【物理】实验：用油膜法估测油酸分子的大小课件-2023-2024学年高二下人教版（2019）选择性必修第三册

第二节实验：用油膜法估测油酸分子的大小第一章

分子动理论学习目标1新课讲解3新课导入2经典例题4课堂练习5本课小结6目录学习目标1.知道获得单分子油墨的方法。2.掌握油膜法估测分子大小的实验原理以及数据处理的思路和方法。新课导入

分子十分微小。以水为例，一个直径为10-3mm左右的水珠，它的大小与细菌差不多，用肉眼无法观察，就是在这样小的水珠里，分子的个数竟比地球上人口的总数还多上好几倍！那么，通过什么途径可以知道分子的大小呢?思考如何估算绿豆的直径呢？方法一：将绿豆排成一行，测出总长，根据总长和绿豆个数得到绿豆直径L方法二：测出多个绿豆的总体积，根据总体积和绿豆的个数，得到绿豆直径方法三：量出单层绿豆铺开的面积，测出单层绿豆的总体积，根据总体积和面积，得到绿豆直径L1L2第一节准备实验实验思路实验目的

估测油酸分子的大小模型建立和理想化处理把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层把分子看成球形油分子一个紧挨一个整齐排列参考测量绿豆直径的方法三把油酸分子简化为球形处理，并认为它们紧密排布(如图)。测出油膜的厚度d，它就相当于分子的直径油酸分子在水面上形成单分子油膜。分子是球形的单分子油膜分子间没有空隙三个假设需要测量的物理量：V、S水油酸分子d

实验器材配制好的一定浓度的油酸酒精溶液、浅盘、水、爽身粉、注射器、烧杯、带有坐标方格的玻璃板、彩笔。第二节实验步骤实验步骤实验步骤：①取1mL的油酸，用无水酒精按1∶200的体积比稀释，使油酸在酒精中充分溶解。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，记下量筒内增加一定体积(如1mL)时的滴数，由此求出一滴油酸酒精溶液的平均体积。③在盛水盘中装入约1cm深的蒸馏水，为便于观测油膜的面积，可在水面上轻撒上一层爽身粉，在水盘中央滴一滴油酸酒精溶液，于是油酸在水面上迅速散开。到油膜面积不再扩大时，油酸在水面上形成单分子层油膜。④用一块透明胶片或玻璃板盖在盛水盘上，用彩笔描出油膜的轮廓图。⑤将绘有油膜轮廓的胶片或玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个，然后计算出油膜的面积。⑥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，根据油酸的体积V

和油膜的面积S算出油酸分子的直径d＝V/S。第三节数据分析数据分析

水油酸分子d误差分析误差分析(1)纯油酸体积的计算误差。(2)油膜面积的测量误差①油膜形状的画线误差；②数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差。注意事项注意事项(1)油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免浓度改变，造成较大的实验误差。(2)实验前应注意检查浅盘是否干净，爽身粉应均匀撒在水面上。(3)向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不能离水面太高，否则油膜难以形成。(4)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描轮廓。思考1.实验中为什么不直接用纯油酸而是用被稀释过的油酸酒精溶液？用酒精对油酸进行稀释有利于获取更小体积的纯油酸，这样更有利于油酸在水面上形成单分子油膜，同时酒精易挥发，不影响测量结果。2.在用油膜法测定分子的直径时，实际上做了理想化处理，那么，有哪些地方做了理想化处理？(1)把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层；(2)把分子看成球形；(3)油酸分子一个紧挨一个整齐排列。经典例题在做“用油膜法估测分子大小”的实验后，某小组发现自己所测得的分子直径明显偏小，出现这种情况的可能原因是（）A．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开B．求每滴溶液体积时，1mL溶液的滴数计少了C．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算D．配制好的油酸酒精溶液长时间暴露在空气中D答案：D解析：A．水面上痱子粉撒得较多，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不符合题意；B．测量每滴油酸酒精溶液体积时，1mL溶液的滴数计少了，计算代入纯油酸体积将偏大，测量直径偏大，故B不符合题意；C．计算时把油酸酒精溶液当成了纯油酸，体积偏大，则d偏大，故C不符合题意；D．如果所用的油酸酒精溶液长时间放置在空气中，酒精挥发，导致油酸酒精溶液中的油酸体积分数增大，1滴油酸酒精溶液形成的面积偏大，则分子直径的测量结果偏小，故D符合题意。故选D。如图所示，“用油膜法估测分子的大小”的实验。在实验中，将油酸酒精溶液滴入水中后，接着操作的是（）A．立刻用刻度尺去量油膜的面积B．让油膜尽可能地散开，再用刻度尺去量油膜的面积C．立即将油膜的轮廓画在玻璃板上，再利用坐标纸去计算油膜的面积D．让油膜尽可能地散开，等到形状稳定后，再把油膜的轮廓画在玻璃板上，用坐标纸去计算油膜的面积D答案：D解析：油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能散开，形成单分子油膜，再把油膜的轮廓画在玻璃板上，用坐标纸去计算油膜的面积，由于油膜不规则，无法用刻度尺去量油膜的面积。故选D。关于油膜面积的测量方法，下列做法正确的是（）A．油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能地散开，再用刻度尺去量油膜的面积B．油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能地散开，再用刻度尺去量没有油膜的面积C．油酸酒精溶液滴入水中后，应立即将油膜的轮廓画在玻璃纸上，再利用坐标纸去计算油膜的面积D．油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能地散开，再把油膜的轮廓画在玻璃纸上，然后用坐标纸去计算油膜的面积D答案：D解析：油酸酒精溶液滴在水面上，油膜会散开，待稳定后，再在玻璃纸上画下油膜的轮廓，用坐标纸计算油膜面积，D正确。故选D。当堂检测在“油膜法”估测分子大小的实验中,能将油膜的厚度近似认为等于油酸分子的直径,下列措施可行的是()A.把痱子粉均匀地撒在水面上,测出其面积B.取油酸一滴,滴在撒有均匀痱子粉的水面上形成面积尽可能大的油膜C.取酒精油酸溶液一滴,滴在撒有均匀痱子粉的水面上形成面积尽可能大的油膜D.把酒精油酸溶液滴在撒有均匀痱子粉的水面上后,要立即描绘油酸在水面上的轮廓C答案：C解析：在该实验中滴入油酸酒精溶液之前,要在水面上均匀地撒上薄薄的一层痱子粉,其作用是形成清晰的油膜边缘;实验中,向水中滴入一滴酒精油酸溶液,在水面上形成单分子油膜;取酒精油酸溶液一滴,滴在撒有均匀痱子粉的水面上形成面积尽可能大的油膜,待薄膜形状稳定后,再描绘油酸在水面上的轮廓,所以正确选项为C。

BC答案：BC解析：气体的体积是指气体所充满的容器的容积，它不等于气体分子个数与每个气体分子体积的乘积，所以A、D错．由质量、体积、密度关系可推知B、C正确．测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微镜法。在“用油膜法估测分子大小”的实验中，用移液管量取0.25mL油酸，倒入标注250mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250mL的溶液。然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入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酒精溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2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，如图所示。坐标格的正方形大小为2cm×2cm。由图可以估算出油膜的面积是

cm2(保留2位有效数字)，由此估算出油酸分子的直径是

m(保留1位有效数字)。2.6×1028×10-10

本课小结实验