（全國(guó)通用）高三物理復(fù)習(xí)能力提升 （題組扣點(diǎn)+課堂探究+高考模擬+練出高分）第8章 實(shí)驗(yàn)9 用油膜法估測(cè)分子的大小.doc

實(shí)驗(yàn)九用油膜法估測(cè)分子的大小考綱解讀1.學(xué)會(huì)用油膜法估測(cè)油酸分子的大小.2.理解間接測(cè)量微觀(guān)量的原理和方法基本實(shí)驗(yàn)要求1實(shí)驗(yàn)器材盛水淺盤(pán)、注射器(或滴管)、容量瓶、坐標(biāo)紙、玻璃板、痱子粉(或細(xì)石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩筆2實(shí)驗(yàn)步驟(1)用稀酒精溶液及清水清洗淺盤(pán)，充分洗去油污、粉塵，以免給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)誤差(2)配制油酸酒精溶液，取油酸1 ml，注入500 ml的容量瓶中，然后向容量瓶?jī)?nèi)注入酒精，直到液面達(dá)到500 ml刻度線(xiàn)為止，搖動(dòng)容量瓶，使油酸充分溶解在酒精中，這樣就得到了500 ml含1 ml純油酸的油酸酒精溶液(3)用注射器(或滴管)將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并記下量筒內(nèi)增加一定體積vn時(shí)的滴數(shù)n.(4)根據(jù)v0算出每滴油酸酒精溶液的體積v0.(5)向淺盤(pán)里倒入約2 cm深的水，并將痱子粉或細(xì)石膏粉均勻地撒在水面上(6)用注射器(或滴管)將一滴油酸酒精溶液滴在水面上(7)待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤(pán)上，并將油酸膜的形狀用彩筆畫(huà)在玻璃板上(8)將畫(huà)有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油酸薄膜的面積s(求面積時(shí)以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)為1 cm的正方形為單位計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè))(9)根據(jù)油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積v，并代入公式d算出油酸薄膜的厚度d.(10)重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟，多測(cè)幾次油酸薄膜厚度，并求平均值，即為油酸分子的大小規(guī)律方法總結(jié)1實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)采用使油酸在水面上形成一層單分子油膜的方法估測(cè)分子的大小當(dāng)把一滴用酒精稀釋過(guò)的油酸滴在水面上時(shí)，油酸就在水面上散開(kāi)，其中的酒精溶于水，并很快揮發(fā)，在水面上形成如實(shí)驗(yàn)原理圖甲所示形狀的一層純油酸薄膜如果算出一定體積的油酸在水面上形成的單分子油膜的面積，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純油酸的體積，用s表示單分子油膜的面積，用d表示分子的直徑，如實(shí)驗(yàn)原理圖乙所示，則：d.2數(shù)據(jù)處理根據(jù)上面記錄的數(shù)據(jù)，完成以下表格內(nèi)容.實(shí)驗(yàn)次數(shù)量筒內(nèi)增加1 ml溶液時(shí)的滴數(shù)輪廓內(nèi)的小格子數(shù)輪廓面積s12實(shí)驗(yàn)次數(shù)一滴純油酸的體積v分子的大小(m)平均值123.注意事項(xiàng)(1)注射器針頭高出水面的高度應(yīng)在1 cm之內(nèi)，當(dāng)針頭靠水面很近(油酸未滴下之前)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)針頭下方的粉層已被排開(kāi)，這是由于針頭中酒精揮發(fā)所致，不影響實(shí)驗(yàn)效果(2)待測(cè)油膜面擴(kuò)散后又會(huì)收縮，要在油膜面穩(wěn)定后再畫(huà)輪廓擴(kuò)散后又收縮有兩個(gè)原因：第一，水面受油酸液滴沖擊凹陷后又恢復(fù)；第二，酒精揮發(fā)后液面收縮(3)當(dāng)重做實(shí)驗(yàn)時(shí)，將水從盤(pán)的一側(cè)邊緣倒出，在這側(cè)邊緣會(huì)殘留油酸，可用少量酒精清洗，并用脫脂棉擦去再用清水沖洗，這樣做可保持盤(pán)的清潔(4)本實(shí)驗(yàn)只要求估算分子的大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)量級(jí)符合要求即可考點(diǎn)一對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟的考查例1(2011全國(guó)22)在“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，有下列實(shí)驗(yàn)步驟：往邊長(zhǎng)約為40 cm的淺盤(pán)里倒入約2 cm深的水，待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)定將畫(huà)有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計(jì)算出油膜的面積，根據(jù)油酸的體積和油膜面積計(jì)算出油酸分子直徑的大小用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內(nèi)每增加一定體積時(shí)的滴數(shù)，由此計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的體積將玻璃板放在淺盤(pán)上，然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上完成下列填空：(1)上述步驟中，正確的順序是_(填寫(xiě)步驟前面的數(shù)字)(2)將1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；測(cè)得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴現(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上，測(cè)得所形成的油膜的面積是0.13 m2.由此估算出油酸分子的直徑為_(kāi)m(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)解析(2)d m51010 m.答案(1)(2)51010突破訓(xùn)練1“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)要步驟如下：a將畫(huà)有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，數(shù)出輪廓內(nèi)的方格數(shù)(不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè))，再根據(jù)方格的邊長(zhǎng)求出油酸膜的面積s.b將一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤(pán)上，用彩筆將薄膜的形狀描畫(huà)在玻璃板上c用淺盤(pán)裝入約2 cm深的水d用公式d，求出薄膜厚度，即油酸分子直徑的大小e根據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積v.上述步驟中有步驟遺漏或步驟不完整的，請(qǐng)指出：(1)_(2)_上述實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是_某同學(xué)實(shí)驗(yàn)中最終得到的計(jì)算結(jié)果和大多數(shù)同學(xué)的比較，數(shù)據(jù)偏大，對(duì)出現(xiàn)這種結(jié)果的原因，下列說(shuō)法中可能正確的是_a錯(cuò)誤地將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進(jìn)行計(jì)算b計(jì)算油酸膜面積時(shí)，錯(cuò)將不完整的方格作為完整方格處理c計(jì)算油酸膜面積時(shí)，只數(shù)了完整的方格數(shù)d水面上痱子粉撒得較多，油酸膜沒(méi)有充分展開(kāi)答案(1)c步驟中，要在水面上撒上痱子粉或細(xì)石膏粉(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，還需要：f.用注射器或滴管將事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，記下量筒內(nèi)增加一定體積時(shí)液滴的數(shù)目實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是cfbaed.正確的說(shuō)法是acd.考點(diǎn)二對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的考查例2在做“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，將油酸溶于酒精，其濃度為每104 ml溶液中有6 ml油酸用注射器測(cè)得1 ml上述溶液有75滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤(pán)里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤(pán)上，用彩筆在玻璃板上描出油酸的輪廓，再把玻 圖1璃板放在坐標(biāo)紙上，其形狀和大小如圖1所示，坐標(biāo)中正方形方格的邊長(zhǎng)為1 cm，試求：(1)油酸膜的面積是多少？(2)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是多少？(3)按以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估測(cè)出油酸分子的直徑解析(1)根據(jù)題圖，數(shù)得格子數(shù)為129個(gè)，那么油膜面積是s1291 cm2129 cm2(2)根據(jù)已知條件可知，1 ml溶液中有 75滴，1滴溶液的體積是 ml.又已知每104 ml溶液中有純油酸6 ml，一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積是v ml8106 ml(3)油酸分子的直徑為d cm6.21010 m答案(1)129 cm2(2)8106 ml(3)6.21010 m解決“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的關(guān)鍵是要理解分子模型，也就是理解油酸分子在水面上形成的薄膜的厚度即分子直徑數(shù)油膜面積對(duì)應(yīng)的格子數(shù)時(shí)，完整的算一個(gè)，不完整的大于等于半格的算一個(gè)，不到半格的舍去突破訓(xùn)練2在“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，用a ml的純油酸配制成b ml的油酸酒精溶液，再用滴管取1 ml油酸酒精溶液，讓其自然滴出，共n滴現(xiàn)在讓其中一滴落到盛水的淺盤(pán)內(nèi)，待油膜充分展開(kāi)后，測(cè)得油膜的面積為s cm2，則：(1)估算油酸分子的直徑大小是_cm.(2)用油膜法測(cè)出油酸分子的直徑后，要測(cè)定阿伏加德羅常數(shù)，還需要知道油滴的_a摩爾質(zhì)量 b摩爾體積c質(zhì)量 d體積答案(1)(2)b解析(1)油酸酒精溶液的濃度為，一滴油酸酒精溶液的體積為 ml，一滴油酸酒精溶液含純油酸 ml，則油酸分子的直徑大小為d cm.(2)設(shè)一個(gè)油酸分子體積為v，則v()3，由na可知，要測(cè)定阿伏加德羅常數(shù)，還需知道油滴的摩爾體積1“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)的科學(xué)依據(jù)是()a將油酸形成的膜看成單分子油膜b不考慮各油酸分子間的間隙c考慮了各油酸分子間的間隙d將油酸分子看成球形答案abd解析“用油膜法估測(cè)分子的大小”的原理是將一滴油酸(體積為v)滴入水中，使之形成一層單分子油膜，成為一個(gè)一個(gè)單層排列的球形體顯然，球形體的直徑即為單分子油膜的厚度d.假設(shè)單分子油膜的面積為s，必然有d.所以，“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)的科學(xué)依據(jù)是a、b、d.2某學(xué)生在做“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，計(jì)算結(jié)果偏大，可能是由于()a油酸未完全散開(kāi)b油酸溶液濃度低于實(shí)際值c計(jì)算油膜面積時(shí)，舍去了所有不足一格的方格d求每滴體積時(shí)，1 ml的溶液的滴數(shù)多記了10滴答案ac解析由d知，選項(xiàng)a、c會(huì)導(dǎo)致油膜面積偏小，會(huì)使d偏大；選項(xiàng)b、d會(huì)使油酸體積偏小，分子直徑d偏小3在“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，(1)某同學(xué)操作步驟如下：取一定量的無(wú)水酒精和油酸，制成一定濃度的油酸酒精溶液；在量筒中滴入一滴該溶液，測(cè)出它的體積；在蒸發(fā)皿內(nèi)盛 一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散開(kāi)穩(wěn)定；在蒸發(fā)皿上覆蓋透明玻璃，描出油膜形狀，用透明方格紙測(cè)量油膜的面積改正其中的錯(cuò)誤：_.(2)若油酸酒精溶液體積濃度為0.10%，一滴溶液的體積為4.8103 ml，其形成的油膜面積為40 cm2，則估測(cè)出油酸分子的直徑為_(kāi)m.答案(1)在量筒中滴入n滴該溶液在水面上先撒上痱子粉(2)1.2109解析(1)由于一滴溶液的體積太小，直接測(cè)量時(shí)相對(duì)誤差太大，應(yīng)用微小量累積法減小測(cè)量誤差液面上不撒痱子粉時(shí)，滴入的油酸酒精溶液在酒精揮發(fā)后剩余的油膜不能形成一塊完整的油膜，油膜間的縫隙會(huì)造成測(cè)量誤差增大，甚至使實(shí)驗(yàn)失敗(2)由油膜的體積等于一滴油酸酒精溶液內(nèi)純油酸的體積可得：d m1.2109 m.4一滴油酸酒精溶液含質(zhì)量為m的純油酸，滴在液面上擴(kuò)散后形成的最大面積為s.已知純油酸的摩爾質(zhì)量為m、密度為，阿伏加德羅常數(shù)為na，下列表達(dá)式中正確的有()a油酸分子的直徑為 b油酸分子的直徑為c油酸所含的分子數(shù)為na d油酸所含的分子數(shù)為na答案bc解析設(shè)油酸分子的直徑為d，則有ds，d，故b正確；設(shè)油酸所含的分子數(shù)為n，則有nna，故c正確5在“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)中所用的油酸酒精溶液的濃度為每1 000 ml溶液中有純油酸0.6 ml，用注射器測(cè)得1 ml上述溶液為80滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤(pán)內(nèi)，讓油膜在水面上盡可能散開(kāi)，測(cè)得油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖2所示，圖中每一小方格的邊長(zhǎng)為1 cm，試求：圖2(1)油酸薄膜的面積是_cm2；(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)出油酸分子的直徑是_m；(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)實(shí)驗(yàn)中為什么要讓油膜盡可能散開(kāi)？答案(1)114(113115都對(duì))(2)6.61010(3)這樣做的目的是為了在水面上形成單分子油膜解析(1)舍去不足半格的，多于半格的算一格，數(shù)一下共有114(113115)個(gè)；一個(gè)小方格的面積s0l21 cm2，所以面積s1141 cm2114 cm2.(2)一滴純油酸的體積v ml7.51012 m3油酸分子直徑d m6.61010 m.(3)讓油膜盡可能散開(kāi)，是為了在水面上形成單分子油膜6(1)在做“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，已經(jīng)準(zhǔn)備的器材有：油酸酒精溶液、滴管、淺盤(pán)和水、玻璃板、彩筆，要完成本實(shí)驗(yàn)，還欠缺的器材有_(2)在用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)中，在哪些方面作了理想化的假設(shè)：_；實(shí)驗(yàn)中滴在水面的是油酸酒精溶液而不是純油酸，且只能滴一滴，這是因?yàn)開(kāi)；在將油酸酒精溶液滴向水面前，要先在水面上均勻撒些痱子粉，這樣做是為了_(3)如圖3所示的四個(gè)圖反映“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)中的四個(gè)步驟，將它們按操作先后順序排列應(yīng)是_(用符號(hào)表示)圖3(4)在做“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，已知實(shí)驗(yàn)室中使用的油酸酒精溶液的