2017-2018学年高二物理教科版选修3-3课件+教师用书+学业分层测评：第1章 2 学生实验：用油膜法估测油酸分子的大小 (3份打包)

2．学生实验：用油膜法估测油酸分子的大小 1．实验目的 用油膜法估测油酸分子的大小． 2．实验原理 把一定体积的油酸滴在水面上使其形成单分子油膜，如图1­2­1所示，不考虑分子间的间隙，把油酸分子看成球形模型，计算出1滴油酸中含有纯油酸的体积V，并测出油膜面积S，通过计算求出油膜的厚度d，即d＝就是油酸分子的直径． 图1­2­1 3．实验器材 油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、浅水盘、玻璃板、坐标纸、彩笔、痱子粉或细石膏粉． 1．实验步骤 (1)在浅盘中倒入约2 cm深的水，将痱子粉或细石膏粉均匀撒在水面上． (2)取1毫升(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成200毫升的油酸酒精溶液． (3)用注射器往量筒中滴入1 mL配制好的油酸酒精溶液(浓度已知)，记下滴入的滴数N，算出一滴油酸酒精溶液的体积. (4)将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上． (5)待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔画出油酸薄膜的形状． (6)将玻璃板放在坐标纸上(或者玻璃板上有边长为1 cm的方格)，通过数方格个数，算出油酸薄膜的面积S.计算方格数时，不足半个的舍去，多于半个的算一个． (7)根据已配制好的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V. (8)计算油酸薄膜的厚度d＝，即为油酸分子直径的大小． 2．数据处理 (1)一滴油酸溶液的平均体积 . ＝ (2)一滴溶液中含纯油酸的体积V V＝)． ×油酸溶液的体积比　(体积比＝ (3)油膜的面积S＝n×1 cm2(n为有效格数，小方格的边长为1 cm)． (4)分子直径d＝(代入数据时注意单位的统一)． 3．误差分析 产生原因 减小方法 偶然 误差 数不完整格数时，对不足半格的判断存在误差 数出全部不完整的格数n，它们相当于有个完整的格数 系统 误差 油酸分子(C17H33COOH)的形状为长链形，将其视为球体则与实际分子形体有区别，所以实验只能得到分子直径的数量级，而不能得到准确值 4.实验注意事项 (1)油酸溶液配制后不要长时间放置，以免改变浓度，而使实验误差增大． (2)注射器针头高出水面的高度应为1 cm之内，当针头靠近水面很近(油酸未滴下之前)时，会发现针头下方的粉层已被排开，是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验效果． (3)实验之前要训练好滴法． (4)待测油酸扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓．扩散后又收缩有两个原因：第一，水面受油酸滴的冲击凹陷后又恢复；第二，酒精挥发后液面收缩． (5)当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这一侧边缘会残留少许油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去，再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁． (6)从盘的中央加痱子粉，使粉自动扩散均匀，这是由于以下两种因素所致：第一，加粉后水的表面张力系数变小，水将粉粒拉开；第二，粉粒之间的排斥．这样做，比将粉撒在水面上实验效果好． (7)本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可． 实验探究1　实验误差分析 　某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于(　　) A．油酸未完全散开 B．油酸中含有大量酒精 C．求每滴体积时，1 mL溶液的滴数多数了几滴 D．求每滴体积时，1 mL溶液的滴数少数了几滴 E．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格 【解析】　形成的油膜不是单分子层，计算的油膜厚度就不是分子直径，比分子直径大得多，A正确；滴入水中后酒精都溶入水中，B错误；计算体积时多数了几滴，会使计算的油滴体积偏小，当然计算的分子直径也偏小，C错误，D正确；数方格时舍去了所有不足一格的方格，计算出的油膜面积偏小，导致计算结果偏大，E正确． 【答案】　ADE 实验探究2　实验步骤及数据处理 　在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤： ①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水．待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上． ②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定． ③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小． ④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积． ⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上． 完成下列填空： (1)上述步骤中，正确的顺序是__________．(填写步骤前面的数字) (2)将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴．现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2. 由此估算出油酸分子的直径为__________m．(结果保留一位有效数字) 【解析】　(1)实验操作开