高考物理一轮复习第13章热学实验18用油膜法估测分子的大小课件

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注意事项 1.将所有的实验用具擦洗干净,不能混用。2.油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜。3.浅盘中的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。误差分析 1.纯油酸体积的计算引起误差;2.对油膜形状画线时带来误差;3.数格子法本身是一种估算的方法,从而会带来误差。
“用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下:A.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去,多于半个的算一个),再根据方格的边长求出油膜的面积S。B.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上。C.用浅盘装入约2 cm深的水。D.用公式 求出薄膜厚度,即油酸分子直径的大小。E.根据油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V。
(1)上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完全,请指出:①　 ; ②　 。 (2)补充完毕遗漏的步骤后,实验步骤的合理顺序是　　　　　　　。 
答案(1)见解析　(2)CFBAED解析(1)①C步骤中,要在水面上均匀地撒上细石膏粉或痱子粉。②实验中,要有步骤F:用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒,记下量筒内增加一定体积时的滴数。(2)合理顺序为CFBAED。
【典题1】 (2019全国Ⅲ卷)用油膜法估算分子大小的实验中,首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液,稀释的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积,可以　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 为得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　。 
答案使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜　把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,测出1 mL油酸酒精溶液的滴数,得到一滴溶液中纯油酸的体积　单分子层油膜的面积解析稀释后,油酸在浅盘的水面上更容易形成一块单分子层油膜。把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,测出1 mL油酸酒精溶液的滴数n,得到一滴油酸酒精溶液的体积 ,之后根据浓度求出一滴溶液中纯油酸的体积。根据公式 可知,还需要测单分子层油膜的面积S。
油膜体积的测定——积聚法:由于一滴纯油酸中含有的分子数仍很大,形成的单层分子所占面积太大,不便于测量,故实验中先把油酸溶于酒精中稀释,测定其浓度,再测出1 mL油酸酒精溶液的滴数,取一滴用于实验,最后计算出一滴溶液中含有的纯油酸的体积作为油膜的体积。
【典题2】 (2020山东济南期中)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时,油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸0.2 mL,用量筒和注射器测得1 mL上述溶液有80滴,用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有痱子粉的浅盘里,待水面稳定后,画出油酸薄膜的轮廓如图所示,图中正方形小方格的边长为1 cm。(结果均保留两位有效数字)
(1)油酸薄膜的面积是　　　　　　 m2; (2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是　m3; (3)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); (4)某同学所得到的油酸分子直径的计算结果明显偏小,可能是由于　　　　。 A.油酸未完全散开B.油酸酒精溶液中含有大量酒精C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格D.在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时,滴数多数了10滴
答案(1)4.0×10-3　(2)2.5×10-12 (3)6.3×10-10　(4)D解析(1)由于每格边长为1 cm,则每一格就是1 cm2,估算油膜面积以超过半格以一格计算,小于半格就舍去的原则,估算出40格,则油酸薄膜面积为:S=40 cm2=4.0×10-3 m2;
(3)计算油酸分子直径的公式是 ,V是纯油酸的体积,S是油膜的面积。(4)油膜没有充分展开,则测量的面积S偏小,导致结果计算偏大,故A错误;计算时利用的是纯油酸的体积,酒精的作用是更易于油酸平铺成单层薄膜,自身溶于水或挥发掉,使测量结果更精确,故B错误;计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格,S将偏小,故得到的分子直径将偏大,故C错误;计算时把向量筒中滴入1 mL油脂酒精溶液时,滴数多数了10滴,浓度降低,则d偏小,故D正确。
油膜面积的测定:如图所示,将画有油酸薄膜轮廓的有机玻璃板取下放在坐标格纸上,以边长为1 cm的方格为单位,数出轮廓内正方形的格数(不足半格的舍去,超过半格的计为1格),计算出油膜的面积S。
1.(2020北京朝阳检测)在“油膜法估测分子直径”的实验中,我们通过宏观量的测量间接计算微观量。(1)本实验利用了油酸分子易在水面上形成　　　　　(选填“单层”或“多层”)分子油膜的特性。若将含有纯油酸体积为V的一滴油酸酒精溶液滴到水面上,形成面积为S的油酸薄膜,则由此可估测油酸分子的直径为　　　　　。 
(2)某同学实验中先取一定量的无水酒精和油酸,制成一定浓度的油酸酒精溶液,测量并计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积后,接着又进行了下列操作:A.将一滴油酸酒精溶液滴到水面上,在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜B.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面积C.将玻璃板盖到浅水盘上,用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上D.向浅盘中倒入约2 cm深的水,将痱子粉均匀地撒在水面上以上操作的合理顺序是　　　　　(填字母代号)。 (3)若实验时痱子粉撒的太厚,则所测的分子直径会　　　　　(选填“偏大”或“偏小”)。 
答案(1)单层　 (2)DACB　(3)偏大解析(1)在“用油膜法估测分子的大小”实验中,我们的实验依据是:①油膜是呈单分子分布的;②把油酸分子看成球形;③分子之间没有空隙;由上可知,在水面上要形成单层分子油膜;一滴油酸的体积为V,油酸分子的直径为 。
(2)本实验首先要制备酒精油酸溶液,并明确一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积,同时通过量筒测出N滴油酸酒精溶液的体积;同时向浅盘中倒入约2 cm深的水,将痱子粉均匀地撒在水面上;然后将此溶液1滴在有痱子粉的浅盘里的水面上,等待形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔描绘出油酸膜的形状,将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,按不足半个舍去,多于半个的算一个,统计出油酸薄膜的面积。则用此溶液的体积除以其的面积,恰好就是油酸分子的直径。故正确的步骤为DACB。(3)实验过程中,若油膜没有完全散开,则油酸溶液在水面上形成的油膜面积偏小,由 可知,实验测量的油酸分子的直径偏大。
2.(2020山东青岛胶州期中)用油膜法估测分子的大小时有如下步骤:A.将玻璃板放在浅盘上,然后将油酸膜的形态用彩笔画在玻璃板上;B.将油酸和酒精按一定比例配制好;把酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒中,当体积达到1 mL时记下滴入的滴数,算出每滴液滴的体积;把一滴酒精油酸溶液滴在水面上,直至薄膜形态稳定;C.向浅盘中倒入约2 cm深的水,向浅盘中的水面均匀地撤入石膏粉(或痱子粉);D.把玻璃板放在方格纸上,数出薄膜所占面积;E.计算出油膜的厚度 ;把以上各步骤按合理顺序排列如下:　　　　　。