 4、滴入油酸溶液时，一定要细心，不要一下滴得太多，使油膜的面积过大。 5、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：第一是水面受油酸滴冲击凹陷后恢复；第二是酒精挥发后液面收缩。 【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所示,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;  4.0×10-3 (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 (2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是　　　　　m3;  1、实验思路 ⑴把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层 ⑵油分子一个个紧挨着整齐排列，且把分子看成球形 ⑶计算原理： 2、物理量的测量 ⑴测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V ⑵测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S 3、数据分析 一般分子直径的数量级是10-10m。 【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_____________________。  解析： 一、实验原理与操作 使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜　 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　 把油酸酒精溶液一滴一滴 单分子层油膜的面积 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 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所示,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) 二、数据处理与误差分析 (1)油酸薄膜的面积是　　　　　　 m2;  (2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是　　　　　m3;  4.0×10-3 (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 解析： (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 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 C 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。 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 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 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 $$