1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

第一章 分子动理论 2.实验：用油膜估测油酸分子的大小 油酸： 无色至淡黄色透明油状液体 不溶于水，易溶于酒精 结构上，一端“亲水”，一端“疏水” 一滴油酸酒精溶液滴入水中后，酒精迅速溶于水，油酸分子自动整齐排列，（亲水端）朝下，贴水；（疏水端）朝上，竖起展开，最终形成一层单分子油膜，膜的厚度就近似等于油酸分子的长度 一、实验原理 原理：把一定体积的（足够少）油酸滴在水面上,使油酸在水面上形成单分子油膜，把油酸分子简化成球形，则油膜的厚度即为油酸分子的直径。 公式：d＝(d为油酸分子直径) 问题1:为什么要足够少的油酸 问题2:如何获得足够少的油酸 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。 油酸分子过多，会堆积在一起形成叠层，不能获得单分子油膜 问题3:如何测量滴在水面的纯油酸体积 配制油酸酒精溶液：向1mL油酸中加入酒精，直至总体积为500mL，油酸占油酸酒精溶液体积比为0.2％. 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。 计算 1滴油酸酒精溶液体积为 V0=1mL/N 1滴溶液中纯油酸体积为 V=V0×2％ 问题4:如何测量油膜面积 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。 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。 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。 描绘出油膜轮廓后，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。油膜面积等于正方形面积乘以正方形个数。 算作一个正方形 算作一个正方形 舍去 误差分析 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等 注意事项 油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免浓度改变，造成较大的实验误差。 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：水面受油酸液滴的冲击凹陷后又恢复，酒精挥发后液面收缩 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。 巩固练习 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 实验前需要将油酸稀释，使油酸在浅盘的水面上容易形成单分子层油膜。可以用累积法测量多滴溶液的体积后计算得到一滴溶液中纯油酸的体积。油酸分子直径等于一滴溶液中纯油酸的体积与形成的单分子层油膜的面积之比，即d＝，故除测得一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积外，还需要测量单分子层油膜的面积。 2.同学做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验， (1)如图是实验的部分操作步骤，操作步骤合理的顺序是　　　　；  CBDA 根据题意，由实验原理可知，用油膜法估测油酸分子大小的实验步骤为：①为计算一滴油酸酒精溶液的体积，应记录滴油酸酒精溶液的滴数； ②待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上； ③往浅盘中滴油酸酒精溶液； ④描绘油膜轮廓。故实验步骤为CBDA。 (2)下列有关该实验的说法正确的是　　；  A.滴入溶液时要使注射器离水面尽可能高一些 B.待水面稳定后再将痱子粉均匀地撒在水面上 C.为简化操作步骤，可直接用纯油酸做实验 B 滴入溶液时要使注射器离水面尽可能低一些，A错误； 待水面稳定后再将痱子粉均匀地撒在水面上，B正确； 纯油酸不易形成单分子油膜，所以不可直接用纯油酸做实验，C错误。 (2)某次实验中取体积为V1的纯油酸用酒精稀释，配成体积为V2的油酸酒精溶液。现将体积为V0的一滴油酸酒精溶液滴在水面上，稳定后油膜的 面积为S。由数据可知油酸分子的直径d＝　　(用V1、V2、V0、S表示)；  油酸酒精溶液的浓度为，体积为V0的一滴油酸酒精溶液中油酸的体积为V＝V0，油酸分子的直径为d＝，解得d＝。 3.(2024·达州市高二期末)用油膜法估测油酸分子的大小实验步骤如下： a.将1 mL油酸配制成1 000 mL油酸酒精溶液； b.用小注射器取一段油酸酒精溶液，并将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，直到1 mL时一共滴入50滴； c.向浅盘中倒入约2 cm深的水，并将痱子粉均匀地撒在水面上； d.用注射器在水面上滴一滴配制好的油酸酒精溶液； e.待油酸薄膜的形状稳定后，将带有坐标方格的玻璃 板放在浅盘上，并用彩笔在玻璃板上描出油酸薄膜的 形状，如图甲所示。 (1)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是　　　　 mL；  2×10-5 根据题意可知，每滴溶液中纯油酸的体积V＝× mL＝2×10-5 mL (2)已知每一小方格的边长为1 cm，多于半个的方格算一个，少于半个的方格舍去，数得满足条件方格数为60个，根据上述数据得出油酸分子的直径是　　　　 m(保留1位有效数字)；  3×10-9 油膜面积为S＝60×1 cm2＝60 cm2 根据上述数据得出油酸分子的直径是d＝ cm≈3×10-7 cm＝3×10-9 m (3)在步骤e中，由于水槽边缘不平整，盖在水槽上的玻璃板与形成的油膜并不平行，侧视图如图乙所示，则该情况会导致最终测得油酸分子的半径结果　　　　(填“偏大”或“偏小”)。  偏小 由于玻璃板和油膜平面不平行，导致在玻璃板上描绘的油膜轮廓围成的面积大于油膜的实际面积，所以最终测得的油酸分子半径偏小。 4.(2024·自贡市高二检测)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中： (1)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精的作用是　　。  A.可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓 B.对油酸溶液起到稀释作用 C.有助于测量一滴溶液中油酸的质量 D.有助于油酸的颜色更透明便于识别 B 实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精对油酸起到稀释作用，酒精稀释油酸是为了进一步减小油酸的面积密度，使油酸分子尽可能少地在竖直方向上重叠，更能保证其形成单层分子油膜，也就是为了减小系统误差。B正确，A、C、D错误。 (2)某老师为本实验配制油酸酒精溶液，实验室配备的器材有：面积为0.22 m2的蒸发皿、滴管、量筒(50滴溶液滴入量筒体积约为1毫升)、纯油酸和无水酒精若干。已知分子直径数量级为10-10 m，为顺利完成实验，则该老师配制的油酸酒精溶液体积浓度(油酸与油酸酒精溶液的体积比)至多为　　　　‰(保留2位有效数字)。  1.1 根据题意可知，形成的油膜的面积不能超过蒸发皿的面积，当油膜面积等于蒸发皿的面积时，油酸酒精溶液浓度最大。一滴溶液中油酸的体积V0＝dS＝10-10 m×0.22 m2＝2.2×10-11 m3 一滴油酸酒精溶液的体积 V＝ cm3＝2×10-8 m3 则此油酸酒精溶液的浓度为＝1.1‰ (3)某实验小组算得的油酸分子直径偏小，可能是由于　　　　。  A.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格 B.油酸酒精溶液中酒精挥发，导致油酸浓度变大 C.水面上痱子粉撒得较多，油酸未完全散开 D.求每滴溶液体积时，1 mL的溶液的滴数少计了1滴 B 根据d＝可知计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，S的测量值偏小，则直径的测量值偏大，A错误； 油酸酒精溶液中酒精挥发，导致油酸浓度变大，实验数据仍按挥发前浓度计算，则V的测量值偏小，则直径的测量值偏小，B正确； 水面上痱子粉撒得较多，油酸未完全散开，油膜面积的测量值偏小，则直径的测量值偏大，C错误； 求每滴溶液体积时，1 mL的溶液的滴数少计了1滴，则一滴油酸酒精溶液中含油酸的体积偏大，则直径的测量值偏大，D错误。 100111021000101210101002100010021010010210000012100011121001111210011102 Lavf58.50.100 $