新（江苏专版）高考物理大一轮总复习 第十一章 热学讲练54（含解析）.doc

实验学案54 用油膜法估测分子的大小实验目的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 实验原理图1利用油酸的酒精溶液在平静的水面上形成_油膜(如图1所示)，将油酸分子看做球形，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用d_计算出油膜的厚度，其中v为一滴油酸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_实验器材盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉、油酸酒精溶液、量筒、彩笔实验步骤1用滴管(或注射器)将油酸酒精溶液滴入量筒，数出每毫升油酸酒精溶液的滴数，算出每滴液滴体积的平均值2把洗干净的浅盘水平放置，倒入约2 cm深的水用纱网(或粉扑)将适量的痱子粉(或石膏粉)轻轻洒在水面上3用滴管(滴管距离水面约1 cm)将一滴油酸酒精溶液轻轻滴入水面中央，待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下油酸膜的形状4将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓范围内正方形小方格的个数(不足半格的舍去，多于半格的算一个格)，估测出油膜的面积，估算油酸分子的直径5清洗浅盘，擦去玻璃板上的油膜轮廓线，重复做2次至3次实验数据处理根据上面记录的数据，完成以下表格内容.实验次数量筒内增加1 ml溶液时的滴数轮廓内的小格子数轮廓面积s12实验次数一滴纯油酸的体积v分子的大小(m)平均值12注意事项1实验前，必须将所有的实验用具擦洗干净实验时，吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分别专用，不能混用，否则会增大实验误差2痱子粉和油酸的用量都不可太大，否则不易成功3油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜，不宜长时间放置4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5油酸在水面上形成油膜时先扩散后收缩，要在稳定后再画轮廓扩散后又收缩的原因有两个：一是水面受液滴冲击凹陷后又恢复；二是酒精挥发后，油膜回缩6滴油酸酒精溶液的滴口应在离水面1 cm之内，否则油膜难于形成7因为水和油酸都是无色透明的液体，所以要用痱子粉来显示油膜的边界注意要从盘的中央加痱子粉由于加粉后水的表面张力系数变小，水将粉粒拉开，同时粉粒之间又存在着排斥作用，粉会自动扩散至均匀这样做，比将粉撒在水面上的实验效果要好；撒痱子粉后，不要再触动盘中的水8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为防止影响下次实验时油酸的扩散和油膜面积的测量，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去，再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁9本实验只要求估算分子的大小，实验结果数量级符合要求即可误差分析1油酸酒精溶液配制后长时间放置，溶液的浓度容易改变，会给实验带来较大误差2利用小格子数计算轮廓面积时，轮廓的不规则性容易带来计算误差为减小误差，不足半个格子的舍去，多于半个格子的算一个方格边长的单位越小，计算出的面积越精确3测量量筒内溶液增加1 ml的滴数时，注意正确的观察方法4油膜形状的画线误差题型一实验原理和步骤的考查【例1】 (2011大纲全国22)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40 cm的浅盘里倒入约2 cm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1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；测得1 cm3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0.13 m2.由此估算出油酸分子的直径为_m(结果保留1位有效数字)题型二实验数据的处理【例2】 在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，已配制好油酸酒精溶液，其中油酸体积占溶液总体积的百分比为k.在量筒中滴入n滴油酸酒精溶液，读出总体积为v.现将一滴这样的溶液滴在水面上，其散开的油膜在带有方格的玻璃板上描绘的图形如图2所示已知玻璃板上每个小方格的长和宽均为a.由此计算：图2(1)油膜的面积等于多少？(2)油酸分子的直径是多少？题型三误差分析及注意事项【例3】 某同学在“用油膜法估测分子的大小”实验中，计算结果明显偏大，其原因可能是()a油酸未完全散开b油酸中含有大量的酒精c计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格d求每滴油酸酒精溶液的体积时，1 ml的溶液的滴数误多记了10滴1用油膜法测分子直径的实验中做了哪些科学的近似()a把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜b把形成油膜的分子看做紧密排列的球形分子c将油膜视为单分子油膜，但需要考虑分子间隙d将油酸分子视为立方体模型2在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，备有下列器材：油酸酒精溶液、滴管、痱子粉、浅盘及水、玻璃板、彩笔还缺少的器材是()a只有量筒 b只有坐标纸c量筒和坐标纸 d不再缺少仪器3“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(不足半格的舍去，多于半格的算一个)，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d，求出薄膜厚度，即油酸分子的大小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：_._.(2)上述实验步骤的合理顺序是_4.在“用油膜法估测分子的大小”实验中，已知一滴溶液中油酸的体积为v油酸，配制的油酸溶液中，纯油酸与溶液体积之比为1500,1 ml溶液滴250滴，那么1滴溶液的体积是_ml，所以一滴溶液中油酸体积为v油酸_cm3.若实验中测得结果如下表所示，请根据所给数据填写出空白处的数值，并与公认的油酸分子长度值l01.121010 m作比较，并判断此实验是否符合数量级的要求.次数s/cm2l/cml平均值/m1533249335635.油酸酒精溶液的浓度为每1 000 ml油酸酒精溶液中有油酸0.6 ml，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1 ml，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，稳定后形成的纯油膜的形状如图3所示若每一小方格的边长为25 mm，试问：图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_图中油酸膜的面积为_m2；每一滴酒精油酸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，距水面约2 cm的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，实验时观察到，油膜的面积会先扩张后又收缩了一些，这是为什么呢？请写出你分析的原因：_.图46在“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用的油酸酒精溶液的浓度为每1 000 ml溶液中有纯油酸0.6 ml，用注射器测得1 ml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4所示，图中正方形方格的边长为1 cm，试求：(1)油酸膜的面积是_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？7.用油膜法估测分子的大小方法及步骤如下：a向体积v油1 ml油酸中加酒精，直至总量达到v总500 ml.b用注射器吸取a中油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n100滴时，测得其体积恰好是v01 ml.c先往边长3040 cm的浅盘里倒入2 cm深的水，然后将_加到盘的中央，让其自动扩散至均匀d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酸膜的形状e将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图5所示，数出轮廓范围内正方形的个数n，正方形边长l20 mm.根据以上信息，回答下列问题(有数值计算的问题，先用信息中字母写出表达式再代入数值并统一单位算出结果)图5(1)步骤c中应填写：_.(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积v纯是_ ml.(3)油酸分子直径是_ m.实验学案54用油膜法估测分子的大小【基础自主落实】实验原理单分子v/s直径【热点题型精析】例1 (1)(2)51010解析(2)d m51010 m.例2 (1)26a2(2)解析(1)油膜面积约占26小格，油膜面积为s26a2(2)一滴油酸酒精溶液中所含有纯油酸体积为k，所以油酸分子的直径d.例3 ac选项分析结论a油酸未完全散开，s测小于完全散开后的最大面积，d偏大正确b溶液中酒精部分挥发到空气中，部分溶解于水，不影响纯油酸体积错误c计算面积时，舍去了所有不足一格的方格，导致s测偏小，则d偏大正确d1 ml溶液误多记了10滴，则所求得油酸体积偏小，d偏小错误【课时效果检测】1ab用油膜法估测分子大小，必须将分子视为球形，并且不考虑分子间隙；水面上的膜为单分子油膜只有如此，油膜的厚度才能视为分子直径，即d.2c开始实验前必须用滴管将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内溶液增加一定体积时的滴数，从而计算出一滴油酸酒精溶液的体积在玻璃板上画出油膜的形状后，要放在坐标纸上，以便计算油膜的面积，所以选择c.(说明：有些配套仪器中，玻璃板上带有刻度，不再需要坐标纸)3(1)c步骤中，要在水面上撒上痱子粉或细石膏粉实验时，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的滴数(2)c、f、b、a、e、d解析在滴入油酸酒精溶液之前，应将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上，这样可以清楚地看出油酸的轮廓，另外，在实验过程中，必须记下一滴油酸的体积441038106填表见解析符合要求解析由题述条件知，1滴溶液的体积v溶 ml4103 ml因为，故1滴溶液中纯油酸体积v油酸v溶 ml8106 cm3可以求出3次测得的l结果分别为l11.5108 cm l21.62108 cm l31.42108 cm1.511010 m与公认值数量级吻合，符合测量要求5(1)球体单分子直径4.41021210112.71010(2)水面受下落油滴冲击，先下陷后又恢复水平，因此膜面积扩张；溶液中酒精挥发，使液面收缩解析油膜面积约占70个小格，面积为s702525106 m24.4102 m2一滴溶液中纯油酸体积为v106 m31.21011 m3所以，d m2.71010 m.6(1)110(2)6.81010(3)这样做的目的是为了让油膜在水平面上形成单分子