新高中物理 1.2測量分子的大小學(xué)案（含解析）粵教版選修33.doc

學(xué)案2測量分子的大小學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.會用油膜法估測分子的大小.2.體會通過測量宏觀量估算微觀量的方法1分子直徑的數(shù)量級是1010_m.2一般認(rèn)為，組成固體和液體的分子是緊密排列的實驗原理把一滴油酸(事先測出其體積v)滴在水面上，在水面上形成油酸薄膜，認(rèn)為是單分子油膜，且把分子看成球形，如圖1所示油膜的厚度就是油酸分子的直徑d，測出油膜面積s，則分子直徑d. 圖1實驗器材已稀釋的油酸若干毫升、淺盤、痱子粉(或細(xì)石膏粉)、注射器、量筒、帶方格的透明塑料蓋板、彩筆.一、實驗步驟1用注射器取出已稀釋好的油酸，緩緩?fù)苿踊钊蛊湟坏我坏蔚氐稳肓客?，記下量筒?nèi)增加一定體積v1時的滴數(shù)n，算出一滴稀釋油酸的體積v.再根據(jù)其中油酸的濃度，算出一滴油酸中的純油酸體積vv.2在水平放置的淺盤中倒入約2cm深的水，然后將痱子粉(或細(xì)石膏粉)均勻地撒在水面上，再用注射器將稀釋好的油酸滴一滴在水面上，一會兒就會在水面上形成一層形狀不規(guī)則的油酸薄膜3待油酸薄膜穩(wěn)定后，將塑料蓋板板平放到淺盤上，然后用彩筆將油膜的形狀畫在塑料蓋板上4估算出油膜的面積s(以塑料蓋板上的正方形為單位，計算輪廓內(nèi)的正方形個數(shù)，不足半個的舍去，多于半個的算一個)5根據(jù)測出的一滴稀釋油酸里純油酸的體積v和油酸薄膜的面積s，可求出油膜的厚度d，則d可看作油酸分子的直徑，即d.延伸思考1實驗中為什么用油酸而不用其它液體？答案油酸能在水面上形成單分子層油膜，油酸分子的一端對水有很強(qiáng)的親和力，被水吸引在水中，另一端對水沒有親和力，便冒出水面，油酸分子都是直立在水面上的，單分子油膜的厚度等于油酸分子的長度若把分子當(dāng)成小球，油膜的厚度也就等于分子的直徑(如圖所示)2實驗中為什么用酒精對油酸進(jìn)行稀釋？答案用酒精對油酸進(jìn)行稀釋有利于獲取更小體積的純油滴，這樣更有利于油酸在水面上形成單分子油膜同時酒精易揮發(fā)，不影響測量結(jié)果3實驗中為什么在水面上撒痱子粉？答案撒痱子粉后，便于觀察所形成的油膜的輪廓二、注意事項1油酸稀釋好后，不要長時間放置，以免改變濃度，影響實驗2注射器針頭高出水面的高度應(yīng)在1cm之內(nèi)，當(dāng)針頭靠水面很近(油酸未滴下之前)時，會發(fā)現(xiàn)針頭下方的粉層已被排開，這是由于針頭中酒精揮發(fā)所致，不影響實驗效果3待測油酸液面擴(kuò)散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫輪廓擴(kuò)散后又收縮有兩個原因：第一，水面受油酸滴沖擊凹陷后又恢復(fù)；第二，酒精揮發(fā)后液面收縮4做完實驗后，把水從盤的一側(cè)邊緣倒出，并用少量酒精清洗，然后用脫脂棉擦去，最后用水沖洗，以保持盤的清潔三、誤差分析1稀釋油酸的實際濃度和理論值間存在偏差；2一滴稀釋油酸的實際體積和理論值間存在偏差；3油酸在水面上的實際分布情況和理想中的“均勻”、“單分子純油酸層”間存在偏差；4采用“互補(bǔ)法”(即不足半個的舍去，多于半個的算一個)計算獲得的油膜面積與實際的油膜面積間存在偏差一、實驗原理及步驟例1用油膜法估測油酸分子的大小，實驗器材有：濃度為0.05%(體積分?jǐn)?shù))的油酸酒精溶液、最小刻度0.1ml的量筒、盛有適量清水的45cm50cm淺盤、痱子粉、橡皮頭滴管、玻璃板、彩筆、坐標(biāo)紙(1)下面是實驗步驟，請?zhí)顚懰钡牟襟Ec.a用滴管將濃度為0.05%油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下滴入1ml油酸酒精溶液時的滴數(shù)nb將痱子粉均勻地撒在淺盤內(nèi)水面上，用滴管吸取濃度為0.05%的油酸酒精溶液，從低處向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足夠大的面積又不與器壁接觸為止，記下滴入的滴數(shù)nc_d將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，以坐標(biāo)紙上邊長為1cm的正方形為單位，計算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)，算出油酸薄膜的面積scm2(2)用已給的和測得的物理量表示單個油膜分子的直徑大小為_cm.解析(1)由步驟d即可提示出，步驟c應(yīng)該是：將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上(2)dmn102mcm.答案(1)見解析(2)例2(雙選)油膜法粗略測定分子直徑的實驗基礎(chǔ)是()a把油酸分子視為球形，其直徑即為油膜的厚度b讓油酸在水面上充分散開，形成單分子油膜c油酸分子的直徑等于滴到水面上的油酸酒精溶液的體積除以油膜的面積d油酸分子直徑的數(shù)量級是1015m解析油酸在水面上形成單分子油膜，將油酸分子視為球形，其分子直徑即為膜的厚度，它等于滴在水面上的純油酸的體積除以油膜的面積，而酒精已溶于水或揮發(fā)，故a、b對，c錯，油酸分子直徑的數(shù)量級為1010m，故d錯答案ab二、實驗數(shù)據(jù)處理例3在做“用油膜法估測分子的大小”實驗中，油酸酒精溶液的濃度為104ml溶液中有純油酸6ml.用注射器測得1ml上述溶液中有液滴50滴把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待油膜形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描出油膜的輪廓，然后把玻璃板放在坐標(biāo)紙上，其形狀如圖2所示，坐標(biāo)紙中正方形小方格的邊長為20mm.圖2(1)油膜的面積是多少？(2)每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是多少？(3)根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測出油酸分子的直徑解析(1)用互補(bǔ)法數(shù)出在油膜輪廓范圍內(nèi)的格子數(shù)(面積大于半個方格的算一個，不足半個的舍去)為58個，油膜面積約為s58(0.02)2m20.0232m2.(2)因為50滴油酸酒精溶液的體積為1ml，且能求出溶液中含純油酸的濃度為，故每滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積為v06104ml1.21011m3.(3)把油膜的厚度視為油酸分子的直徑，可估算出油酸分子的直徑為dm5.21010m.答案(1)0.0232m2(2)1.21011m3(3)5.21010m測量分子的大小1(實驗原理及步驟)(單選)利用油膜法估測分子的直徑，需要測量的物理量是()a一滴油酸酒精溶液中純油酸的質(zhì)量和它的密度b一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積和它的密度c一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積和它散成油膜的最大面積d所形成油膜的厚度和它的密度答案c解析用油膜法估測分子直徑時，所用的計算公式是d，式中v、s分別表示一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積和它散成單分子油膜的面積2(實驗原理及步驟)(單選)為了減小“用油膜法估測分子的大小”的誤差，下列方法可行的是()a用注射器取1ml配制好的油酸酒精溶液，共可滴n滴，則每滴中含有油酸mlb把淺盤水平放置，在淺盤里倒入一些水，使水面離盤口距離小一些c先在淺盤中撒些痱子粉，再用注射器把油酸酒精溶液多滴幾滴在水面上d用牙簽把水面上的油膜盡量撥弄成矩形答案b解析ml是一滴油酸酒精溶液的體積，乘以其中油酸的濃度才是油酸的體積，a項錯；b項的做法是正確的；多滴幾滴能夠使測量形成油膜的油酸體積更精確些，但多滴以后會使油膜面積增大，可能使油膜這個不規(guī)則形狀的一部分與淺盤的壁相接觸，這樣油膜就不是單分子油膜了，故c項錯；d項中的做法沒有必要，并且牙簽上沾有油酸，會使油酸體積測量誤差增大3(實驗數(shù)據(jù)處理)(單選)利用單分子油膜法可以粗測分子的大小和阿伏加德羅常數(shù)，如果已知體積為v的一滴油在水面上散開形成的單分子油膜的面積為s，這種油的摩爾質(zhì)量為m，密度為，則阿伏加德羅常數(shù)na可表示為()anabnacnadna答案a解析分子直徑d，一個分子的體積v03，摩爾體積vm，阿伏加德羅常數(shù)na.4(實驗數(shù)據(jù)處理)將1ml的純油酸配成500ml的油酸酒精溶液，待均勻溶解后，用滴管取1ml油酸酒精溶液，讓其自然滴出，共200滴，則每滴油酸酒精溶液的體積為_ml.現(xiàn)在讓其中一滴落到盛水的淺