1-2实验：用油膜法估测油酸分子的大小(人教版2019选择性必修第三册)(原卷版)

第2节实验：用油膜法估测油酸分子的大小【知识梳理与方法突破】一、实验思路为了估测油酸分子的大小，我们把1滴油酸滴在水面上，水面上会形成一层油膜。尽管油酸分子有着复杂的结构和形状，分子间也存在着间隙，但在估测其大小时，可以把它简化为球形处理，并认为它们紧密排布。测出油膜的厚度d，它就相当于分子的直径。二、实验器材用酒精稀释过的油酸、滴管、痱子粉、浅盘及水、玻璃板、彩笔、量筒、坐标纸。三、实验步骤1．配制油酸酒精溶液，取1mL的油酸滴入酒精中配制成500mL的油酸酒精溶液。2．用滴管或注射器将事先配制好的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（例如1mL）时的滴数，算出一滴油酸酒精溶液的体积。3．实验时先向边长为30～40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上用滴管往水面上滴一滴油酸酒精溶液，油酸立即在水面上散开，形成一块薄膜。4．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上。5．将画有油酸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1cm的正方形为单位。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。6．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。根据一滴纯油酸的体积V和薄膜的面积S即可算出油酸薄膜的厚度d＝V/S，即油酸分子的大小。四、数据处理根据上面记录的数据，完成以下表格：实验次数量筒内增加1mL溶液时的滴数一滴纯油酸的体积V轮廓内的小格子数轮廓面积S分子的直径（m）平均值12五、注意事项1．油酸酒精溶液的浓度应小于0.1%。2．痱子粉的用量不要太多，否则不易成功。3．测1滴油酸酒精溶液的体积时，滴入量筒中的油酸酒精溶液的体积应为整毫升数，应多滴几滴，数出对应的毫升数，这样求平均值时误差较小。4．浅盘里水离盘口面的距离应小些，并要水平放置，以便准确地画出油膜的形状，画线时视线应与板面垂直。5．要待油膜形状稳定后，再画轮廓。6．利用坐标纸求油膜面积时，以边长1cm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，大于半个的算一个。7．做完实验后，把水从盘的一侧边缘倒出，并用少量酒精清洗，然后用脱脂棉擦去，最后用水冲洗，以保持盘的清洁。六、误差分析用油膜法估测分子的直径，通常可以测得比较准，实验误差通常来自三个方面：1．形成单分子油膜只有形成单分子油膜，才能用油膜的厚度代表分子的直径，即d＝V/S。要求使用的酒精的浓度、痱子粉的用量适宜。2．油滴的体积V用累积法测油滴的体积。先测出1mL的油酸酒精溶液的滴数，从而计算出一滴油酸酒精溶液的体积，再由油酸酒精溶液的浓度算出纯油酸的体积。3．油膜的面积S用坐标纸测出形状不规则油膜的面积。数出不规则图形的轮廓包围的方格数，计算方格数时，不足半格的舍去，多于半格的算一个，方格边长的单位越小，这种方法求出的面积越精确。【例】在“用油膜法估测分子的大小”实验中：（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（2）某同学在本实验中，计算结果明显偏小，可能是由于________；A．油酸未完全散开B．油酸中含有大量酒精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1mL油酸酒精溶液时，滴数多数了10滴（3）该同学将一滴油酸酒精溶液滴入事先洒有均匀痱子粉的水槽中，待油膜充分散开后，在玻璃板上描出油膜的轮廓，该油膜的面积是8.0×10-3m2；已知油酸酒精溶液中油酸浓度为0.2%，400滴油酸酒精溶液滴入量筒后的体积是1.2ml，则油酸分子直径为______m。（结果保留两位有效数字）【针对训练】在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中：（1）与“将油酸分子看成球形”采用的方法相同的是___________。A．引入质点的概念B．平均速度的定义C．引入重心的概念D．研究加速度与力或质量关系的实验（2）有下列实验步骤：①往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水。待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。②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。③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，根据油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子直径的大小。④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。⑤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。上述步骤中，正确的顺序是___________。（填写步骤前面的数字）（3）实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是_________。A．可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓B．对油酸溶液起到稀释作用C．有助于测量一滴油酸的体积D．有助于油酸的颜色更透明便于识别（4）某老师将一滴油酸酒精溶液滴入事先洒有均匀痱子粉的水槽中，待油膜充分散开后，在玻璃板上描出油膜的轮廓：该油膜的面积是：已知油酸酒精溶液中油酸浓度为0.2%，400滴油酸酒精溶液滴入量筒后的体积是1.2ml，则油酸分子直径为_________m。（结果保留两位有效数字）（5）在实验操作及数据处理过程中，以下说法中正确的是_________。A．为了防止酒精的挥发，配置的油酸酒精溶液不能长时间放置B．处理数据时将油酸分子看成单分子层且紧密排列C．处理数据时将一滴油酸酒精溶液的体积除以油膜面积就得到了油酸分子的直径D．若实验中撒的痱子粉过多，则计算得到的油酸分子的直径将偏小【巩固提升】1．请回答下列问题：（1）在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，下列所给步骤的合理顺序为____________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，大于半格的算一个），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．用浅盘装入约深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上；D．用公式求出薄膜厚度，即油酸分子的直径；E．根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积。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，记下油酸酒精溶液的滴数与量筒中增加的溶液体积。（2）某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量，密度。若滴油酸的体积为，则滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少？_______（取。球的体积与直径的关系为，结果保留一位有效数字）2．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1000mL溶液中有纯油酸0.4mL，用量筒和注射器测得1mL上述溶液有100滴。在浅盘里盛上水，将痱子粉均匀的撒在水面上，用注射器把1滴该溶液滴在浅盘的水面上，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下油膜的形状。将画有油膜形状的玻璃板放在边长为1.0cm的方格纸上，数出完整的方格有67个，大于半格的有14个，小于半格的有19个。（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．在测定1mL油酸酒精溶液有多少滴时，滴数多数了l0滴3．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1000mL溶液中有纯油酸0.5mL，用注射器测得1mL上述溶液有80滴，把1滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形格的边长为1cm，则可求得：（1）油酸薄膜的面积是________cm2；（2）油酸分子的直径是________m；（结果保留两位有效数字）（3）某同学实验中最终得到的计算结果数据偏大，可能是由于_______；A．油膜中含有大量未溶解的酒精B．计算油膜面积时，错将全部不完整的方格作为完整方格处理C．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格D．水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开（4）利用单分子油膜法可以粗测分子大小和阿伏加德罗常数。如果已知体积为V的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S，这种油的密度为ρ，摩尔质量为M，则阿伏加德罗常数的表达式为________。（分子看成球体）（5）本实验体现的物理思想方法为________。A．控制变量法

B．理想化模型

C．极限思想法

D．整体法与隔离法4．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，将的油酸溶于酒精，制成的油酸酒精溶液，测得的油酸酒精溶液有75滴。现取1滴该油酸酒精溶液滴在水面上，待水面稳定后，将带有网格线的透明塑料盖板放在浅盘上，用彩笔在塑料盖板上描出油膜的轮廓，其形状和尺寸如图所示，塑料盖板上的小方格边长为。则：（1）油酸膜的面积是___________；（2）1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是___________；（结果保留一位有效数字）（3）按以上实验数据估测出油酸分子的直径约为___________m；（结果保留一位有效数字）（4）某同学在实验中最终得到的计算结果比大部分同学的结果偏大，对出现这种结果的原因，下列说法可能正确的是___________。（填字母）A．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算B．计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理C．计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数D．水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开5．某实验小组在做“油膜法估测分子大小”的实验时，测算出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积后，完成相关实验操作。试问：（1）该小组进行下列实验操作，请将它们按操作先后排序：___________（用字母符号表示）。A．彩笔描绘出油膜轮廓B．将1滴油酸酒精溶液滴入水面C．痱子粉轻撒在水面上D．抽取油酸酒精溶液（2）某同学在做该实验时，计算结果明显偏大，其原因可能是_______；A．计算油膜面积时所有不足一格的方格全部按满格计数B:用注射器测得1mL溶液有N滴时数成了（N-1）滴C．痱子粉末太薄使油酸边界不清，导致油膜面积测量值偏大D．未等痱子粉末完全散开，就在玻璃片上描绘了油膜轮廓（3）在本实验中，做了一些理想化假设，以下说法正确的是__________。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作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．在浅盘水面内均匀撒痱子粉的厚度刚好等于分子直径6．“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤如下：A．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓中的方格数（正方形小方格的边长为2cm），求油膜面积S（如图所示）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，将玻璃板放在盘上，用彩笔将薄膜的形状画在玻璃板上C．向浅盘中装入约2cm深的水，并撒上痱子粉或细石膏粉D．用所学公式求出油膜厚度，即油酸分子的直径E．在1mL纯油酸中加入酒精，至油酸酒精溶液总体积为1000mLF．用注射器或滴管将配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，测得60滴溶液体积为1mL。（1）上述实验步骤的合理顺序是：E______；（2）根据上述数据，每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是___