人教版高中物理選擇性必修三 第1章第2節(jié) 實驗：用油膜法估測油酸分子的大小

1、實驗:用油膜法估測油酸分子的大小人教版高中物理 選擇性必修31、這里所說的分子與化學(xué)中所說的分子有何不同? 2、怎樣才能觀察到分子的排布? 3、怎樣才能知道分子的大小呢? 4、如何求解分子直徑呢？ 閱讀課文,回答以下問題:新知導(dǎo)入新知導(dǎo)入分子十分微小。以水為例，一個直徑為103 mm左右的水珠，它的大小與細菌差不多，用肉眼無法觀察，就是在這樣小的水珠里，分子的個數(shù)竟比地球上人口的總數(shù)還多上好幾倍!那么，通過什么途徑可以知道分子的大小呢?d=V/S新知講解為了估測油酸分子的大小，我們把1滴油酸滴在水面上，水面上會形成一層油膜，油膜是由單層油酸分子(C17H33COOH )中的烴基C17H33-組

2、成的。盡管油酸分子有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和形狀，分子間也存在著間隙，但在估測其大小時，可以把它簡化為球形處理,并認為它們緊密排布(如圖)。測出油膜的得度d,它就相當(dāng)于分子的直徑。新知講解思考1：如何形成單分子油膜？稀釋實驗中，為了使油酸充分展開，獲得一塊單分子油膜，我們需要將油酸在酒精中稀釋后再滴入水中。這樣的油酸酒精溶液滴在水面，溶液中的酒精將溶于水并很快揮發(fā),從而獲得純油酸形成的油膜。新知講解思考2：如何用配制好的油酸酒精溶液計算出油酸滴的體積V？ 如圖A所示，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中，記下量筒內(nèi)增加一定體積(例如1 mL)時的滴數(shù)計算出每滴液滴體積的平均值。新

3、知講解思考3：如何測量水面上漂浮的油膜的表面積？如左圖所示 ，用滴管將一滴油酸溶液輕輕滴入水面中央，待油膜形狀穩(wěn)定后，在淺盤上蓋上塑料蓋板，用彩筆描出油膜的邊緣輪廓，如右圖所示。將畫有油酸薄膜輪廓的塑料板放在坐標紙上，算出油酸薄膜的面積S新知講解思考4：請結(jié)合教材內(nèi)容總結(jié)實驗步驟。數(shù)滴撒粉滴油劃線數(shù)格計算新知講解1.配制溶液（稀釋），精測一滴液體體積2.水盤取水，撒痱子粉3.滴一滴溶液形成單層表面薄膜4.描油膜形狀5.數(shù)格數(shù)，計算油膜面積6.求分子直徑實驗步驟請同學(xué)們根據(jù)實驗步驟完成實驗新知講解思考5：請結(jié)合本小組的實驗過程，思考本實驗有哪些注意事項？1.油酸酒精溶液不宜長時間放置；確保容器器

4、壁潔凈。2.量取1mL油酸酒精溶液后計量滴數(shù)時應(yīng)盡量使每滴大小相同。3.往水面上撒痱子粉要適量、均勻。4.滴油時針頭離水面1cm左右；不要一下滴得太多，使油膜的面積過大。5.油膜穩(wěn)定后再描線，視線應(yīng)與油膜垂直。6.利用坐標紙求油膜面積時，以邊長為1 cm的正方形為單位，計算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)時，大于半個的均算一個。新知講解 1.形成的油膜不是單分子油膜 讓油膜盡可能散開，等收縮到穩(wěn)定狀態(tài)再進行測量。要求使用的酒精的濃度、痱子粉的用量適宜等。 2.純油酸體積的計算誤差 要用累積法測油滴的體積。先測出1mL的酒精油酸溶液的滴數(shù)，從而計算出一滴酒精油酸溶液的體積。再由油酸的濃度算出油酸的體積。 3.

5、油膜的面積S測算產(chǎn)生的誤差 （1）油膜形狀畫線誤差：用淺盤使玻璃盡量靠近液面，畫線盡量和油膜邊緣對應(yīng)。 （2）數(shù)格子法，帶來的誤差 用坐標紙，測出形狀不規(guī)則油膜的面積。數(shù)出不規(guī)則圖形的輪廓包圍的方格數(shù)，計算方格數(shù)時，不足半格的舍去，多于半格的算一個，方格邊長的單位越小，用這種方法求出的面積越精確。思考6：請結(jié)合本小組的實驗數(shù)據(jù)，思考本實驗的誤差原因都有哪些？課堂練習(xí)1：將1 cm3的油酸溶于酒精，制成200 cm3的油酸酒精溶液已知1cm3溶液有50滴，一滴滴到水面上，酒精溶于水，油酸形成一單分子層，其面積為0.2 m2. 由此可知油酸分子大約為多少？ 解：一滴油酸酒精溶液含油酸體積： 油酸分

6、子直徑約為：水油酸分子d拓展提高固體、液體小球模型：在計算固體和液體分子大小時，可把分子看成是一小球，小球緊密排列在一起（忽略小球間的空隙）則： 拓展提高氣體ddd立方體模型：在計算氣體分子大小時，把每個分子和其占有的空間當(dāng)作一個小立方體，氣體分子位于每個立方體的中心，這個小立方體的邊長等于分子間的平均距離.（d為立方體的邊長）拓展提高2：已知水的摩爾體積是1.810-5 m3/mol，每個水分子的直徑是410-10m ，設(shè)想水分子是一個挨一個排列的，求1 mol水中所含的水分子數(shù)。 一個分子的體積：1 mol水中所含的水分子數(shù)：=6.01023 mol-1N=拓展提高3：在做“用油膜法估測分

7、子的大小”實驗中，油酸酒精溶液的濃度為每104 mL溶液中有純油酸6 mL，用注射器測得1 mL上述溶液中有液滴50滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描出油膜的輪廓，隨后把玻璃板放在坐標紙上，其形狀如圖所示，坐標紙中正方形小方格的邊長為20 mm，則：(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是多少？拓展提高拓展提高4：用油膜法估測油酸分子的大小，實驗器材有：濃度為0.05%(體積分數(shù))的油酸酒精溶液、最小刻度0.1 mL的量筒、盛有適量清水的4550 cm2淺盤、痱子粉、橡皮頭滴管、玻璃板、彩筆、坐標紙 (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1 mL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)n拓展提高C_D將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，以坐標紙上邊長為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