福建省高中物理第一轮总复习 第13章第4课时 实验：用油膜法估测分子的大小课件.ppt

实验 用油膜法估测分子的大小 第十三章 一 实验目的估测油酸分子的大小 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 油酸对水有很强的亲和力 当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时 油酸就在水面上散开 其中的酒精溶于水 并很快挥发 在水面上形成如图13 4 1所示形状的一层纯油酸单分子薄膜 如图13 4 2所示 实验中如果测出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积 即可算出油酸分子的大小 即直径d 图13 4 2 图13 4 1 三 实验器材盛水浅盘 注射器 或胶头滴管 试剂瓶 坐标纸 玻璃板 痱子粉 酒精油酸溶液 量筒 彩笔 四 实验步骤1 往边长约为30cm 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 用滴管 或注射器 往量筒中滴入n滴酒精油酸溶液 使这些溶液的体积恰好为1ml 算出每滴酒精油酸溶液体积v0 ml 3 用滴管 或注射器 向水面上滴入一滴酒精油酸溶液 油酸就在水平面上慢慢散开 形成单分子油膜 4 待油酸薄膜形状稳定后 将一块较大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 5 将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标上 算出油酸薄膜的面积 求面积时 以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位 数出轮廓内正方形的个数 不足半个的舍去 等于或多于半个的算一个 6 据酒精油酸溶液的浓度 算出一滴溶液中纯油酸的体积v 据一滴溶液中油酸的体积v和薄膜的面积s 求出油酸薄膜的厚度d 即为油酸分子的直径 比较算出的分子直径 看其数量级 单位为m 是否为10 10 若不是10 10须重做实验 用油膜法估测分子的大小已知体积为v的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为s 求这种分子直径的表达式 如果这种油的摩尔质量为m 密度为 求阿伏加德罗常数的表达式 先求出单分子油膜的直径 再求出单个油分子的体积 根据阿伏加德罗常数的意义可以得到阿伏加德罗常数的表达式d 由于油分子是紧密排列在一起的 因此可以利用油的摩尔质量与单个分子的质量求解阿伏加德罗常数 变式训练1 在 用油膜法估测分子的大小 的实验中 用分度值为0 005ml的移液管 量取0 100ml的油酸 倒入标称为250ml的容量瓶中 再加入酒精使油酸溶解 最后得到250ml的溶液 然后用滴管吸取这种溶液 向分度值为0 1ml的小量筒中滴入100滴溶液 溶液的液面达到量筒中1ml的刻度 再用滴管取配好的油酸溶液 向撒有痱子粉的盛水的浅盘中滴下5滴溶液 在液面上形成油酸薄膜 待油膜稳定后 放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜 如图13 4 3所示 坐标格的正方形的大小为2cm 2cm 由图可以估算出油膜的面积是 保留两位有效数字 油酸分子的直径是 保留一位有效数字 图13 4 3 解析 由图可知 油膜的有效格子数为58格 所以油膜的面积为s 58 a2 58 2 10 2 2m2 2 3 10 2m2 油酸分子的直径为d 9 10 10m 答案 2 3 10 2m29 10 10m 在测定分子大小的油膜实验中 下面的假设与该实验无关的是 a 油膜中分子沿直线排列b 油膜为单分子层且近似为球形c 分子是一个挨一个排列 它们间的间隙可忽略d 油膜的体积等于总的分子体积之和 本实验要求油膜必须为单分子层且近似为球形 还要求分子是一个挨一个排列 它们间的间隙可忽略 只有这样 油膜的体积才等于总的分子体积之和 因此 与该实验无关的只有a 本题的正确答案是a 知道用油膜法测分子大小的基本原理是解答的关键 变式训练2 将1cm3的油酸溶于酒精 制成200cm3的溶液 已知1cm3溶液有50滴 将一滴溶液滴在水面上 由于酒精溶于水 而油酸不溶于水 油酸在水面上形成一单分子薄层 测得薄层面积为0 2m2 由此可估算出油酸分子的直径为m 解析 由题设知d 10 6m 5 10 10m 1 用油膜法测定分子的直径的实验中 体积为v的油滴 在水面上形成近似圆形的单分子油膜 油膜直径为d 则油分子的直径大小为 a b c d 基础训练 a 基础训练 2 早期测定分子大小采用油膜法 一滴密度为0 8 103kg m3 质量为8 10 4g的纯油酸滴在水面上形成3 2m2的单分子层油膜 由此可知分子直径为 a 1 0 10 10mb 2 0 10 10mc 0 4 10 11md 3 1 10 10m d 基础训练 3 在做 用油膜法估测分子的大小 的实验中 准备以下器材 用酒精稀释的油酸 滴管 痱子粉 浅盘及水 玻璃 彩笔 还缺少的器材有 a 只有量筒b 只有坐标纸c 量筒和坐标纸d 不再缺器材 c 基础训练 4 在 用油膜法测分子直径的大小 实验中 需直接测量的物理量有 一滴油滴的体积 油膜的面