2014高考物理一轮知识总复习课件：第十一章《热学》实验十二《用油膜法估测分子的大小》

一 实验目的 1 估测油酸分子的大小 2 学会间接测量微观量的原理和方法 二 实验原理利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜 如图实 12 1所示 将油酸分子看做球形 测出一定 图实 12 1 超链接 体积油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积 用d V S计算出油膜的厚度 其中V为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积 S为油膜面积 这个厚度就近似等于油酸分子的直径 三 实验器材清水 盛水浅盘 滴管 或注射器 试剂瓶 坐标纸 玻璃板 痱子粉 或石膏粉 油酸酒精溶液 量筒 彩笔 四 实验步骤 1 取1毫升 1cm3 的油酸溶于酒精中 制成200毫升的油酸酒精溶液 2 往边长约为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 4 用滴管 或注射器 向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液 油酸就在水面上慢慢散开 形成单分子油膜 5 待油酸薄膜形状稳定后 将准备好的玻璃板盖在浅盘上 用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上 6 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 方法是计算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 把正方形的个数乘以单个正方形的面积就是油膜的面积 五 数据处理根据上面记录的数据 完成以下表格内容 2 1 轮廓面积S 轮廓内的小格子数 量筒内增加1mL溶液时的滴数 实验次数 2 1 平均值 分子的大小 m 一滴溶液中纯油酸的体积V 实验次数 六 注意事项 1 油酸酒精溶液配制后不宜长时间放置 以免改变浓度 产生误差 3 痱子粉的用量不要太大 否则不易成功 4 测1滴油酸酒精溶液的体积时 滴入量筒中的油酸酒精溶液的体积应为整毫升数 应多滴几毫升 数出对应的滴数 这样求平均值误差较小 5 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 6 要待油膜形状稳定后 再画轮廓 7 本实验只要求估算分子的大小 实验结果的数量级符合即可 8 做完实验后 把水从盘的一侧边缘倒出 并用少量酒精清洗 然后用脱脂棉擦去 最后用水冲洗 以保持盘的清洁 七 误差分析 1 油酸酒精溶液配制后长时间放置 溶液的浓度会改变 会给实验带来较大误差 2 纯油酸体积的计算误差 3 油膜面积的测量误差 油膜形状的画线误差 数格子法本身是一种估算的方法 自然会带来误差 实验原理与操作 例1 2011 全国高考 在 油膜法估测油酸分子的大小 实验中 有下列实验步骤 往边长约为40cm的浅盘里倒入约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 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 解析 1 根据实验原理易知操作步骤正确的顺序为 答案 1 2 5 10 10 题组演练 1 用油膜法估测分子的大小 实验的科学依据是 A 将油酸形成的膜看成单分子油膜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 将油酸分子看成球形 答案 ABD 2 一滴油酸酒精溶液含质量为m的纯油酸 滴在液面上扩散后形成的最大面积为S 已知纯油酸的摩尔质量为M 密度为 阿伏加德罗常数为NA 下列表达式中正确的有 答案 BC 3 利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 盛有适量清水的规格为30cm 40cm的浅盘 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 的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的水面上 用滴管吸取浓度为0 05 的油酸酒精溶液 从靠近水面处向浅盘中央一滴一滴地滴入油酸酒精溶液 直到油酸薄膜有足够大的面积且不与器壁接触为止 记下滴入的滴数n C 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大小 单位 cm 解析 1 待薄膜形状稳定后 将玻璃板放在浅盘上 用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上 答案 见解析 数据处理与误差分析 例2 在 用油膜法估测分子大小 实验中所用的油酸酒精溶液的浓度为1000mL溶液中有纯油酸0 6mL 用注射器测得1mL上述溶液为80滴 把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内 让油膜在水面上尽可能散开 测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图实 12 2所示 图中每一小方格的边长为1cm 试求 图实 12 2 1 油酸薄膜的面积是 cm2 2 实验测出油酸分子的直径是 m 结果保留两位有效数字 3 实验中为什么要让油膜尽可能散开 解析 1 舍去不足半格的 多于半格的算一格 数一下共有114 113 115 个 一个小方格的面积S0 L2 1cm2 所以面积S 114 1cm2 114cm2 3 让油膜尽可能散开 是为了让油膜在水面上形成单分子油膜 答案 1 114 113 115 都对 2 6 6 10 10 3 这样做的目的是让油膜在水面上形成单分子油膜 题组演练 4 某学生在做 用油膜法估测分子的大小 的实验时 计算结果偏大 可能是由于 A 油酸未完全散开B 油酸溶液浓度低于实际值C 计算油膜面积时 舍去了所有不足一格的方格D 求每滴体积时 1mL的溶液的滴数多记了10滴 答案 AC 5 2012 江苏三校联考 将1mL的纯油酸配成500mL的油酸酒精溶液 待均匀溶解后 用滴管向量筒内滴加200滴上述溶液 量筒中的溶液体积增加了1mL 则每滴油酸酒精溶液体积为 mL 现在让其中一滴落到盛水的浅盘内 待油膜充分展开后 测得油膜的面积为200cm2 则估算油酸分子的直径是 m 保留一位有效数字 解析 将1mL的纯油酸配成500mL的油酸酒精溶液 油酸浓度为1 500 每滴油酸酒精溶液的体积为1 200mL 0 005mL 含纯油酸体积为V 0 005mL 1 500 10 5mL 由V Sd解得油酸分子的直径是d 5 10 10m 答案 0 0055 10 10 答案 1 101m2 7 油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸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 若把一滴这样的油酸酒精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 稳定后形成的油膜的形状如图实 12 3所示 若每一小方格的边长为25mm 试问 图实 12 3 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 图实 12 3中油酸膜的面积为 m2 每一滴油酸酒精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 在距水面约2cm的位置将一滴油酸酒精溶液滴