高考物理复习 高效学习方略 实验12 用油膜法估测分子的大小课件.ppt

一 实验目的1 估测油膜分子的大小 2 学习间接测量微观量的原理和方法 二 实验原理实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小 甲乙 三 实验器材盛水浅盘 痱子粉 试剂瓶 坐标纸 注射器 玻璃板 酒精油酸溶液 量筒 彩笔 四 实验过程1 实验步骤 1 配制油酸酒精溶液 取1ml 1cm3 的油酸溶于酒精中 制成200ml的油酸酒精溶液 2 往边长为30 40cm的浅盘中倒入约2cm深的水 然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上 2 数据处理根据上面记录的数据 完成以下表格内容 3 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 吸取油酸 酒精和溶液的移液管要分别专用 不能混用 否则会增大实验误差 2 痱子粉和油酸的用量都不可太大 否则不易成功 3 酒精油酸溶液的浓度以小于0 1 为宜 不宜长时间放置 4 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 5 油酸在水面上形成油膜时先扩散后收缩 要在稳定后再画轮廓 扩散后又收缩的原因有两个 一是水面受油酸滴冲击凹陷后又恢复 二是酒精挥发后油膜回缩 6 滴油酸溶液的滴口应离水面1cm之内 否则油膜难于形成 7 因为水和油酸都是无色透明的液体 所以要用痱子粉来显示油膜的边界 注意要从盘的中央加痱子粉 由于加粉后水的表面张力系数变小 水将粉粒拉开 同时粉粒之间又存在着排斥作用 粉会自动扩散至均匀 这样做 比将粉撒在水面上的实验效果要好 撒痱子粉后 再不要触动盘中的水 8 当重做实验时 水从盘的一侧边缘倒出 在这侧边缘会残留油酸 为防止影响下次实验时油酸的扩散和油膜面积的测量 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 9 本实验只要求估算分子的大小 实验结果数量级符合要求即可 例1 2011 全国新课标理综 在 油膜法估测分子的大小 实验中 有下列实验步骤 往边长约为40cm的浅盆里倒入约2cm深的水 待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上 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 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 用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴的滴入量筒中 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 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1cm3的油酸溶于酒精 制成300cm3的油酸酒精溶液 测得1cm3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 13m2 由此估算出油酸分子的直径为 m 结果保留1位有效数字 答案 1 2 5 10 10 例2 在做 用油膜法估测分子大小 实验中 将油酸溶于酒精 其浓度为每104ml溶液中有6ml油酸 用注射器测得1ml上述溶液有75滴 把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里 待水面稳定后 将玻璃板放在浅盘上 用笔在玻璃板上描出油酸膜的轮廓 再把玻璃板放在坐标纸上 其形状和尺寸如图所示 坐标中正方形方格的边长为1cm 试求 1 油酸膜的面积是多少 2 每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多大 3 按以上实验数据估测出油酸分子的直径 答案 1 129cm2 2 8 10 6ml 3 6 2 10 10m 规律方法 解决本题时常见错误是将纯油酸的体积换算错误 避免错误的方法是认真审题 弄清溶质与溶剂的关系 1 用油膜法粗测分子直径实验的科学依据是 a 将油膜看成单分子油膜b 不考虑各油酸分子间的间隙c 考虑了各油酸分子间的间隙d 将油膜分子看成球形 解析abd用油膜法粗测分子直径的原理是将一滴油酸 体积为v 滴入水中使之形成一层单分子油膜 成为一个单层排列的球形体 显然 球形体的直径即为单分子油膜的厚度d 假设单分子油膜面积为s 必然有d v s 所以用油膜法粗测分子直径实验的科学依据是a b d 2 在用油膜法测量分子的大小的实验中 下列说法正确的是 a 油酸可以用汽油代替 因为汽油也不溶入水而能溶入酒精b 可以直接用量筒量取一定的油酸酒精溶液倒在水盘中c 可以用汽油代替酒精 因为油酸能溶入汽油d 不溶入水的各种油不一定能在较短时间内在水面上形成单分子油膜 解析d因为汽油易挥发 滴在水面上的汽油将很快挥发 而且汽油也不像油酸分子一样一端有亲水性 一端有憎水性 所以汽油在水面上不易形成单分子油膜 故a选项错 为了使水面上的油酸体积尽量小 应该向水中滴上一滴溶液而不是用量筒倒入 所以b选项错 因为汽油不溶于水 将油酸汽油溶液滴入水面上时 汽油也浮在水面上 所以用汽油代替酒精是不合适的 故c选项错 由于各种油的分子不是都和油酸分子一样有憎水端和亲水端 有的油分子间有较大的粘连作用 不容易在水面上分开 所以不一定能在水面形成单分子油膜 故d选项正确 3 在 用油膜法估测分子的大小 实验中 已知一滴溶液中油酸的体积为v油酸 配制的油酸溶液中纯油酸与溶液体积之比为1 500 1ml溶液是250滴 那么一滴溶液的体积是 ml 所以 一滴溶液中油酸的体积为v油酸 cm3 若实验中测得结果如下表所示 请根据所给数据填写出空白处的数值 并与公认的油酸分子长度值d0 1 12 10 10m做比较 判断此实验是否符合数量级的要求 答案 4 10 38 10 61 5 10 81 62 10 81 42 10 81 51 10 10 4 在做 用油膜法估测分子的大小 的实验时 所用的油酸酒精溶液的浓度为a 测量中 某位同学测得如下数据 测得体积为v的油酸酒精溶液共有n滴 油膜面积为s 则 1 用以上物理量的符号表示计算分子直径大小的公式为 d 2 该同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较 发现自己所测数据偏大 则对出现这种结果的原因 下列说法中可能正确的是 a 错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算b 计算油膜面积时 错将不完整的方格作为完整方格处理c 计算油膜面积时 只数了完整的方格数d 水面上痱子粉撒得较多 油膜没有充分展开 5 用油膜法估测油酸分子的大小 实验器材有 浓度为0 05 体积分数 的油酸酒精溶液 最小刻度为0 1ml的量筒 盛有适量清水的45 50cm2浅盘 痱子粉 橡皮头滴管 玻璃板 彩笔 坐标纸 1 下面是实验步骤 请填写所缺的步骤c a 用滴管将浓度为0 05 油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中 记下滴入1ml油酸酒精溶液时的滴数n b 将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上 用滴管吸取浓度为0 05 的油酸酒精溶液 从低处向水面中央一滴一滴地滴入 直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止 记下滴入的滴数nc d 将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上 以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位 计算轮廓内正方形的个数 算出油酸薄膜的面积s 2 用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的直径大小 单位 cm 6 酒精油酸溶液的浓度为每1000ml酒精油酸溶液中有油酸0 6ml 现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液 量筒中的溶液体积增加了1ml 若把一滴这样的酒精油酸溶液滴入足够大盛水的浅盘中 由于酒精溶于水 油酸在水面展开 稳定后形成的纯油膜的形状如图所示 若每一小方格的边长为25mm 试问 1 这种估测方法是将每个油酸分子视为 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 图中油酸膜的面积为 m2 每一滴酒精油酸溶液中含有纯油酸体积是 m3 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 某同学在实验过程中 距水面约2cm的位置将一滴酒精油酸溶液滴入水面形成油膜 实验时观察到 油膜的面积会先扩张后又收缩了一些 这是为什么呢 请写出你分析的原因 答案 1 球体单分子直径4 4 10 21 2 10 112 7 10 10 2 主要有两个原因 水面受到落下油滴的冲击 先陷下后又恢复水平 因此油膜的面积扩张 酒精油酸溶液中的酒精挥发 使液面收缩 7 某同学设计了如下一个用 油膜法测分子大小 的实验 他配制的油酸酒精溶液的浓度为103ml溶液中有纯油酸1ml 用注射器量得1ml上述油酸酒精溶液中有液滴50滴 将其中的1滴滴入水面撒有痱子粉的浅盘里 待稳定后 形成了清晰的油膜轮廓 他然后