第十四章 实验探究课十九 用油膜法估测油酸分子的大小-【高考DNA解码】2026年高考物理一轮总复习学生用书word

实验探究课十九　用油膜法估测油酸分子的大小 实验原理与装置 实验操作 注意事项 1．利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜。 2．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。 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(或滴管)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，并将爽身粉或细石膏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，并将油酸薄膜的形状用彩笔画在玻璃板上。 1．在水面上撒爽身粉(或石膏粉)时，注意不要触动浅盘中的水。 2．在玻璃板上描绘轮廓时动作要轻而迅速，眼睛视线要始终与玻璃板垂直。 3．油酸酒精溶液配制后不要长时间放置，以免浓度改变，产生误差。 4．注射器针头高出水面的高度应在1 cm之内。当针头靠水面很近(油酸未滴下之前)时，会发现针头下方的粉层已被排开，是由针头中酒精挥发所致，不影响实验效果。 5．本实验只要求估算油酸分子的大小，实验结果数量级符合要求即可。 数据 处理 1．计算一滴溶液中油酸的体积：V＝(mL)。 2．计算油膜的面积S：以边长为1 cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，大于半个的算一个，不足半个的舍去。 3．计算油酸分子的直径：d＝(注意单位统一)。 误差 分析 1．纯油酸体积的计算引起误差。 2．画油膜形状时不准确带来误差。 3．数格子法本身是一种估算的方法，会带来误差。 [典例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，将爽身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)(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．水面上爽身粉撒得太多，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 [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[典例2]　在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，某同学操作如下： ①取1.0 mL油酸配成250 mL油酸酒精溶液； ②用滴管吸取1.0 mL油酸酒精溶液逐滴滴入量筒中，全部滴完共滴了20滴； ③在边长约10 cm的正方形浅盘内注入适量的水，将爽身粉均匀地撒在水面上，用滴管滴入一滴溶液； ④待油膜形状稳定后，将绘有方格的玻璃板放在浅盘上，绘出油酸膜的轮廓(如图所示)，每个方格的边长为1.0 cm。 (1)该实验中一滴油酸酒精溶液含________ mL油酸。 (2)由上述数据估算得到油酸分子直径的数量级约为________ m。 (3)若该同学在计算油酸膜面积时，对不完整的方格均不计数，由此估算得到的油酸分子直径数量级将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 (4)已知油酸分子的直径约为8×10-10 m，该同学实验结果产生偏差的可能原因是_____________________________________________________________________， 理由是_______________________________________________________________。 [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $$ 实验探究课十九　用油膜法估测油酸分子的大小 实验类型全突破 典例1　解析：(1)本实验利用了油酸分子易在水面上形成单层分子油膜的特性。若将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，这滴溶液中含有纯油酸体积为V，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为。 (2)实验中先在浅盘中倒入约2 cm深的水，将爽身粉均匀地撒在水面上；然后将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜；将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上；将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面积。则合理的顺序是DACB。 (3)该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏大。根据d＝可知，将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则V偏大，测得的分子直径d偏大，选项A正确；油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度变大，实验数据处理仍然按照挥发前的浓度计算，即算出的纯油酸的体积偏小，则测得的分子直径偏小，选项B错误；水面上爽身粉撒得太多，油膜没有充分展开，则S的测量值偏小，分子直径测量值偏大，选项C正确；计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理，则S测量值偏大，分子直径测量值偏小，选项D错误。 答案：(1)单层　　(2)DACB　(3)AC 典例2　解析：(1)该实验中一滴油酸酒精溶液含纯油酸× mL＝2×10-4 mL。 (2)油膜的面积约为S＝57×12×10-4 m2＝5.7×10-3 m2；则分子直径d＝＝ m≈3.5×10-8 m，则油酸分子直径的数量级约为10-8 m。 (3)若该同学在计算油酸膜面积时，对不完整的方格均不计数，则算得的油膜的面积偏小，则由此估算得到的油酸分子直径偏大，但是数量级不变。 (4)该同学的实验结果偏大，产生偏差的可能原因是油酸膜可能没有充分展开，形成的并不是单分子油膜层；理由是2×10-10 m3的油酸若形成紧密排列的单分子膜时，膜面积约为0.25 m2，远大于浅盘内的水面面积，说明实际上油膜不可能仅是一层油酸分子构成的。 答案：(1)2×10-4　(2)10-8 　(3)不变　(4)见解析 学科网（北京）股份有限公司 $$