2026版创新设计高考总复习物理(人教基础版)课件-实验二十　用油膜法估测油酸分子的大小

实验二十用油膜法估测油酸分子的大小第十四章热学1.知道油膜法估测油酸分子的大小的原理。2.掌握用油膜法估测油酸分子的大小的方法。学习目标实验原理与器材操作要领注意事项1.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,如图甲;用d=计算出油膜的厚度,其中V为一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积,S为油膜面积,这个厚度就近似等于油酸分子的直径,如图乙。2.实验器材油酸、酒精、量筒、注射器(或滴管)、容量瓶(500

ml)、爽身粉、清水、盛水浅盘(边长约30~40

cm)、(有机)玻璃板、坐标纸、彩笔。1.配制油酸酒精溶液,取纯油酸1

mL,注入500

mL的容量瓶中,然后向容量瓶内注入酒精,直到液面达到500

mL刻度线为止。2.用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,并记下量筒内增加一定体积Vn时的滴数n。根据V0=算出每滴油酸酒精溶液的体积V0。3.向浅盘里倒入约2

cm深的水,并将爽身粉均匀地撒在水面上。4.用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上。5.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。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S(求面积时以坐标纸上边长为1

cm的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数,不足半个的舍去,多于半个的算一个)。1.注射器针头高出水面的高度应在1

cm之内,当针头靠水面很近(油酸未滴下之前)时,会发现针头下方的粉层已被排开,这是针头中酒精挥发所致,不影响实验效果。2.待测油酸薄膜扩散后又会收缩,要在油酸薄膜的形状稳定后再画轮廓。扩散后又收缩有两个原因:(1)水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复;(2)酒精挥发后液面收缩。3.当重做实验时,将水从浅盘的一侧边缘倒出,在这侧边缘会残留油酸,可用少量酒精清洗,并用脱脂棉擦去,再用清水冲洗,这样做可保持浅盘的清洁。4.本实验只要求估测油酸分子的大小,实验结果的数量级符合要求即可。数据处理1.根据配制的油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V。2.由1中体积V和薄膜的面积S,算出油酸薄膜的厚度d=,即油酸分子的直径大小。误差分析1.一滴油酸酒精溶液的实际体积和理论值间存在偏差。2.油酸酒精溶液的实际浓度和理论值间存在偏差,所以纯油酸体积的计算会有误差。3.油酸在水面上的实际分布情况和理想中的“均匀”、“单分子纯油酸层”间存在偏差。4.画油膜形状时不准确带来误差。5.数格子法(一种估算的方法,即不足半格的舍去、大于半格的算一格),计算获得的油膜面积与实际的油膜面积间存在偏差。目

录CONTENTS考点01限时作业02考点1考点二创新拓展实验考点一教材原型实验例1

为了估测油酸分子的大小,我们把一滴油酸滴在水面上,水面上会形成一层油膜,油膜是由单层油酸分子中的烃基组成的。油酸分子中的一部分是羧基,它对水有很强的亲合力;而另一部分烃基对水没有亲合力,要冒出水面。因此,油酸分子会一个个地直立在水面上形成单分子层油膜。 (1)该实验中的理想化假设是____________。

A.将油膜看成单分子层油膜 B.不考虑各油酸分子间的间隙 C.不考虑各油酸分子间的相互作用力 D.将油酸分子看成球形考点一教材原型实验答案

ABD解析

用油膜法测量分子的直径时,不考虑分子间的间隙,将油膜看成单分子油膜层,以及将油酸分子看成球形,故A、B、D正确,C错误。(2)实验中使用的是油酸酒精溶液,其中酒精的作用是____________。

A.使油酸的油膜边界轮廓清晰B.使油酸的颜色更加透明C.有助于测量一滴油酸的体积D.对油酸溶液起到稀释作用答案

D

解析

实验中使用的是油酸酒精溶液,其中酒精的作用是对油酸溶液起到稀释作用,故D正确。(3)测量一滴油酸酒精溶液的体积时,为了减小误差而巧用的方法是____________。

A.控制变量法 B.建模法

C.累积法

D.归纳法答案

C

解析

测量一滴油酸酒精溶液的体积时,先是测量多滴溶液的总体积,然后以总体积比总滴数得到一滴油酸酒精溶液的体积,可知为了减小误差而巧用的方法是累积法,故C正确。(4)利用油膜法可以测阿伏加德罗常数。如果已知体积为V的一滴纯油酸在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S,这种油酸的密度为ρ,摩尔质量为M,则阿伏加德罗常数的表达式为NA=_______________(分子看成球形)。

(5)某同学将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算,导致最终测出的油酸分子直径____________(选填“偏大”或“偏小”)。

答案

偏大

例2

(2025·福建三明模拟)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验方法及步骤如下:

①向1

mL的油酸中加酒精,直至总量达到500

mL;

②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,当滴入100滴时,测得其体积恰好是1

mL;

③先往边长为30~40

cm的浅盘里倒入2

cm深的水,然后将爽身粉均匀地撒在水面上;

④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,待油酸薄膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描下油膜的形状;⑤将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,如图所示,小方格的边长为20

mm,数出轮廓范围内小方格的个数N。根据以上信息,回答下列问题:(1)由图可知油膜面积为_______________

m2;计算出油酸分子直径为____________

m(结果保留2位有效数字)。

答案

4.6×10-24.3×10-10

(2)在实验中,认为油酸分子在水面上形成的是单分子层,这体现的物理思想方法是____________。

A.等效替代法 B.类比法

C.理想模型法 D.控制变量法答案

C

解析

实验中把分子看作小球,认为油酸分子能够一个一个紧密排列,在水面上形成单分子层油膜,是采用了理想模型法,C正确。(3)若某学生计算油酸分子直径的结果偏大,可能是由于____________。

A.油酸未完全散开B.油酸酒精溶液浓度计算值低于实际值C.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格D.求每滴溶液体积时,1

mL的溶液的滴数多记了10滴答案

AC

例3

(2025·湖北武汉高三期末)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中:考点二创新拓展实验(1)有关该实验的下列说法正确的是____________。

A.图中的操作步骤顺序是:丙→丁→乙→甲B.油酸酒精溶液配制好后,不能搁置很久才做实验C.往浅盘中滴入油酸酒精溶液后应立即描绘油膜轮廓答案

B

解析

根据题意,由实验原理可知,用油膜法估测油酸分子的大小的实验步骤为丙乙丁甲,故A错误;油酸酒精溶液配制好后,不能搁置很久才做实验,避免酒精挥发,浓度发生变化,实验有误差,故B正确;滴入油酸酒精溶液后,应等油酸薄膜的形状完全稳定后开始描绘油膜轮廓,故C错误。(2)若实验时油酸酒精溶液中纯油酸占总体积的0.3%,用注射器测得200滴这样的油酸溶液为1

mL,取1滴这样的溶液滴入浅盘中,即滴入浅盘中的油酸体积为_________

cm3。

答案

1.5×10-5

cm3

(3)不同实验小组向水面滴入一滴油酸酒精溶液时得到以下油膜形状,做该实验最理想的是____________。

答案

C解析

最理想的情况是爽身粉很薄,容易被油酸酒精溶液冲开,近似圆形,故C正确。例4

(2025·河南洛阳模拟)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,用移液管量取0.25

mL油酸,倒入标注250

mL的容量瓶中,再加入酒精后得到250

mL的溶液,然后用滴管吸取这种溶液,向小量筒中滴入50滴溶液,溶液的液面达到量筒中1

mL的刻度,再用滴管取配好的油酸酒精溶液,向撒有爽身粉的盛水浅盘中滴下1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,如图甲所示。坐标格中每个小正方形方格的大小为2

cm×2

cm。由图甲可以估算出油膜的面积是____________cm2,由此估算出油酸分子的直径是____________

m(结果保留一位有效数字)。

答案

264

8×10-10

(2)如图乙是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片。这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.43×10-8

m的圆周而组成的。由此可以估算出铁原子的直径约为____________

m(结果保留2位有效数字)。

答案

9.4

×10-10

限时作业21.(2025·湖北武汉模拟)(1)如图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的4个步骤,将它们按操作先后顺序排列应是____________(用符号表示)。

(2)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中,将油酸溶于酒精,其浓度为每1

000

mL溶液中有0.6

mL油酸。用注射器测得1

mL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,画出油膜的形状,如图所示,坐标纸中正方形方格的边长为1

cm,试求:①油酸膜的面积约为____________cm2;

②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是__________(结果保留2位有效数字);

③按以上实验数据估测出油酸分子的直径是_______m(结果保留2位有效数字)。

答案

(1)bcad

(2)①1.3×102

②8.0×10-12

m3

③6.2×10-10

(3)B解析

(1)用“用油膜法估测分子的大小”的实验步骤为:配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→计算分子直径。因此操作先后顺序排列应是bcad。

2.某实验小组完成“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。(1)该小组进行下列实验操作,请选出需要的实验操作,并将它们按操作先后顺序排列:D____________C(用字母符号表示)。

(2)某次实验时,滴下油酸酒精溶液后,爽身粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案,出现该图样的可能原因是____________。

A.盆中装的水量太多B.爽身粉撒得太多,且厚度不均匀C.盆太小,导致油酸无法形成单分子层(3)甲、乙、丙三位同学分别在三个实验小组做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验,但都发生了操作错误。其中会导致所测的分子直径d偏小的是____________。

A.甲同学在配制油酸酒精溶液时,不小心把酒精倒少了一点,导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值大一些B.乙同学在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后,不小心拿错了一个注射器把溶液滴在水面上,这个拿错的注射器的针管比原来的细,每滴油酸酒精溶液的体积比原来的小C.丙同学在计算油膜面积时,把凡是不足一格的油膜都不计,导致计算的面积比实际面积小一些答案

(1)BFE

(2)B

(3)A解析

(1)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤为: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;往浅盘里倒入约2

cm深的水,水面稳定后将适量爽身粉均匀撒在水面上;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,将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上;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,故实验操作顺序为DBFEC。(2)出现该图样的可能原因是:爽身粉撒得太多,且厚度不均匀,导致油酸没有均匀排列开,故B正确。(3)甲同学在配制油酸酒精溶液时,不小心把酒精倒少了一点,导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值大了一些,算出的一滴油酸酒

3.(2025·重庆高三月考)巴蜀中学高二年级某学习小组用油膜法估测油酸分子的大小,实验中他们向1

mL纯油酸中添加酒精,配得油酸酒精溶液总体积为500

mL,接着用注射器向量筒内滴加80滴上述溶液,量筒中的溶液体积增加了1

mL,把1滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里,把玻璃板盖在浅盘上并描出油膜的轮廓,如图所示。(1)已知每一个小正方形的边长为20

mm,则该油酸薄膜的面积为____________m2(结果保留2位有效数字)。

(2)油酸分子的直径是____________m(结果保留2位有效数字)。

(3)用注射器测得80滴油酸酒精的溶液为1

mL,不小心错记录为81滴,则所得一滴酒精油酸溶液的体积将偏小,从而使油酸的体积偏小,最终导致所测分子直径偏小。4.某同学在实验室用油膜法估测油酸分子的大小。(1)主要实验步骤如下:①向体积V油=6

mL的油酸中加酒精,直至总量达到V总=104

mL;②用注射器吸取①中油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,当滴入n=75滴时,测得其体积恰好是V0=1

mL,则一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为____________m3;

③先往浅盘里倒入2

cm