用油膜法估测油酸分子的大小课件.pptx

高二物理名师课程高二物理名师课程用油膜法估算油酸分子的大小高二物理名师课程给你一个量筒和一把刻度尺，如何测量绿豆的直径？给你一个量筒和一把刻度尺，如何测量绿豆的直径？思考高二物理名师课程分子大小的测量是否可以采用以上方法？分子大小的测量是否可以采用以上方法？选什么样的物质来做实验？选什么样的物质来做实验？问题问题油酸溶液油酸溶液高二物理名师课程油膜法估测分子直径的原理 油酸分子式为油酸分子式为C17H33-COOH，它的分子由两部分组成：一部，它的分子由两部分组成：一部分是分是-COOH，对水有很强的亲合力，另，对水有很强的亲合力，另一部分是一部分是C17H33-，对水对水没有亲合力而要冒出水面没有亲合力而要冒出水面。学习活动一油酸分子的特点油酸分子的特点油酸油酸和酒精能很好地混合。当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在和酒精能很好地混合。当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就水面上时，油酸就在水面上很快散开，而酒精溶于水，并很快挥在水面上很快散开，而酒精溶于水，并很快挥发，最后在水面上形成发，最后在水面上形成一层油酸薄膜，简称一层油酸薄膜，简称单分子油单分子油膜膜。高二物理名师课程把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散开把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散开形成形成单单分子油膜分子油膜，油膜法估测分子直径的原理 学习活动一实验原理实验原理单分子油膜法单分子油膜法（理想化模型）（理想化模型）如果把分子看成如果把分子看成球形球形，并且，并且紧密排列，密排列，单分子油分子油膜的膜的厚度厚度就就可可认为等于油膜分子的等于油膜分子的直径直径。高二物理名师课程如何才能求出单分子油膜层的厚度如何才能求出单分子油膜层的厚度？水油酸分子油酸分子d油膜法估测分子直径的原理 学习活动一1.先测出一滴油酸的体积先测出一滴油酸的体积V；2.测出这滴油酸在水面上形成的油膜的面积测出这滴油酸在水面上形成的油膜的面积S；3.单分子油膜的厚度等于油滴体积单分子油膜的厚度等于油滴体积V与油膜面积与油膜面积S的的比值比值。方法小结方法小结：测测大算小大算小问题问题高二物理名师课程如何测量一滴油酸的体积？如何测量一滴油酸的体积？用注射器取适量的油酸，将其逐滴滴入小量筒内，记录滴用注射器取适量的油酸，将其逐滴滴入小量筒内，记录滴入量筒的油酸的体积入量筒的油酸的体积V和滴数和滴数n，便知一滴油酸的体积，便知一滴油酸的体积V/n实验设计学习活动二问题问题1量筒、量筒、注射器注射器 、浅盘浅盘、刻有小方格刻有小方格的的玻璃板玻璃板、油酸酒精溶液、油酸酒精溶液、痱子粉痱子粉或滑石粉或滑石粉、彩笔、水。、彩笔、水。实验实验器材器材方法小结方法小结：测多算少测多算少高二物理名师课程我们在实验室中完成该实验有何困难？如何来解决这个问题我们在实验室中完成该实验有何困难？如何来解决这个问题？利用注射器针头轻轻地滴一滴纯油酸在水面上，它的体积为利用注射器针头轻轻地滴一滴纯油酸在水面上，它的体积为0.02cm3，油酸散开形成单分子油膜，设分子的直径大约为，油酸散开形成单分子油膜，设分子的直径大约为810-10m，若水面足够大，请问油酸散开的面积为多大？，若水面足够大，请问油酸散开的面积为多大？用酒精来稀释油酸溶液用酒精来稀释油酸溶液,配置一定浓度的油酸酒精溶液配置一定浓度的油酸酒精溶液算一算算一算问题问题2高二物理名师课程油酸薄膜油酸薄膜是透明的，我们如何观察油膜的形状是透明的，我们如何观察油膜的形状？油酸散开后，其薄膜的形状是不规则的。那么如何油酸散开后，其薄膜的形状是不规则的。那么如何测量其面积呢？测量其面积呢？撒撒入痱子粉显示油膜边界入痱子粉显示油膜边界盖上刻有小方格的玻璃板，用水笔描盖上刻有小方格的玻璃板，用水笔描下油膜下油膜轮廓，可用轮廓，可用“四舍五入四舍五入”法粗略法粗略估算其估算其面积面积问题问题3问题问题4高二物理名师课程（2）利用已知的利用已知的油酸酒精溶液的油酸酒精溶液的浓度浓度，算出算出一一滴滴溶液中纯油溶液中纯油酸的体积酸的体积V。（3）在边长约在边长约30-40cm的的浅盘中倒入约浅盘中倒入约2cm深的水，在水面上深的水，在水面上均匀地撒一层均匀地撒一层薄薄薄薄的痱子粉，用注射器轻轻地滴一滴油酸溶液的痱子粉，用注射器轻轻地滴一滴油酸溶液在水面上。在水面上。（4）待油酸溶液全部散开，形状稳定后，用一玻璃板轻轻盖待油酸溶液全部散开，形状稳定后，用一玻璃板轻轻盖在浅盘上，然后用水笔在浅盘上，然后用水笔把把油膜油膜的的轮廓画在玻璃板上，并估算轮廓画在玻璃板上，并估算出出油油膜的膜的面积面积S。（5）用公式用公式d=V/S，算出，算出油油膜膜的的厚度，此即油酸分子的直径。厚度，此即油酸分子的直径。实验测量学习活动三实验实验步骤步骤（1）用用注射器注射器向量筒中滴入向量筒中滴入n滴油酸滴油酸酒精溶液，使这些溶液酒精溶液，使这些溶液的体积的体积恰好为恰好为1mL，算出每滴油酸酒精溶液的体积，算出每滴油酸酒精溶液的体积V0。高二物理名师课程3.要要待油膜形状稳定后，再画待油膜形状稳定后，再画轮廓，且视线要与面板垂直；轮廓，且视线要与面板垂直；注意事项注意事项4.求求油膜面积时，以边长油膜面积时，以边长1cm的正方形为单位，计算轮廓内正的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，大于半个的算一方形的个数，不足半个的舍去，大于半个的算一个个。1.痱子粉痱子粉的厚薄要适中，并从盘中央加入，使粉自动扩散至的厚薄要适中，并从盘中央加入，使粉自动扩散至均匀均匀；2.滴滴酒精油酸溶液酒精油酸溶液时时，针尖针尖距液面约距液面约1cm，防止溅，防止溅出出；高二物理名师课程 分子直径的数量级为分子直径的数量级为10-10m实验结论实验结论（除一些有机物质的大分子外，一般分子的直径数量级为（除一些有机物质的大分子外，一般分子的直径数量级为10-10m，以后无特别说明，我们就以，以后无特别说明，我们就以10-10m作为分子直径的数量级。）作为分子直径的数量级。）高二物理名师课程问问题题：本本实实验验可可以以用用来来粗粗略略估估算算油油酸酸分分子子的的直直径径，你你认认为为实实验验可可能能存在的误差有哪些？存在的误差有哪些？1 1.痱子粉太厚，痱子粉太厚，油油膜没尽量扩散开，形成的油膜不是单分子油膜，所膜没尽量扩散开，形成的油膜不是单分子油膜，所以测到的厚度不是分子以测到的厚度不是分子直径直径；4.4.溶液溶液中的酒精会挥发，导致实际的浓度比与配置时的不同。中的酒精会挥发，导致实际的浓度比与配置时的不同。2.2.勾勒勾勒油膜轮廓不够准确；油膜轮廓不够准确；3.3.数数油膜格数时出现油膜格数时出现误差；误差；误差分析误差分析高二物理名师课程例题例题1.在做在做“用油膜法测分子的大小用油膜法测分子的大小”实验时，油酸酒精溶液的浓度为每实验时，油酸酒精溶液的浓度为每104ml溶液中有纯油酸溶液中有纯油酸6mL，用注射器测得，用注射器测得1mL上述溶液有液滴上述溶液有液滴75滴。滴。先将适量痱子粉均匀撒在盛水的浅盘水面上，把先将适量痱子粉均匀撒在盛水的浅盘水面上，把1滴该溶液滴入，待水滴该溶液滴入，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油酸膜的轮廓，随后面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油酸膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形小方格把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形小方格的边长为的边长为1cm，求：，求：（1）油酸膜的面积是）油酸膜的面积是_cm2；（2）每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是）每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是_；（3）按以上数据，估测出油酸分子的直径是）按以上数据，估测出油酸分子的直径是_m。（1 1）油膜面积）油膜面积 S=113 1cm2=113cm2计算油膜计算油膜面积面积时采时采用用“四舍五入四舍五入”法法高二物理名师课程变式变式.在在“用油膜法测量分子直径用油膜法测量分子直径”的实验中，将浓度的实验中，将浓度为为 的一滴油酸溶液，的一滴油酸溶液，轻轻滴入水盆中，稳定后形成了一层单分子油膜测得一滴油酸溶液的轻轻滴入水盆中，稳定后形成了一层单分子油膜测得一滴油酸溶液的体积为体积为V0，形成的油膜面积为，形成的油膜面积为S，则其中纯油酸的体积为，则其中纯油酸的体积为，油酸分，油酸分子的直径约为子的直径约为，如果把油酸分子看成是球形的（球的体积公式，如果把油酸分子看成是球形的（球的体积公式为为，d为球直径），该滴油酸溶液所含油酸分子数约为球直径），该滴油酸溶液所含油酸分子数约（1 1）一滴纯油酸的）一滴纯油酸的体积体积（2 2）油酸分子的直径）油酸分子的直径 （3 3）一滴油酸溶液中所含油酸分子数）一滴油酸溶液中所含油酸分子数高二物理名师课程例例题题2.油油酸酸酒酒精精溶溶液液的的浓浓度度为为每每1000mL油油酸酸酒酒精精溶溶液液中中有有油油酸酸0.6mL，现现用用滴滴管管向向量量筒筒内内滴滴加加50滴滴上上述述溶溶液液，量量筒筒中中的的溶溶液液体体积积增增加加了了1mL，若若把把一一滴滴这这样样的的油油酸酸酒酒精精溶溶液液滴滴入入足足够够大大盛盛水水的的浅浅盘盘中中，由由于于酒酒精精溶溶于于水水，油油酸酸在在水水面面展展开开，稳稳定定后后形形成成的的纯纯油油膜膜的的形形状状如如图图所所示示若若每每一一个小方格的边长为个小方格的边长为25mm，试问：，试问：（1）这这种种估估测测方方法法是是将将每每个个油油酸酸分分子子视视为为_模模型型，让让油油酸酸尽尽可可能能地地在在水水面面上上散散开开，则则形形成成的的油油膜膜可可视视为为_油油膜膜，这这层层油油膜膜的的厚厚度度可可视视为为油油酸酸分分子子的的_图图中中油油酸酸膜膜的的面面积积为为_m2；每每一一滴滴油油酸酸酒酒精精溶溶液液中中含含有有纯纯油油酸酸体体积积是是_m3；根根据据上上述述数数据据，估测出油酸分子的直径是估测出油酸分子的直径是_m（结果（结果保留保留两两位位有效数字有效数字）球体球体单分子单分子直径直径（1 1）油膜面积）油膜面积 S=70 25 25mm2=4.4 10-2m2高二物理名师课程例例题题2.油油酸酸酒酒精精溶溶液液的的浓浓度度为为每每1000mL油油酸酸酒酒精精溶溶液液中中有有油油酸酸0.6mL，现现用用滴滴管管向向量量筒筒内内滴滴加加50滴滴上上述述溶溶液液，量量筒筒中中的的溶溶液液体体积积增增加加了了1mL，若若把把一一滴滴这这样样的的油油酸酸酒酒精精溶溶液液滴滴入入足足够够大大盛盛水水的的浅浅盘盘中中，由由于于酒酒精精溶溶于于水水，油油酸酸在在水水面面展展开开，稳稳定定后后形形成成的的纯纯油油膜膜的的形形状状如如图图所所示示若若每每一一个小方格的边长为个小方格的边长为25mm，试问：，试问：（2）某某同同学学在在实实验验过过程程中中，在在距距水水面面约约2cm的的位位置置将将一一滴滴油油酸酸酒酒精精溶溶液液滴滴入入水水面面形形成成油油膜膜，实实验验时时观观察察到到，油油膜膜的的面面积积会会先先扩扩张张后后又又收收缩缩了了一些，这是为什么一些，这是为什么?请写出你分析的原因：请写出你分析的原因：_水面受到落下油滴的冲击，先陷下后恢复水面受到落下油滴的冲击，先陷下后恢复，溶液溶液中酒精挥发，使液面收缩中酒精挥发，使液面收缩高二物理名师课程变变式式.用用油油膜膜法法估估测测分分子子的的大大小小实实验验器器材材有有：浓浓度度为为0.05%的的油油酸酸酒酒精精溶溶液液、最最小小刻刻度度为为0.1mL的的量量筒筒、盛盛有有适适量量清清水水的的浅浅盘盘、痱痱子子粉粉、胶胶头头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸(最小正方形边长为最小正方形边长为1cm)则则（1）下下面面给给出出的的实实验验步步骤骤中中，正正确确排排序序应应为为_(填填序序号号)，为估算油酸分子的直径，请补填最后一项实验步骤为估算油酸分子的直径，请补填最后一项实验步骤待待油油酸酸薄薄膜膜的的形形状状稳稳定定后后，将将玻玻璃璃板板放放在在浅浅盘盘上上，用用彩彩笔笔将将油油酸酸薄薄膜的形状画在玻璃板上膜的形状画在玻璃板上用用滴滴管管将将浓浓度度为为0.05%的的油油酸酸酒酒精精溶溶液液一一滴滴一一滴滴地地滴滴入入量量筒筒中中，记记下滴入下滴入1mL油酸酒精溶液的滴数油酸酒精溶液的滴数N将将痱痱子子粉粉均均匀匀地地撒撒在在浅浅盘盘内内水水面面上上，用用滴滴管管吸吸取取浓浓度度为为0.05%的的油油酸酒精溶液，从低处向水面中央滴入一滴酸酒精溶液，从低处向水面中央滴入一滴_（2）利用利用以上测量数据，写出单个油酸分子直径的表达式以上测量数据，写出单个油酸分子直径的表达式为为_将画有将画有油膜油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算，算出出油膜油膜的面积的面积S（S单位：位：cm2）d=0.05%/(NS)（cm）画画出油膜形状出油膜形状记录记录1mL油酸酒精溶液的滴数油酸酒精溶液的滴数撒痱子粉、滴油酸撒痱子粉、滴油酸高二物理名师课程油膜法测分子直径的原理是什么油膜法测分子直径的原理是什么？本实验有哪些注意事项？本实验有哪些注意事项？如何测量油酸的体积和油膜的面积？如何测量油酸的体积和油膜的面积？小结问题问题1问题问题2问题问题3高二物理名师课程谢 谢 聆 听！