高考物理一轮复习资料 3－3.3 实验：用油膜法估测分子的大小课件 沪科.ppt

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1、 一、实验目的一、实验目的 1.估测油酸分子的大小。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。学习间接测量微观量的原理和方法。学案学案3 实验：用油膜法估测分子的大小实验：用油膜法估测分子的大小 二、实验原理二、实验原理 实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的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，在水面上形成如图挥发，在水面上形成如图(甲甲)所示形状的一层纯油酸

2、薄膜。如果再测出一定所示形状的一层纯油酸薄膜。如果再测出一定体积的油酸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。体积的油酸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。用用V表示一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积，用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，表示单分子油膜的面积，用用d表示分子的直径，则表示分子的直径，则d=V/S。2021/8/11 星期三1 三、实验器材三、实验器材 油酸、酒精、浅盘、痱子粉油酸、酒精、浅盘、痱子粉(石膏粉石膏粉)、量筒、量筒(两个两个)、滴管、滴管(或注射器或注射器)、大、大玻璃板、彩笔、坐标纸。玻璃板、彩笔、坐

3、标纸。四、实验步骤四、实验步骤 1.配制油酸酒精溶液。取配制油酸酒精溶液。取1 mL(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成的油酸溶于酒精中，制成200 mL的油的油酸酒精溶液。酸酒精溶液。2.往边长约为往边长约为30 cm 40 cm的浅盘中倒入约的浅盘中倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉或石深的水，然后将痱子粉或石膏粉薄而均匀地撒在水面上。膏粉薄而均匀地撒在水面上。3.用滴管用滴管(或注射器或注射器)向量筒中滴入几滴油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰向量筒中滴入几滴油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为好为1 mL，算出每滴油酸酒精溶液所含的油酸体积，算出每滴油酸酒精溶液所含的油酸体积V0=(1/

4、n)mL。4.用滴管用滴管(或注射器或注射器)向水面上滴入一滴油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢向水面上滴入一滴油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成单分子油膜。散开，形成单分子油膜。5.待油酸薄膜形状稳定后，将一块较大的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸待油酸薄膜形状稳定后，将一块较大的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。薄膜的形状画在玻璃板上。6.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。求面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。求面积时，以坐标纸上边长为积时，以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位，数出轮廓内正方形的个数，不的正方形

5、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。足半个的舍去，多于半个的算一个。2021/8/11 星期三2 7.根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积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；据一；据一滴油酸的体积滴油酸的体积V和薄膜的面积和薄膜的面积S，算出油酸薄膜的厚度，算出油酸薄膜的厚度d=V/S，即为油酸，即为油酸分子直径的大小。比较算出的分子直径大小，看其数量级分子直径的大小。比较算出的分子直径大小，看其数量级(m为单位为单位)是否是否为为10-10 m，若不是，若不是10-10 m须重做实验。须重做实验。五、注意事项五、注意事项 1.实验

6、前，必须将所有的实验用具擦洗干净。实验时，吸取油酸、实验前，必须将所有的实验用具擦洗干净。实验时，吸取油酸、酒精和溶液的滴管酒精和溶液的滴管(或注射器或注射器)要分别用，不能混用，否则会增大实验误要分别用，不能混用，否则会增大实验误差。差。2.油酸酒精溶液的浓度应小于油酸酒精溶液的浓度应小于(1/1 000)为宜，配制好后，不要长时为宜，配制好后，不要长时间放置，以免浓度改变。间放置，以免浓度改变。3.测测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，应多滴几毫升，数出对应的滴数，这样求得的平均值误应为整毫升数，应多

7、滴几毫升，数出对应的滴数，这样求得的平均值误差较小。差较小。4.浅盘里水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画浅盘里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。出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直。2021/8/11 星期三3 5.痱子粉的用量不要太多，否则不易成功，撒完后，不要痱子粉的用量不要太多，否则不易成功，撒完后，不要触动盘中的水。触动盘中的水。6.滴油酸溶液的滴口应在离水面滴油酸溶液的滴口应在离水面1 cm之内，否则油膜难以之内，否则油膜难以形成。形成。7.要待油膜形状稳定后，再画轮廓。要待油膜形状稳定后，再画轮廓。8.运用数格子

8、法测油膜面积。多于半个的算一个，少于半运用数格子法测油膜面积。多于半个的算一个，少于半个的舍去。这种方法所取方格的单位越小，计算的面积误差越个的舍去。这种方法所取方格的单位越小，计算的面积误差越小。小。六、误差分析六、误差分析 本实验的误差主要来自以下两个方面：本实验的误差主要来自以下两个方面：1.纯油酸体积的计算误差。纯油酸体积的计算误差。2.油膜面积的测量误差。油膜面积的测量误差。(1)油膜形状的画线误差。油膜形状的画线误差。(2)数格子法本身是一种估算的方法，自然带来误差。数格子法本身是一种估算的方法，自然带来误差。2021/8/11 星期三4考点考点1 油膜法测分子直径油膜法测分子直径

9、【例【例1】“用油膜法估测分子的大小用油膜法估测分子的大小”的实验的方法及步骤如下：的实验的方法及步骤如下：向体积向体积V油油=1 mL的油酸中加酒精，直至总量达到的油酸中加酒精，直至总量达到V总总=500 mL；用注射器吸取用注射器吸取中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入当滴入n=100滴时，测得其体积恰好是滴时，测得其体积恰好是V0=1 mL；先往边长为先往边长为30 cm40 cm的浅盘里倒入的浅盘里倒入2 cm深的水，然后将均匀地撒在水面深的水，然后将均匀地撒在水面 上；上；用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待

10、油酸薄膜形状稳定后，将事先准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；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；将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图 所示，数出轮廓范围内小方格的个数所示，数出轮廓范围内小方格的个数N，小方格，小方格 的边长的边长l=20 mm。根据以上信息，回答下列问题：根据以上信息，回答下列问题：(1)步骤步骤中应填写：中应填写：_；(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V 是是 _mL；(3)油酸分子直径是油

11、酸分子直径是_ m。2021/8/11 星期三5 【解析】【解析】(1)为了显示单分子油膜的形状，需要为了显示单分子油膜的形状，需要在水面上撒痱子粉或石膏粉。在水面上撒痱子粉或石膏粉。(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V=V0V油油/(nV总总)=(1/100)(1/500)mL=210-5 mL。(3)根据大于半个方格的算一个，小于半个方格根据大于半个方格的算一个，小于半个方格的舍去，油膜形状占据的方格数大约为的舍去，油膜形状占据的方格数大约为115个，故面个，故面积积S=1152020 mm2=4.6104 mm2 油酸分子直径油酸分子直径d=V/S=210-

12、5103/4.6104 mm4.310-7 mm=4.310-10 m。2021/8/11 星期三6 1在在“用油膜法估测分子的大小用油膜法估测分子的大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每每104 mL溶液中含有纯油酸溶液中含有纯油酸6 mL，用注射器测得，用注射器测得1 mL上述溶液为上述溶液为75滴，滴，把把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描绘出油酸膜的轮廓形状，再把玻璃板放在坐标纸上，用笔在玻璃板上描绘出油酸膜的轮廓形状，再把玻璃板放在坐标纸上，其

13、形状和尺寸如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为其形状和尺寸如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为1 cm，试求：，试求：(1)油酸膜的面积是油酸膜的面积是_cm2；(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 _mL；(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径是按以上实验数据估测出油酸分子的直径是 _m。(2),(3)两问答案保留一两问答案保留一 位有效数字位有效数字110 810-6 710-102021/8/11 星期三7考点考点2 阿伏伽德罗常数的测定阿伏伽德罗常数的测定【例【例2】在】在“用油膜法估测分子的大小用油膜法估测分子的大小”的实验中，所用的油酸酒

14、精溶液的的实验中，所用的油酸酒精溶液的浓浓 度为每度为每1 000 mL溶液中有纯油酸溶液中有纯油酸0.6 mL，用注射器测得，用注射器测得1 mL上述溶液上述溶液 为为80滴，把滴，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所示，图中正方形方格的边开，测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形方格的边 长为长为1 cm。(1)实验中为什么要让油膜尽可能散开？实验中为什么要让油膜尽可能散开？(2)实验测出油酸分子的直径是多少？实验测出油酸分子的直径是多少？(结果结果 保留两位有效数字保留两位有

15、效数字)(3)如果已知体积为如果已知体积为V的一滴油在水面上散开的一滴油在水面上散开 形成的单分子油膜的面积为形成的单分子油膜的面积为S，这种油的，这种油的 密度为密度为，摩尔质量为，摩尔质量为M，试写出阿伏伽，试写出阿伏伽 德罗常量的表达式。德罗常量的表达式。2021/8/11 星期三8 【解析【解析】(1)为使油酸在水面上形成单分子油膜。为使油酸在水面上形成单分子油膜。(2)由题图可知油膜覆盖方格数约为由题图可知油膜覆盖方格数约为120个，设油酸分子的直径为个，设油酸分子的直径为d，则有，则有(1/80)(0.6/1 000)10-6=120110-4d，解得，解得d6.310-10 m。

16、(3)设阿伏伽德罗常量为设阿伏伽德罗常量为NA 每个分子的体积为每个分子的体积为V0=(1/6)(V/S)3 由由NA V0=M得得NA=6MS3/(V3)。2利用油膜法可以粗略测定分子的大小和阿伏伽德罗常数，如利用油膜法可以粗略测定分子的大小和阿伏伽德罗常数，如果已知体积为果已知体积为V的一个油滴在水面上散开形成的单分子油膜的一个油滴在水面上散开形成的单分子油膜的面积为的面积为S，求这种油分子的直径表达式；如果这种油的摩尔，求这种油分子的直径表达式；如果这种油的摩尔质量为质量为M，密度为，密度为，再写出阿伏伽德罗常数的表达式。，再写出阿伏伽德罗常数的表达式。【答案】【答案】d=V/S NA=6MS3/(V3)2021/8/11 星期三92021/8/11 星期三10