2018版高考物理一轮复习第十二章热学实验十三用油膜法估测分子的大小选修3_3170324143
实验十三：用油膜法估测分子的大小学生分组实验报告单
实验时间：年月日
班级
高二()班
姓名
学科
物理
实验名称
用油膜法估测分子的大小
实验目的
1.学会用油膜法估测油酸分子的大小.
2.理解间接测量微观量的原理和方法．
实验器材
盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔．
实验步骤
①取纯油酸1 mL，用500mL酒精稀释。
实验现象
及数据
滴数N
体积V/mL
格数n
分子直径/m
400
1.5
80
7.5×10－10
200
0.8
37
8.2×10－10
100
0的直径的数量级为10-10m。
教师评价
优秀\良好 或者 A++\ A+\ A
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；
③在盛水盘中装入一定深度的蒸馏水，并在水面上轻撒上一层痱子粉。
④在水盘中央滴一滴油酸酒精溶液，到油膜面积不再扩大时，用一块玻璃板盖在盛水盘上，用彩笔描出油膜的轮廓图；
⑤将绘有油膜轮廓玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内正方形的个数 【方法】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。
高考物理一轮总复习 第十三章 热学 实验课 用油膜法估测分子的大小课件
答案：(1)ANV
VA (2)NXa2
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2．在“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每 104 mL 溶液中有纯油酸 6 mL，用注射器测得 1 mL 上述溶液为 75 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，用彩笔在玻璃板上描出油 膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形小格 的边长为 1 cm.
答案：(1)112(112～118 都可) 8.00×10－6 7.15×10－10(7.15×10－10～6.78×10－10 都可)
(2)B
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3．(2019 届连云港摸底)测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法． (1)在“用油膜法估测分子大小”的实验中，用移液管量取 0.25 mL 油酸，倒入 标注 250 mL 的容量瓶中，再加入酒精后得到 250 mL 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 1 mL 的刻度，再用滴管 取配好的油酸溶液，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，如图甲所示．坐 标格的正方形大小为 2 cm×2 cm.由图可以估算出油膜的面积是________cm2，由此 估算出油酸分子的直径是________m(保留 1 位有效数字)．
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解析：(1)用“油膜法估测分子的大小”实验步骤为配制油酸酒精溶液→测定一 滴油酸酒精溶液的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→ 计算分子直径．很显然操作先后顺序排列应是 dacb.
18届高考物理一轮总复习热学实验用油膜法估测分子的大小课件(选修3_3)
• 3．误差原因 •个方 面： • 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．
•考点 实验考查
1．实验操作时要先配置油酸酒精溶液，然后再利用量筒测量并计算每滴油酸 酒精溶液的体积． V 2．油酸酒精溶液分子在水面上形成的油膜面积，用 d＝ S 计算出油膜的厚度， 此时 d 即为油酸分子的直径．
2．实验注意事项 1 (1)油酸酒精溶液的浓度应小于500. (2)痱子粉的用量不要太大，并从盘中央加入，使粉自动扩散至均匀． (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，应多滴几毫升，数出对应的滴数，这样求平均值误差减小． (4)浅盘里水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的 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，大于半个的算一个．
• (1)上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完整的，请指出： • ① ___________________________________________________ ____. • ② ___________________________________________________ ___. • (2)上述实验步骤的合理顺序是________．
－6 1 × 10 V 故每滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为 V0＝Nρ＝ 50 ×0.06% m3＝1.2×10－11
m3. (3)把油酸薄膜的厚度视为油酸分子的直径，可估算出油酸分子的直径为 d＝
－11 V0 1.2×10 －10 ＝ m. －2m≈2.3×10 S 5.13×10
2018届高考物理一轮总复习 热学 实验 用油膜法估测分子的大小课后提能演练(选修3-3)
实验用油膜法估测分子的大小1．(多选)“用油膜法估测分子的大小”的实验的依据是( )A．将油膜看成单分子油膜B．不考虑各油分子间的间隙C．考虑了各油分子间的间隙D．将油膜分子看成球形【答案】ABD2．(多选)某学生在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，计算结果明显偏大，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．求每滴溶液体积时，1 mL的溶液的滴数多计了10滴【答案】AC3．(2017届邵阳检测)关于用“油膜法估测油酸分子的大小”的实验，下列说法中正确的是( )A．处理数据时将一滴油酸酒精溶液的体积除以油膜面积就算得油酸分子的直径B．实验时先将一滴油酸酒精溶液滴入水面，再把痱子粉洒在水面上C．实验中数油膜轮廓内的正方形格数时，不足一格的应全部舍去D．单分子油膜的厚度被认为等于油分子的直径【答案】D4．在“用单分子油膜估测分子大小”实验中，(1)某同学操作步骤如下：①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液；②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积．改正其中的错误：________________________________________________________ ________________________________________________________________________(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10－3 mL，其形成的油膜面积为40 cm2，则估测出油酸分子的直径为________ m.【答案】(1)②在量筒中滴入N滴溶液③在水面上先撒上痱子粉(2)1.2×10－9【解析】 (1)②由于一滴溶液的体积太小，直接测量时相对误差太大，应用微小量累积法减小测量误差．③液面上不撒痱子粉时，滴入的油酸酒精溶液在酒精挥发后剩余的油膜不能形成一块完整的油膜，油膜间的缝隙会造成测量误差增大甚至实验失败．(2)由油膜的体积等于一滴油酸酒精溶液内纯油酸的体积可得d＝VS＝4.8×10－3×10－6×0.10%40×10－4m＝1.2×10－9 m.5．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，已知一滴溶液中油酸的体积为V油酸，配制的油酸溶液中，纯油酸与溶液体积之比为1∶5 000,1 mL溶液滴25滴，那么1滴溶液的体积是________mL，所以1滴溶液中油酸的体积为V油酸＝________cm3.若实验中测得结果如下表所示，请根据所给数据填写出空白处的数值，并与公认的油酸分子直径d0＝1.12×10－10m 作比较，判断此实验是否符合数量级的要求：________.1．42×10－8 1.51×10－10符合要求【解析】由题给条件得，1滴溶液的体积V溶液＝125 mL＝4×10－2 mL，因为V油酸V溶液＝15 000，故1滴溶液中油酸的体积为V油酸＝15 000V溶液＝15 000×125cm3＝8×10－6 cm3据此算得3次测得d的结果分别为：1.50×10－8cm,1.62×10－8cm,1.42×10－8 cmd的平均值：d＝d1＋d2＋d33≈1.51×10－10 m这与公认值的数量级相吻合，故本次估测数值符合数量级的要求．6．用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有：浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、分度值为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．(1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤CA．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 ；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 .(2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的直径大小____________(单位：cm)． 【答案】见解析【解析】(1)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)1滴油酸溶液中含有的油酸体积为0.05%N mL ，向浅盘中共滴入油酸的体积V ＝0.05%n Ncm 3，所以单个油酸分子的直径为d ＝V S＝0.05%n NS.。
高考母题解读(十二)选修3-3热学3“用油膜法估测分子的大小”实验.docx
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母题3 “用油膜法估测分子的大小”实验【方法归纳】“用油膜法估测分子的大小”实验是把液体中油酸分子看做紧密排列的小球，把油膜厚度看做分子直径。
典例3 (2011江苏物理卷第12题A(3)) (3)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M=0.283kg ·mol -1，密度ρ=0.895×103kg ·m -3.若100滴油酸的体积为1ml ，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少？(取N A =6.02×1023mol -1.球的体积V 与直径D 的关系为316V D π=，结果保留一位有效数字)【针对训练题精选解析】1（2011上海物理第27题）在“用单分子油膜估测分子大小”实验中，(1)某同学操作步骤如下：①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液；②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定； ④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积。
改正其中的错误：(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10-3mL，其形成的油膜面积为40cm2，则估测出油酸分子的直径为m。
【解析】一滴体积为4.8×10-3mL的溶液，纯油酸体积为V=4.8×10-3mL×0.10%=4.8×10-6mL=4.8×10-12m3，油膜面积为S=40cm2=40×10-4m2。
估测出油酸分子的直径为d=V/S=1.2×10-9m。
2018版高考物理一轮总复习课件-实验13 用油膜法估测分子的大小 (共24张PPT)
物 理
提高效率 ·创造未来 ·铸就辉煌
选考部分
选修3-3
第十四章 热学
实验13 用油膜法估测分子的大小
栏 目 导 航
抓知识点
1
抓重难点
2
1
抓知识点
用心研读
领悟细微深处
1.实验原理与操作
2．数据处理与分析 (1)数据处理 ①将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标板上，算出油酸薄膜的面积． ②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，然后根据纯油酸 V 的体积 V 和薄膜的面积 S，算出油酸薄膜的厚度 d＝ ，即为油酸分子的直径．比较 S 算出的分子直径，看其数量级是否为 10－10 m，若不是 10－10 m 需重做实验．
酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格 的边长为1 cm，试求： (1)油酸膜的面积； (2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积； (3)油酸分子的直径．
【解析】 (1)根据图形，数得格子数为 129 个，那么油酸膜的面积是 S＝129×1 cm2＝129 cm2. 1 (2)根据已知条件可知， 1 mL 溶液中有 75 滴，1 滴溶液的体积是 mL.又已知每 75 104 mL 溶液中有纯油酸 6 mL，一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是 1 6× 75 V＝ mL＝8×10－6 mL. 4 10 (3)油酸分子的直径为
___________________________________________________________. (3)如图所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤，将
它们按操作先后顺序排列应是________(用字母符号表示)．
答案：(1)量筒、痱子粉或细石膏粉、坐标纸
人教版2018最新版本高考物理一轮复习_选修3-3_热学_实验_用油膜法测量分子的大小PPT课件
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• • •ຫໍສະໝຸດ 33 23
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解析
根据纯油酸的体积 V 和油膜面积 S，可计算出油膜的厚
V 度 L，把油膜厚度 L 视为油酸分子的直径，则 d＝ S ，每滴油酸 1 酒精溶液的体积是 cm3， 而 1 cm3 的油酸溶于酒精， 制成 300 50 cm3 的油酸酒精溶液，则一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积 1 1 是 V＝ × cm3，则根据题目要求保留一位有效数字可知 300 50 油酸分子的直径为 5×10
＝129×1 cm2＝129 cm2 (2)根据已知条件可知，1 mL 溶液中有 75 滴，1 滴溶液的体积 1 是 mL.又已知每 104 mL 溶液中有纯油酸 6 mL， 一滴油酸酒 75 1 6× 75 精溶液中纯油酸的体积是 V＝ mL＝8×10－6mL 4 10
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(3)油酸分子的直径为 V 8×10 d＝ S ＝ 129
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图1
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0.6 1 (2)一滴纯油酸的体积 V＝ × mL＝7.5×10－12m3 1 000 80
－12 V 7.5×10 －10 • 油酸分子直径 d＝ S ＝ m ≈ 6.6 × 10 m. －4 114×10 －10 •
(3) 让油膜尽可能散开，是为了让油膜在水面上形成单分子油 膜．
－10
•
－10
m.
实验用油膜法估测分子的大小
THANK YOU!
酸 6 mL，715 mL 溶液中纯油酸的体积是 V＝6×107415 mL ＝8×10－6 mL.
(3)油酸分子的直径为 d＝VS＝8×12160－6 cm≈6.3× 10－10 m.
【答案】(1)126 cm2 (2)8×10－6 mL (3)6.3×10－10 m
【巩固基础】 *1．“用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是 ( ABD ) A．将油酸形成的膜看成单分子油膜 B．不考虑各油酸分子间的间隙 C．考虑了各油酸分子间的间隙 D．将油酸分子看成球形
小的实验中，将油酸溶于酒精，
其浓度为每104 mL溶液中有6mL
油酸，用注射器测得1 mL上述
溶液有75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， 用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标 纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边 长为1 cm，试求：
(1)油酸膜的面积是多少cm2?
【解析】本题考查的是用油膜法测分子直径，意在 考查学生对单分子油膜的理解和粗略估算能力．本实验 中为了使油膜不分裂成几块，需在水面上均匀撒上痱子 粉；由于本实验只是一种估算，在数油膜所覆盖的坐标 格数时，大于半个格的算一个格，少于半个格的舍去； 油酸溶液在水面上充分扩散后形成一层单分子油膜，油 膜厚度可看成分子直径，由题意可知，油酸溶液的浓度
【解析】“用油膜法估测分子的大小”的原理是将 一滴油酸(体积为 V)滴入水中，使之形成一层单分子油 膜，成为一个一个单层排列的球形体．显然球形体的直 径即为单分子油膜的厚度 d.假设单分子油膜的面积为
S，必然有 d＝VS. 所以“用油膜法估测分子的大小”实验的科学依
据是 A、B、D.
高考物理一轮复习 第十二章 热学 实验12 用油膜法估测分子的大小课件
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图甲所示形状的一层纯油酸单分子薄膜．如图乙所示， 实验中如果测算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，即d＝VS.
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三、实验器材 (1)油酸酒精溶液若干毫升，体积配比为1∶200. (2)注射器或滴管1支．
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(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V，根据一滴油酸的体积V和其形成的薄膜的面
积S，算出油酸薄膜的厚度d＝
V S
，即为油酸分子的大
小．比较算出的分子大小，看其数量级是否为10－10 m.
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五、注意事项 1．实验前，必须将所有的实验用具擦洗干净．实验时， 吸取油酸、酒精和油酸酒精溶液的滴管不能混用，否则会增 大实验误差． 2．油酸酒精溶液中油酸与酒精的体积比以1∶200为宜． 3．浅盘里的水面离盘口面的距离应较小，并要水平放 置，以便准确地画出油酸薄膜的形状，画线时视线应与板面 垂直．
(3)量筒1个． (4)浅盘1个，规格为30 cm×40 cm. (5)玻璃板1块(面积大于30 cm×40 cm)，坐标纸． (6)彩色水笔1支． (7)痱子粉(或石膏粉)1盒． (8)清水若干升． 四、实验步骤 (1)配制油酸酒精溶液，把1 mL的油酸溶于酒精中， 制成200 mL的油酸酒精溶液．
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解析：(1)分子直径d＝
V S
，计算出的结果明显偏大，
若油酸未完全散开，面积偏小，直径偏大，A正确；若
油酸中含有大量酒精，会使油膜面积偏大，直径偏小，
B错误；若计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方
高考物理用油膜法估测分子的大小
制好，只滴1滴.
注意事项 (4) 计算油膜面积时，以坐标纸上方格的数目 来计算(边长1cm) . 不足半个的舍去， 多于半个的算1个 .
Hale Waihona Puke 训练 将1cm3的油酸溶于酒精，制成500cm3的酒精 油酸溶液. 该酒精油酸溶液40滴的体积为1cm3，
现取1滴溶液滴在水面上，随着酒精溶于水，油
酸在水面上形成单分子油膜层，油膜面积0.4m2, 由此估算油酸分子直径。
1.25X10-10m
训练
用“油膜法”可以估测分子的大小：滴入盛水培 养皿中的油酸溶液所含纯油酸体积为4.0×10－6ｍＬ,
将培养皿水平放在边长1cm的
方格纸上,水面上散开的油膜 轮廓如图所示,该油膜面积为 Ｓ＝ ______cm２,由此可以估算 82 油酸分子直径约 ｄ＝____________ 4.9X10-10 ｍ．
实验步骤
(1)在方盘中盛入适量的水(约2cm深)，使
水处于稳定状态.
(2)用注射器(或胶头滴管)取事先配好的酒 精油酸溶液，逐滴滴入量筒，记下量筒中 滴入1 mL溶液所需加入溶液的滴数；
实验步骤 (3)将痱子粉均匀地撒在水面上. (4)用注射器(或胶头滴管)靠近水面将一滴酒 精油酸溶液滴在水面上. (5)待油酸膜的面积稳定后，把玻璃板放在方盘
上，用笔描绘出油膜的形状.
注意事项
(1) 实验前应检查方盘是否干净，如果有油渍则
导致实验无法完成. (2) 方盘中的水应保持稳定状态，最好静置一段 时间. 痱子粉均匀撒在水 面上.
注意事项 (3) 向水面滴酒精油酸溶液时，针尖应竖直、靠 近水面，如果离水面太高，可能无法形成油膜.
最好在1 cm左右. 滴酒精油酸溶液时要注意控
实验目的
高考物理一轮复习 第12章 热学 实验17 用油膜法估测分子大小教案(含解析)
实验十七 用油膜法估测分子大小一、实验目的1．估测油酸分子的大小。
2．学会间接测量微观量的原理和方法。
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，并很快挥发，在水面上形成如图甲所示形状的一层纯油酸薄膜。
如果算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。
用V 表示一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积，用S 表示单分子油膜的面积，用d 表示分子的直径，如图乙所示，则d ＝V S。
甲 乙三、实验器材盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。
四、实验步骤1．用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以免给实验带来误差。
2．配制油酸酒精溶液，取纯油酸1 mL ，注入500 mL 的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500 mL 刻度线为止，摇动容量瓶，使油酸充分溶解在酒精中，这样就得到了500 mL 含1 mL 纯油酸的油酸酒精溶液。
3．用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积V n 时的滴数n 。
4．根据V 0＝V n n算出每滴油酸酒精溶液的体积V 0。
5．向浅盘里倒入约2 cm 深的水，并将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上。
6．用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上。
7．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上。
8．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)。
9．根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V ，并代入公式d ＝V S算出油酸薄膜的厚度d 。
10．重复以上实验步骤，多测几次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子直径的大小。
高2021届高2018级高三物理一轮复习课件13-1-4-实验：用油膜法估测分子的大小
去 ,多于半个的算一个。
@《创新设计》
目录
实验基础梳理
2.数据处理与误差分析
(1)数据处理
①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。方法是计算轮廓范围内正方形
解析 用油膜法估测分子直径时,需使油酸在水面上形成单分子层油膜,为使油酸尽可 能地散开,将油酸用酒精稀释。根据V＝Sd,要求得分子的直径d,则需要测出油膜面积,以 及一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积,这样需要测出一滴油酸酒精溶液的体积,其方法 可用累积法,即1 mL油酸酒精溶液的滴数。
6
@《创新设计》
解析 实验时先将痱子粉撒在水面上,再把一滴油酸酒精溶液滴入水面, 选项 C 错误;处理数据时,先计算出一滴油酸酒精溶液中所含有的纯油酸体积, 再将该体积除以油膜面积就算得油酸分子的直径,选项 D 错误。
答案 ABE
8
@《创新设计》
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多维训练
2.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,有下列实验步骤: ①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm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 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。 完成下列填空: (1)上述步骤中,正确的顺序是_____④__①__②__⑤__③_______。(填写步骤前面的数字) (2)将1 cm3的油酸溶于酒精,制成300 cm3的油酸酒精溶液,测得1 cm3的油酸酒精溶 液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是0.13 m2。 由此估算出油酸分子的直径为______5_×_1_0_－m1。0 (结果保留1位有效数字)
高考物理一轮复习 第12章 热学 实验17 用油膜法估测分子大小教案(含解析)-人教版高三全册物理教
实验十七 用油膜法估测分子大小一、实验目的1．估测油酸分子的大小。
2．学会间接测量微观量的原理和方法。
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，并很快挥发，在水面上形成如图甲所示形状的一层纯油酸薄膜。
如果算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。
用V 表示一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积，用S 表示单分子油膜的面积，用d 表示分子的直径，如图乙所示，则d ＝VS。
甲 乙三、实验器材盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。
四、实验步骤1．用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以免给实验带来误差。
2．配制油酸酒精溶液，取纯油酸1 mL ，注入500 mL 的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500 mL 刻度线为止，摇动容量瓶，使油酸充分溶解在酒精中，这样就得到了500 mL 含1 mL 纯油酸的油酸酒精溶液。
3．用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积V n 时的滴数n 。
4．根据V 0＝V n n算出每滴油酸酒精溶液的体积V 0。
5．向浅盘里倒入约2 cm 深的水，并将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上。
6．用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上。
7．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上。
8．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)。
9．根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V ，并代入公式d ＝V S算出油酸薄膜的厚度d 。
10．重复以上实验步骤，多测几次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子直径的大小。
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实验十三 用油膜法估测分子的大小突破点(一) 实验原理与操作[典例1] (2017·南宁模拟)“用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下：A ．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，再根据方格的边长求出油酸膜的面积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2 cm 深的水。
D ．用公式d ＝V S，求出薄膜厚度，即油酸分子直径的大小。
E ．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 。
(1)上述步骤中有步骤遗漏或不完整的，请指出：①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
(2)上述实验步骤的合理顺序是________。
(3)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是________。
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[解析](1)①C 步骤中，要在水面上均匀撒上痱子粉或细石膏粉。
②实验时，还需要：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，记下量筒内增加一定体积时液滴的数目。
(2)实验步骤的合理顺序是CFBAED 。
(3)由d ＝V S 可知，测量结果偏大有两个原因，一是体积比正常值偏大，二是面积比正常值偏小，故可能正确的说法是A 、C 、D 。
[答案] 见解析 (2)CFBAED (3) ACD[集训冲关]1．采用油膜法估测分子的直径，需要测量的物理量是( )A ．1滴油酸的质量和它的密度B ．1滴油酸的体积和它的密度C ．1滴油酸的体积和它散成油膜的最大面积D ．所散成的油膜的厚度和它的密度解析：选C 据油膜法测分子直径的原理d ＝V S，只需测量1滴油酸的体积和它形成的单分子油膜的最大面积即可，故C 正确。
2．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中：某同学操作步骤如下：①取一定量的无水酒精和油酸，配制成一定浓度的油酸酒精溶液；②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴溶液，待散开稳定；④在蒸发皿上覆盖玻璃板，描出油酸薄膜形状，用透明方格纸测量油酸薄膜的面积。
请指出错误或有遗漏的步骤，并改正其错误：错误的步骤：__________________________________；有遗漏的步骤：________________________________。
解析：②由于一滴溶液的体积太小，直接测量时，相对误差太大，应用微小量累积法减小测量误差；③液面上不撒痱子粉时，滴入的油酸酒精溶液挥发后剩余的油膜不能形成一块完整的油膜，油膜间的缝隙会造成测量误差增大甚至实验失败。
答案：见解析突破点(二) 数据处理与误差分析[典例2] 油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL 油酸酒精溶液中有油酸 mL ，现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1 mL ，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜的形状如图所示。
若每一小方格的边长为25 mm ，试问：(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为________模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为_______油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的________。
图中油酸膜的面积为________m 2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________m 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)(2)某同学在实验过程中，在距水面约2 cm 的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，实验时观察到，油膜的面积先扩张后又收缩了一些，这是为什么呢？请写出你分析的原因：_______________________________________________________ ________________________________________________________________________。
[解析] (1)油膜面积约占70小格，面积约为S ＝70×25×25×10－6 m 2≈×10－2 m 2，一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为V ＝150×错误!×10－6 m 3＝×10－11 m 3， 油酸分子的直径约等于油膜的厚度 d ＝V S＝错误! m≈×10－10 m 。
(2)略。
[答案] (1)球体 单分子 直径 ×10－2 ×10－11 ×10－10 (2)主要有两个原因：①水面受到落下的油酸酒精溶液的冲击，先陷下后又恢复水平，因此油膜的面积扩张；②油酸酒精溶液中的酒精挥发，使液面收缩[集训冲关]3．(多选)(2017·九江模拟)某学生在“用油膜法估测分子大小”的实验中，计算结果明显偏大，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 ．求每滴溶液体积时，1 mL 的溶液的滴数多计了10滴解析：选AC 用油膜法估测分子直径，是利用油酸的体积与形成的单分子油膜面积的比值来估算分子直径，分子直径值明显偏大可能的原因：一是油酸体积测量值偏大；二是油膜面积测量值偏小，油酸未完全散开和舍去不足一格的方格均会造成油膜面积测量值偏小，故A 、C 正确；油酸中酒精更易溶于水，故不会产生影响，B 错误；D 项中计算每滴溶液中所含油酸的体积偏小，会使分子直径估算值偏小，D 错误。
4．(2017·银川质检)在“用油膜法估测分子的大小”实验中，用a mL 的纯油酸配制成b mL 的油酸酒精溶液，再用滴管取1 mL 油酸酒精溶液，让其自然滴出，共n 滴。
现在让其中一滴落到盛水的浅盘内，待油膜充分展开后，测得油膜的面积为S cm 2，则：(1)估算出油酸分子的直径大小是________ cm 。
(2)用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油滴的________。
A ．摩尔质量B ．摩尔体积C ．质量D ．体积解析：(1)油酸酒精溶液的浓度为a b ，一滴油酸酒精溶液的体积为 1n mL ，一滴油酸酒精溶液含纯油酸 abn mL ，则油酸分子的直径大小为d ＝a bSncm 。
(2)设一个油酸分子体积为V ，则V ＝43π⎝ ⎛⎭⎪⎫d 23，由 N A ＝V mol V可知，要测定阿伏加德罗常数，还需知道油滴的摩尔体积，故B 正确。
答案：(1)a bSn(2)B 5．(2017·连云港摸底)测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法。
(1)在“用油膜法估测分子大小”的实验中，用移液管量取 mL 油酸，倒入标注250 mL 的容量瓶中，再加入酒精后得到250 mL 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1 mL 的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，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(甲)所示。
坐标格的正方形大小为2 cm×2 cm。
由图可以估算出油膜的面积是________cm 2，由此估算出油酸分子的直径是________m(保留一位有效数字)。
(2)如图(乙)是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片。
这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为×10－8 m 的圆周而组成的。
由此可以估算出铁原子的直径约为________m(结果保留两位有效数字)。
解析：(1)数油膜所占的正方形格数，大于半格的算一格，小于半格的舍去，得到油膜的面积S ＝格数×2 cm×2 cm＝256 cm 2。
溶液浓度为11 000，每滴溶液体积为1100 mL,2滴溶液中所含油酸体积为V ＝2×10－5 cm 3。
油膜厚度即油酸分子的直径是d ＝V S ≈8×10－10 m 。
(2)直径为×10－8 m 的圆周周长为D ＝πd ≈×10－8 m ，可以估算出铁原子的直径约为d ′＝错误! m≈×10－10 m 。
答案：(1)256 8×10－10 (2)×10－106.(2017·南阳质检)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每104mL 溶液中有6 mL 油酸。
用注射器测得1mL 上述溶液有75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，用彩笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和大小如图所示，坐标中正方形方格的边长为1 cm ，求：(1)油酸膜的面积；(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积；(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径。
解析：(1)根据题图，数得格子数为131个，那么油膜面积是S ＝131×1 cm 2＝131 cm 2。
(2)根据已知条件可知，1 mL 溶液中有75滴，1滴溶液的体积是 175mL 。
又已知每104 mL 溶液中有纯油酸6 mL ，一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是V ＝6104×175mL ＝8×10－6 mL 。
(3)油酸分子的直径为 d ＝V S ＝8×10－6131cm≈×10－10 m 。
答案：(1)131 cm 2 (2)8×10－6 mL (3)×10－10 m[真题集训·章末验收] 高考真题集中演练——把脉命题规律和趋势1．(2016·全国乙卷)(1)(多选)关于热力学定律，下列说法正确的是( )A ．气体吸热后温度一定升高B ．对气体做功可以改变其内能C ．理想气体等压膨胀过程一定放热D ．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体E ．如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡(2)在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强，两压强差Δp 与气泡半径r之间的关系为Δp ＝2σr，其中σ＝ N/m 。