【同步】高中物理魯科版(2019)選擇性必修3：第1章第2節(jié)科學(xué)測量用油膜法估測油酸分子的大小分層作業(yè)課件

第1章第2節(jié)科學(xué)測量:用油膜法估測油酸分子的大小1234567891011A級(jí)必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.在用油膜法估測分子大小的實(shí)驗(yàn)中,認(rèn)為油酸分子在水面上形成單分子油膜層,且油酸分子是一個(gè)緊挨一個(gè)排列的球體,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解析

在油膜法估測分子大小的實(shí)驗(yàn)中,讓一定體積的油酸滴在水面上形成單分子油膜層,將油酸分子看作球形,認(rèn)為油酸分子是一個(gè)緊挨一個(gè)排列的,估算出油膜面積,從而求出分子直徑,這里用到的方法是理想模型法。C正確,A、B、D錯(cuò)誤。12345678910112.采用油膜法估測分子的直徑,需要測量的物理量是(

)A.一滴油酸的質(zhì)量和它的密度B.一滴油酸的體積和它的密度C.一滴油酸的體積和它擴(kuò)散成油膜的最大面積D.散開形成的油膜的厚度和它的密度C解析

油膜法測分子直徑的原理是油酸酒精溶液在平靜的水面上形成單分子油膜,將油酸分子看作球形,測出一定體積油酸溶液在水面上形成的油膜面積,用

計(jì)算出油膜的厚度,其中V為一滴油酸溶液中純油酸的體積,S為油膜面積。故選C。12345678910113.在用油膜法估測油酸分子的大小實(shí)驗(yàn)中,下列說法正確的是(

)A.為便于形成單分子油膜,配成的油酸酒精溶液濃度要低一些B.為使油酸和酒精充分混合,配成的溶液需靜置較長時(shí)間C.為清晰顯示油膜的邊界,滴入油酸酒精溶液后再撒上爽身粉D.為減小實(shí)驗(yàn)誤差,選用的玻璃板上正方形方格要大一些A解析

為便于形成單分子油膜,配成的油酸酒精溶液濃度要低一些,A正確;為了減小誤差,溶液應(yīng)現(xiàn)配現(xiàn)用,故B錯(cuò)誤;正確操作步驟應(yīng)為在水面上先撒上爽身粉,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散開穩(wěn)定,故C錯(cuò)誤;為減小實(shí)驗(yàn)誤差,選用的玻璃板上正方形方格要小一些,故D錯(cuò)誤。12345678910114.為了減小用油膜法估測分子的大小的實(shí)驗(yàn)誤差,下列操作正確的是(

)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B.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.先在淺盤中撒些爽身粉,再用注射器把油酸酒精溶液多滴幾滴在水面上D.實(shí)驗(yàn)時(shí)先將一滴油酸酒精溶液滴入水中,再把爽身粉撒在水面上B1234567891011解析

mL是一滴油酸酒精溶液的體積,乘以其中油酸的體積濃度才是油酸的體積,A錯(cuò)誤;B項(xiàng)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(huì)使油膜面積增大,可能使油膜這個(gè)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錯(cuò)誤;為了使油酸分子緊密排列,實(shí)驗(yàn)時(shí)先將爽身粉均勻撒在水面上,再把一滴油酸酒精溶液滴在水面上,D錯(cuò)誤。12345678910115.在做用油膜法估測分子的大小的實(shí)驗(yàn)時(shí),用amL純油酸配制成bmL油酸酒精溶液,用量筒和注射器測得60滴這樣的溶液為1mL,用注射器把一滴該溶液滴入表面撒有爽身粉的淺盤里,待油膜形狀穩(wěn)定后,把玻璃板蓋在淺盤上并描畫出油膜的輪廓,如圖所示。(1)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積V=

mL;

(2)圖中單分子油膜的面積相當(dāng)于

個(gè)小方格的面積。再測量出小方格的邊長,從而計(jì)算出淺盤中單分子油膜的面積S;

(3)若計(jì)算油膜面積時(shí),所有不足一格的方格都當(dāng)成一格,則實(shí)驗(yàn)的計(jì)算結(jié)果將

(選填“偏大”“偏小”或“無影響”)。

60偏小1234567891011解析

(1)依題意,可得一滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積為V=

mL。(2)計(jì)算油膜面積時(shí),根據(jù)不足半格的舍去,超過半格的都當(dāng)成一格,由題圖可得單分子油膜的面積相當(dāng)于60個(gè)小方格的面積。(3)若計(jì)算油膜面積時(shí),所有不足一格的方格都當(dāng)成一格,將導(dǎo)致油膜面積S的測量值偏大,根據(jù)

,則實(shí)驗(yàn)的計(jì)算結(jié)果將偏小。12345678910116.某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在做用油膜法估測分子大小的實(shí)驗(yàn)。(1)某同學(xué)操作步驟如下:①取一定量的無水酒精和油酸,制成一定濃度的油酸酒精溶液;②在量筒中滴入一滴該溶液,測出它的體積;③在淺盤內(nèi)盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散開穩(wěn)定;④在淺盤上覆蓋透明玻璃,描出油膜輪廓,用方格紙測量油膜的面積。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4.8×10-3mL,其形成的油膜面積為80cm2,則估測出油酸分子的直徑為

m。

1234567891011答案

(1)②在量筒中滴入N滴溶液,測出其體積;③在水面上先撒上爽身粉,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散開穩(wěn)定(2)6×10-10解析

(1)②在量筒中直接測量一滴油酸酒精溶液的體積誤差太大,應(yīng)先用累積法測出N滴該溶液的體積,再求出一滴的體積;③油酸在水面上形成的油膜輪廓不易觀察,可在水面上先撒上爽身粉(或細(xì)石膏粉),再滴油酸酒精溶液,穩(wěn)定后就呈現(xiàn)出清晰輪廓。(2)一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V=4.8×10-3×0.10%×10-6

m3=4.8×10-12

m3,故油酸分子直徑

m=6×10-10

m。12345678910117.(多選)在做用油膜法估測分子大小的實(shí)驗(yàn)中,所用的油酸酒精溶液為1000mL溶液中有純油酸2mL,用量筒測得1mL上述溶液為100滴,把1滴該溶液滴入盛水的淺盤內(nèi),讓油膜在水面上盡可能散開并穩(wěn)定后,油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖所示,圖中小方格的邊長為2cm,油膜所占方格數(shù)約為75個(gè),下列說法正確的是(

)B級(jí)關(guān)鍵能力提升練A.此實(shí)驗(yàn)把分子看成球體B.可以估算出油膜的面積約為0.06m2C.每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積約為2×10-11m3D.估算出油酸分子的直徑約為6.7×10-4mAC1234567891011解析

此實(shí)驗(yàn)把分子看成球體,A正確;小方格的邊長為2

cm,油膜所占方格數(shù)約為75個(gè),故油膜的面積約為S=(2×10-2)2×75

m2=0.03

m2,B錯(cuò)誤;每滴12345678910118.(多選)在用油膜法估測油酸分子大小的實(shí)驗(yàn)中,某小組發(fā)現(xiàn)測得的分子直徑數(shù)據(jù)比其他組大很多,可能的原因是(

)A.計(jì)算油膜面積時(shí),只計(jì)算了完整方格的數(shù)目B.水面上爽身粉撒得過多,導(dǎo)致油膜沒能充分展開C.將油酸酒精溶液的體積直接當(dāng)作油酸的體積進(jìn)行計(jì)算D.測量每滴油酸酒精溶液體積時(shí),將29滴溶液錯(cuò)數(shù)成30滴ABC1234567891011解析

計(jì)算油膜面積時(shí),只計(jì)算了完整方格的數(shù)目,導(dǎo)致S偏小,根據(jù)

可知,測量值偏大,故A正確;水面上爽身粉撒得較多,油膜沒有充分展開,則測量的面積S偏小,導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏大,故B正確;計(jì)算時(shí)把油酸酒精溶液當(dāng)成了純油酸,體積偏大,則d偏大,故C正確;測量每滴油酸酒精溶液體積時(shí),將29滴溶液錯(cuò)數(shù)成30滴,計(jì)算代入純油酸體積將偏小,測量分子直徑偏小,故D錯(cuò)誤。12345678910119.測量分子大小的方法有很多,如油膜法、顯微鏡法。(1)在用油膜法估測分子大小的實(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酒精溶液,向撒有爽身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)格的正方形大小為2cm×2cm。由圖可以估算出油膜的面積是

cm2(保留2位有效數(shù)字),由此估算出油酸分子的直徑是

m(保留1位有效數(shù)字)。

甲

2.6×1028×10-101234567891011(2)用掃描隧道顯微鏡拍下的一個(gè)“量子圍欄”的照片如圖乙所示,這個(gè)“量子圍欄”是由48個(gè)鐵原子在銅的表面排列成直徑為1.43×10-8m的圓周而組成的。由此可以估算出鐵原子的直徑約為

m(保留2位有效數(shù)字)。

乙

9.4×10-101234567891011(2)直徑為1.43×10-8

m的圓周周長為πd=4.5×10-8

m,可以估算出鐵原子的直徑約為

m=9.4×10-10

m。123456789101110.(2023廣東深圳高二期中)實(shí)驗(yàn)所用油酸酒精溶液的濃度為每104mL溶液中含有純油酸6mL,用注射器測得1mL上述溶液為80滴。把1滴該溶液滴入撒有爽身粉的盛水淺盤里,待水面穩(wěn)定后,將玻璃板放在淺盤上,用筆在玻璃板上描出油膜的輪廓形狀,再把玻璃板放在坐標(biāo)紙上,其形狀和尺寸如圖所示,坐標(biāo)中正方形方格的邊長為1cm。1234567891011(1)油酸膜的面積是

cm2;

(2)按以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估測油酸分子的直徑為

m(保留2位有效數(shù)字);

(3)若該同學(xué)在計(jì)算注射器滴出的一滴油酸酒精溶液體積之后,不小心拿錯(cuò)了另一個(gè)注射器把溶液滴在水面上。拿錯(cuò)的注射器針管比原來的粗,這會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)測得的油酸分子直徑

(選填“偏大”“偏小”或“不變”);

(4)利用單分子油膜法可以估測分子的大小和阿伏伽德羅常數(shù)。如果已知體積為V的一滴油酸在水面上散開形成的單分子油膜的面積為S,這種油酸的密度為ρ,摩爾質(zhì)量為M,則阿伏伽德羅常數(shù)的表達(dá)式為NA=

。

1176.4×10-10偏小1234567891011解析

(1)根據(jù)圖中描繪的輪廓,不足半格舍去,大于半格算一格,共計(jì)117個(gè)方格,所以油膜的面積為S=117×1×1

cm2=117

cm2。(3)拿錯(cuò)的注射器針管比原來的粗,則每滴油酸酒精溶液的體積較大,含有油酸較多,在水平面上形成油膜的面積較大,但計(jì)算時(shí)仍按原來的體積,根據(jù)

,可知這會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)測得的油酸分子直徑偏小。1234567891011123456789101111.在做用油膜法估測分子大小的實(shí)驗(yàn)中,油酸酒精溶液的濃度為每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