2019_2020学年高中物理第1章分子动理论第2节测量分子的大小课件粤教版选修3_3

2．(2017年郑州三模)在“用油膜法估测分子大小”的实验 中，将一滴油酸酒精溶液滴入事先撒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，随后把玻璃 板放在坐标纸上，其形状如图所示．坐标纸上正方形小方格的 边长为10 mm，该油膜的面积是________m2；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 1.2 mL，则油酸分子的直径为________m．(结果均保留2位有 效数字)
A．1 m3铜中所含的原子数为ρNμ A B．1 kg铜所含有的原子数目是ρNA C．一个铜原子所占的体积是ρNμ A D．一个铜原子的质量是NμA
【答案】B
[1
m3铜的质量为ρ
kg，物质的量为
ρ μ
mol，
故原子个数为N＝
ρ μ
×NA，故A正确；1
kg铜的物质的量为 μ1 ，
故含有的原子数目是
1 μ
3．由实验得到油酸分子大小的数量级是__1_0_－_1_0 __m．
在用油膜法测分子大小的实验中，把分子看成了怎样的模 型？
【答案】(1)看成小球；(2)小球紧密相挨；(3)小球间无空 隙．
用油膜法测定分子的大小
一、实验步骤 1．配制油酸酒精溶液． 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时的滴数，由此求出一滴油酸酒 精溶液的平均体积 V ．
(1)油酸膜的面积； (2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积； (3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径． 题眼直击：油膜法估测分子直径． 解题流程：
解析：(1)油膜轮廓包围方格数约 58 个，则油酸膜的面积 S ＝58×(20×10－3)2 m2＝2.32×10－2 m2．
(2)每滴溶液中含纯油酸的体积 V＝510×1604 mL＝1.2×10－5 mL． (3)油酸分子的直径 d＝VS＝1.22×.3120×－51×0－120－6 m≈5.2×10－10 m．
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．
7．洗净浅盘，擦去玻璃板上的油膜轮廓线，重复实验2～ 3次．
二、数据处理
项目
一滴油酸 油酸酒精 1 mL 溶液 酒精溶液 溶液浓度 的滴数
的体积
一滴溶液中 所含油
酸的体积 V
油膜 面积 S
×NA＝
NA μ
，故B错误；1
m3铜中所含的
原子数为
ρNμ A，故一个铜原子所占的体积是
ρN1 A＝
μ ρNA
，故C正
μ
确；铜的摩尔质量是μ
kg/mol，则一个铜原子的质量是
μ NA
，D
正确．本题选错误的，故选B．]
3．阿伏加德罗常数所表示的是( ) A．1 g物质内所含的分子数 B．单位体积的物质中所含的分子数 C．1 mol物质中所含的原子数 D．1 mol任何物质中所含的粒子数 【答案】D [由阿伏加德罗常数的定义可知D对，1 mol物 质中所含的原子数无普遍意义，C错．]
(1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C． A．用滴管将浓度为0.05%油酸酒精溶液一滴一滴地滴入 量筒中，记下滴入1 mL油酸酒精溶液时的滴数N B．将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度 为 0.05% 的 油 酸 酒 精 溶 液 ， 从 低 处 向 水 面 中 央 一 滴 一 滴 地 滴 入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止，记下 滴入的滴数n
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．计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处 理
C．计算油膜面积时，只数了完整的方格数 D．水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开 【答案】(1)NVaS (2)ACD
解析：(1)纯油酸的体积V′等于油酸酒精溶液的体积乘以 浓度，即V′＝Va，油滴面积为S，则分子直径大小的公式为d ＝VN′S ＝NVaS．
1．(2018年菏泽质检)在做“用油膜法估测分子的大小”的 实验时，所用的油酸酒精溶液的浓度为a，测量中，某位同学 测得如下数据：测得体积为V的油酸酒精溶液共有N滴；油滴 面积为S，则：
(1)用以上物理量的符号表示计算分子直径大小的公式为d ＝______．
(2)该同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比 较，发现自己所测数据偏大，则对出现这种结果的原因，下列 说法中可能正确的是______．
C．_______________________________________ D．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标 纸上边长为1 cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数， 算出油酸薄膜的面积S cm2 (2)用已给的和测得的物理量表示单个油膜分子的直径大小 ______．(单位：cm)
第二节 测量分子的大小
1．关于分子，下列说法正确的是( ) A．分子是组成物质的最小粒子 B．分子是保持物质化学性质的最小粒子 C．分子是保持物质物理性质的最小粒子 D．分子是假想的物质粒子 【答案】B
2．(2018年杭州名校联考)阿伏加德罗常数是NA，铜的摩 尔质量是μ kg/mol，铜的密度是ρ kg/m3，则下列说法不正确的 是( )
答案：(1)2.32×10－2 m2 (2)1.2×10－5 mL (3)5.2×10－10 m
【题后反思】明确油膜法测分子直径是把一滴油酸滴到水 面上，油酸在水面上散开形成单分子油膜．在计算分子大小 时，通常可以把分子看成是一个个弹性小球，这是一个近似模 型．通常认为油膜厚度等于油酸分子的直径，而油酸分子是一 个紧挨着一个整齐排列的，这是一种将问题简化处理的方法．
【答案】8.0×10－3 7.5×10－10
解析：由图所示可知，共有80个方格，油膜的面积 S＝80×0.01×0.01 m2＝8.0×10－3 m2 一滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积
V0＝η×Vn＝100.20×410.20 mL＝6×10－12 m3， 油酸分子直径为d＝VS＝68××1100－－132 m＝7.5×10－10 m．
3．向浅盘中倒入清水，在水面上轻轻而均匀地撒一层痱 子粉，在水面上用滴管滴一滴油酸酒精溶液．当油层不再扩 散，形状稳定时，就近似形成单分子油膜．
4．将玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油膜的形状描绘在玻 璃板上．
5．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S(求面积时以坐标纸上边长为1 cm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，多于半个的 算一个)．
(2)根据d＝ NVaS ，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，则计算时所用体积数值偏大，会导致计算 结果偏大，A正确；计算油膜面积时，错将不完整的方格作为 完整方格处理，则计算所用的面积S偏大，会导致计算结果偏 小，B错误；计算油膜面积时，只数了完整的方格数，则计算 所用的面积S偏小，会导致计算结果偏大，C正确；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，D正确．故选ACD．
6．本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数量级符 合要求即可．
特别提醒：油酸溶液需配制，记住浓度百分比．撒粉滴油 要均匀，算出油酸的体积．放板描图算面积，计算直径数量 级．
例1 用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材：浓 度为 0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1 mL 的 量筒、盛有适量清水的45×50 cm2浅盘、痱子粉、橡皮头滴 管、玻璃板、彩笔、坐标纸．
解析：(1)由步骤 D 提示即可得出，步骤 C 应该是：将玻 璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上．
(2)d＝VS＝1×10N－S6××01.00－54%×n m ＝0.0N5S%n×10－2 m＝0.0N5S%n cm． 答案：(1)见解析 (2)0.0N5S%n
例 2 在“用油膜法估测 分子的大小”的实验中，油酸酒精溶 液的浓度为每 104 mL 溶液中有纯油酸 6 mL.用注射器测得 1 mL 上述溶液中 有液滴 50 滴．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，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在 坐标纸上，其形状如图所示，坐标中正方形小方格的边长为 20 mm.求：
4．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，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦拭，再用清水 冲洗，这样做可保持盘的清洁．
5．从盘的中央加痱子粉，粉自动扩散至均匀，这是由于 以下两种因素所致：第一，加粉后水的表面张力系数变小，水 将粉粒拉开；第二，粉粒之间的排斥．这样做比将粉撒在水面 上的效果好．
1．实验原理 (1)理想化：认为油酸薄膜是由__单__层__分__子__紧密排列组成 的． (2)模型化：把油酸分子简化成__小__球____．
(3)估算：油膜的厚度就等于油酸分子的__直__径____，即 L＝ V __S______．
2 ． 实 验 器 材 ： 注 射 器 ( 或 滴 管 ) 、 ___量__筒______ 、 浅 盘 、 __玻__璃__板____、痱子粉或细石膏粉、水、酒精、油酸、彩笔、 __坐__标__纸____．
数值
分子的直径 d＝VS．
三、误差分析 用油膜法估测分子大小的实验误差主要来自： 1．油酸酒精溶液的实际浓度和理论值间存在偏差； 2．一滴油酸酒精溶液的实际体积和理论值间存在偏差； 3．油酸在水面上的实际分布情况和理想中的“均匀”“单 分子纯油酸层”间存在偏差； 4．采用“互补法”(不足半个舍去，多于半个的算一个)计 算获得的油膜面积与实际的油膜面积间存在偏差．
四、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，产生误差．油酸酒精溶液的浓度以小于1 0100为宜． 2．注射器针头(滴管)高出水面的高度应在 1 cm 之内，当 针头离水面很近(油酸未滴下之前)时，会发现针头下方的粉层 已被排开，这是由于针头中的酒精挥发所致，不影响实验效果． 3．待测油酸液面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓．扩 散后又收缩有两个原因：第一，水面受油酸液滴冲击凹陷后又 恢复；第二，酒精挥发后液面收缩．