创新方案2014年高考物理精品教学案与知能演练 实验12用油膜法估测分子的大小

创新方案2014年高考物理精品教学案与知能演练 实验12用油膜法估测分子的大小内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (1)估测油酸分子的大小；(2)学习间接测量微观量的原理和方法。 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。 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，在水面上形成如图实121 所示形状的一层纯油酸薄膜。 如果知道这一滴油酸酒精溶液中油酸的体积及其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。 用 V 表示一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积，用 S 表示单分子油膜的面积，用 d 表示分子的直径，如图实122 所示，则：d。 21图实122盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板 2、、痱子粉、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。 (1)用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以免给实验带来误差。 (2)配制油酸酒精溶液，取油酸 1 入 500 容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到 500 度线为止，摇动容量瓶，使油酸充分在酒精中溶解，这样就得到了 500 1 油酸的油酸酒精溶液。 (3)用注射器或滴管将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并计下量筒内增加一定体积 n。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (4)根据 算出每滴油酸酒精溶液的体积 )向浅盘里倒入约 2 的水，并将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上。 (6)用注射器或滴管将油酸酒精溶液滴在水面上一滴。 (7)待油酸薄 3、膜的形状稳定后，将玻璃板( 或有机玻璃板)放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上。 (8)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 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)。 (9)根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴溶液中纯油酸的体积 V，并代入公式d ，算出油酸薄膜的厚度 d。 0)重复以上实验步骤多测几次油酸薄膜厚度，并求平均值，即为油酸分子的大小。 据上面记录的数据，完成以下表格内容。 实验次数量筒内增加 1 液时的滴数轮廓内的小格子数 轮廓面积 滴纯油酸的体积 V 分子的大小 (m) 平均值12(1)油 4、酸酒精溶液配制后，不要长时间放置，以免改变浓度，产生误差。 (2)水面内撒痱子粉应均匀且不宜过厚。 (3)注射器针头高出水面的高度应在 1 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，这是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验效果。 (4)待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：第一，光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ；第二，酒精挥发后液面收缩。 (5)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，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去再用清水冲洗，这样做可保持盘的清洁。 (6)本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数量级符合要求即可。 ( 5、1)纯油酸体积的计算误差。 (2)油膜面积的测量误差主要是：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上海高考)在“ 用单分子油膜估测分子大小”实验中，(1)某同学操作步骤如下：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；在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积。 改正其中的错误：_。 (2)若油酸酒精溶液体积浓度为 一滴溶液的体积为 03 形成的油膜面积为 40 估测出油酸分子的直径为_m。 解析(1)由于一滴溶液 6、的体积太小，直接测量时相对误差太大，应用微小量累积法减小测量误差。 液面上不撒痱子粉时，滴入的油酸酒精溶液在酒精挥发后剩余的油膜不能形成一块完整的油膜，油膜间的缝隙会造成测量误差增大甚至实验失败。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (2)由油膜的体积等于一滴油酸酒精溶液内纯油酸的体积可得：d 0 9 m。 0 310 6010 4答案(1)在量筒中滴入 N 滴溶液在水面上先撒上痱子粉(2)0 9 数据处理与误差分析例 2(2012泉州模拟)在“ 用油膜法估测分子的大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每 104 液中有纯油酸 6 注射器测得 1 述溶液共有 75 滴。 把 1 滴该溶液滴入盛水的浅盘 7、里，待水面稳定后，将玻璃放在浅盘上，在玻璃板上描出油酸的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图实123 所示，坐标系中正方形方格的边长为 1 求：图实123(1)油酸膜的面积是多少；(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是多少；(3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径。 解析(1)根据图形数得格子数为 129 个，那么油膜面积 S1291 129。 (2)根据已知条件，1 液中有 75 滴，所以 1 滴溶液的体积是 已知每 104 175液中有纯油酸 6 液中纯油酸的体积是 V 10 6 75 6175104(3)油酸分子的直径为d m0 10 m。 10 610 612910 4答案 8、(1)129 (2)810 6 3)0 10 例 3晶须是一种发展中的高强度材料，它是一些非常细、非常完整的丝状(截面为圆形) 晶体。 现有一根铁晶，直径为 Dm，用 F N 的力将它拉断，试估算拉断过程中最大的铁原子力 f 是多少。 (铁的摩尔质量为 M0 3 kg/e 的密度 g/)解析因原子力的作用范围在 1010 m 数量级上，阻止拉断的原子力主要来自于断开截面上的所有原子对。 当铁晶上的拉力分摊到一对 子上的力超过拉伸过程中的原子间最大原子力时，铁晶就被拉断。 又因为铁的摩尔质量 M103 kg/以铁原子的体积 029 d 0 10 m，36 0 20 0 12 0 7(个)Sf 0 10 9、N。 案0 10 N教材实验练基础1(2012九江模拟)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油酸未完全散开光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 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，1 溶液的滴数多记了 10 滴解析：选 油膜法估测分子直径，是利用油酸的体积与形成的单分子油膜面积的比值来估算分子直径的，分子直径值明显偏大可能的原因有二：一是油酸体积测量值偏大；二是油膜面积测量值偏小。 油酸未完全散开和舍去不足一格的方格均会造成油膜面积测量值偏小的结果，故 A、C 两项正确；油酸中酒精更易溶于水，故不会产生影响，B 10、 错误；而 D 项计算每滴溶液中所含油酸的体积偏小，会使分子直径估算值偏小，D 错误。 2利用油膜法可粗略地测定阿伏加德罗常数，若已知 n 滴油酸的总体积为 V，一滴油酸能形成单分子油膜面积为 S，油膜的摩尔质量为 ，密度为 ，油酸分子可视为球体，则阿伏加德罗常数 为( )A. C一滴油酸的体积为 ，油酸分子直径 d ，一个油酸分子的体积为此阿伏加德罗常数 ，C 正确。 1616“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解析：选 用油膜法估测分子的大小”的原理是将一滴油酸( 体积为 V)滴入水 11、中，使之形成一层单分子油膜，成为一个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。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，必然有 d。 “用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是 A、B、D。 4 “用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下。 A将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标系上，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酸膜的面积 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 的水D用公式 d ，求出薄膜厚度，即油酸分子直径的大小据油酸酒精溶液的浓度，算出 12、一滴溶液中纯油酸的体积 指出：(1)_。 (2)_。 上述实验步骤的合理顺序是_。 解析：(1)C 步骤中，要在水面上撒上痱子粉或石膏粉(2)实验时，还需要：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液滴的数目。 F 顺序可互换)答案：见解析改进实验练能力1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 1 000 液中有纯油酸 0.6 注射器测得 1 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124 所示，图中每一小方格的边长为 1 求：光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 124(1)油酸薄膜的。