【高中物理】實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小 課件 高二下學(xué)期人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)

第一章分子動(dòng)理論實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1．會(huì)正確測(cè)出一滴油酸酒精溶液中油酸的體積及形成油膜的面積．2．了解油酸分子的結(jié)構(gòu)，計(jì)算油酸分子的大小，處理好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．3．領(lǐng)會(huì)本實(shí)驗(yàn)方法構(gòu)思的特點(diǎn)，理解又宏觀量間接測(cè)量微觀量的思想．新課導(dǎo)入分子十分微小。以水為例，一個(gè)直徑為10-3mm左右的水珠，它的大小與細(xì)菌差不多，用肉眼無(wú)法觀察，就是在這樣小的水珠里，分子的個(gè)數(shù)竟比地球上人口的總數(shù)還多上好幾倍！那么，通過(guò)什么途徑可以知道分子的大小呢？下面我們通過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)估測(cè)分子的大小。閱讀課本Ｐ7—9，完成導(dǎo)學(xué)案8min實(shí)驗(yàn)思路:油酸的分子式C17

H33

-COOH，其中-COOH部分具有親水性，另一部分C17

H33具有憎水性。我們把一滴油酸滴入水中，油酸分子的—COOH部分留在水中，C17

H33部分冒出水面，油酸分子直立在水面上，形成一個(gè)單分子油膜層。水油酸分子d

因估測(cè)其大小，故把油酸分子簡(jiǎn)化成球形處理，并認(rèn)為他們緊密排布。如圖所示：如果知道一滴油酸的體積V，再測(cè)量出油膜的面積S，就可以求出油膜的厚度。這個(gè)厚度就是油酸分子的直徑。為了使油酸充分展開(kāi)，獲得單分子油膜，我們需要把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上，其中酒精溶于水，并很快揮發(fā)，在水面上形成有自由邊界的一層純油酸薄膜，形成單分子油膜．由于油酸分子與水均是無(wú)色透明，無(wú)法用肉眼觀察出油膜的邊界。故要在水面灑上薄薄的一層爽身粉。油酸酒精溶液在水面展開(kāi)后形成以爽身粉為邊界的一層薄膜，就可以清楚地看清它的輪廓。實(shí)驗(yàn)思路:實(shí)驗(yàn)器材配制好的一定濃度的油酸酒精溶液、淺盤、水、

、注射器、燒杯、玻璃板、彩筆、坐標(biāo)紙.物理量的測(cè)量1.測(cè)量1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V.爽身粉(或細(xì)石膏粉)2.測(cè)量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積S實(shí)驗(yàn)步驟1.配制溶液（稀釋）2.精測(cè)一滴液體體積3.水盤取水，撒爽身粉4.滴溶液形成單分子薄膜5.描油膜形狀6.放坐標(biāo)紙，算油膜面積7.求分子直徑1、(1)在用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)中，用移液管量取0.25mL油酸，倒入標(biāo)注250mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250mL的溶液．然后用滴管吸取這種溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面達(dá)到量筒中1mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水淺盤中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜穩(wěn)定后，放在帶有正方形坐標(biāo)格的玻璃板下觀察油膜，如圖甲所示．坐標(biāo)格的每個(gè)小正方形大小為2cm×2cm.由圖可以估算出油膜的面積是________cm2，由此估算出油酸分子的直徑是________m(保留一位有效數(shù)字)．(2)為了盡可能準(zhǔn)確地估測(cè)出油酸分子的大小，下列哪些措施是可行的________．A．油酸濃度適當(dāng)大一些B．油酸濃度適當(dāng)小一些C．油酸擴(kuò)散后立即繪出輪廓圖D．油酸擴(kuò)散并待其收縮穩(wěn)定后再繪出輪廓圖(3)圖乙是用掃描隧道顯微鏡拍下的一個(gè)“量子圍欄”的照片：48個(gè)鐵原子在銅的表面排列成圓圈，構(gòu)成了“量子圍欄”．為了估算鐵原子直徑，查到以下數(shù)據(jù)：鐵的密度ρ＝7.8×103kg/m3，摩爾質(zhì)量M＝5.6×10－2kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.0×1023mol－1.若將鐵原子簡(jiǎn)化為球體模型，鐵原子直徑的表達(dá)式d＝________，鐵原子直徑約為_(kāi)_______m(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)．3×10－10264(260～268均可)8×10－10BD練習(xí)：注意事項(xiàng)

1.測(cè)1滴酒精油酸溶液的體積時(shí)，應(yīng)該盡量滴完整毫升數(shù)，這樣油滴數(shù)量多，求平均值誤差較小。2.淺盤里水離盤口面的距離應(yīng)較小，并要水平放置，以便準(zhǔn)確地畫出薄膜的形狀，畫線時(shí)視線應(yīng)與板面垂直。3.爽身粉不要撒得太多，只要能夠幫助看清油膜邊界即可。4.在水面撒痱子粉后，不要再觸動(dòng)盤中的水。5.待測(cè)油酸面擴(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(gè)原因：第一是水面受油酸滴沖擊凹陷后恢復(fù)；第二是酒精揮發(fā)后液面收縮。

6.計(jì)算輪廓范圍內(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)。

7.本實(shí)驗(yàn)中，由于測(cè)量體積和面積的數(shù)值都不精確，因此測(cè)量結(jié)果偏差較大，只要測(cè)量結(jié)果的數(shù)量級(jí)為10-10m，就可認(rèn)為估測(cè)實(shí)驗(yàn)成功．大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，盡管所用的測(cè)定分子大小的方法不同，測(cè)出的結(jié)果也異常，但數(shù)量級(jí)是一定的，除了一些有機(jī)物質(zhì)的大分子外，多數(shù)分子大小的數(shù)量級(jí)是10-10m。實(shí)驗(yàn)結(jié)論誤差分析

1.油酸酒精溶液配制后長(zhǎng)時(shí)間放置，由于酒精的揮發(fā)會(huì)導(dǎo)致溶液的濃度改變，從而給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)較大的誤差。

2.

利用量筒測(cè)量油酸酒精溶液的體積時(shí)，沒(méi)有使用正確的觀察方法而產(chǎn)生誤差。

3.油滴的體積過(guò)大，同時(shí)淺盤面積過(guò)小，不能形成單分子油膜。6.不考慮油酸分子的空隙，計(jì)算分子直徑時(shí)的誤差。4.描繪油膜形狀的畫線誤差。5.利用小正方形數(shù)計(jì)算輪廓的面積時(shí)，輪廓的不規(guī)則性容易帶來(lái)計(jì)算誤差。誤差分析

2、"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ABD練習(xí)：3、在“油膜法”估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)中，認(rèn)為油酸分子在水面上形成的是單分子層，這體現(xiàn)的物理思想方法是()

A.

等效替代法

B.控制變量法

C.理想模型法

D.累積法C練習(xí)：

4、(多選)在“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，下列做法正確的是(

)A.用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,若100滴溶液的體積是1mL,則1滴溶液中含有油酸10-2mLB.往淺盤里倒入適量的水,再將爽身粉或細(xì)石膏粉均勻地撒在水面上C.用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液,同時(shí)將玻璃板放在淺盤上,并立即在玻璃板上描下油酸膜的形狀D.根據(jù)1滴油酸酒精溶液中油酸的體積V和油膜面積S就可以算出油膜厚度d=V/S,即油酸分子的直徑大小提示：A.溶液10-2mL并不是純油酸10-2mLBD練習(xí)：5、某同學(xué)在"用油膜法估測(cè)分子直徑"的實(shí)驗(yàn)中，計(jì)算結(jié)果明顯偏大，可能是由于()

A.

油酸未完全散開(kāi)

B.

油酸中含有大量的酒精

C.

計(jì)算油膜面積時(shí)舍去了所有不足一格的方格

D.

求每滴液滴體積時(shí)，1mL的溶液的滴效多記了10滴AC練習(xí)：

5、在做“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)時(shí)，每103mL油酸酒精溶液中有純油酸1mL。用注射器測(cè)得58滴這樣的溶液為1mL。把1滴這樣的溶液