1-2實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小(人教版2019選擇性必修第三冊(cè))(原卷版)

第2節(jié)實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小【知識(shí)梳理與方法突破】一、實(shí)驗(yàn)思路為了估測(cè)油酸分子的大小，我們把1滴油酸滴在水面上，水面上會(huì)形成一層油膜。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(cè)其大小時(shí)，可以把它簡(jiǎn)化為球形處理，并認(rèn)為它們緊密排布。測(cè)出油膜的厚度d，它就相當(dāng)于分子的直徑。二、實(shí)驗(yàn)器材用酒精稀釋過(guò)的油酸、滴管、痱子粉、淺盤及水、玻璃板、彩筆、量筒、坐標(biāo)紙。三、實(shí)驗(yàn)步驟1．配制油酸酒精溶液，取1mL的油酸滴入酒精中配制成500mL的油酸酒精溶液。2．用滴管或注射器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1mL）時(shí)的滴數(shù)，算出一滴油酸酒精溶液的體積。3．實(shí)驗(yàn)時(shí)先向邊長(zhǎng)為30～40cm的淺盤里倒入約2cm深的水，然后將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上用滴管往水面上滴一滴油酸酒精溶液，油酸立即在水面上散開(kāi)，形成一塊薄膜。4．待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，然后將油酸膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上。5．將畫有油酸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1cm的正方形為單位。數(shù)出輪廓內(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)。6．根據(jù)配制的油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V。根據(jù)一滴純油酸的體積V和薄膜的面積S即可算出油酸薄膜的厚度d＝V/S，即油酸分子的大小。四、數(shù)據(jù)處理根據(jù)上面記錄的數(shù)據(jù)，完成以下表格：實(shí)驗(yàn)次數(shù)量筒內(nèi)增加1mL溶液時(shí)的滴數(shù)一滴純油酸的體積V輪廓內(nèi)的小格子數(shù)輪廓面積S分子的直徑（m）平均值12五、注意事項(xiàng)1．油酸酒精溶液的濃度應(yīng)小于0.1%。2．痱子粉的用量不要太多，否則不易成功。3．測(cè)1滴油酸酒精溶液的體積時(shí)，滴入量筒中的油酸酒精溶液的體積應(yīng)為整毫升數(shù)，應(yīng)多滴幾滴，數(shù)出對(duì)應(yīng)的毫升數(shù)，這樣求平均值時(shí)誤差較小。4．淺盤里水離盤口面的距離應(yīng)小些，并要水平放置，以便準(zhǔn)確地畫出油膜的形狀，畫線時(shí)視線應(yīng)與板面垂直。5．要待油膜形狀穩(wěn)定后，再畫輪廓。6．利用坐標(biāo)紙求油膜面積時(shí)，以邊長(zhǎng)1cm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，大于半個(gè)的算一個(gè)。7．做完實(shí)驗(yàn)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。六、誤差分析用油膜法估測(cè)分子的直徑，通?？梢詼y(cè)得比較準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)誤差通常來(lái)自三個(gè)方面：1．形成單分子油膜只有形成單分子油膜，才能用油膜的厚度代表分子的直徑，即d＝V/S。要求使用的酒精的濃度、痱子粉的用量適宜。2．油滴的體積V用累積法測(cè)油滴的體積。先測(cè)出1mL的油酸酒精溶液的滴數(shù)，從而計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的體積，再由油酸酒精溶液的濃度算出純油酸的體積。3．油膜的面積S用坐標(biāo)紙測(cè)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(jì)算方格數(shù)時(shí)，不足半格的舍去，多于半格的算一個(gè)，方格邊長(zhǎng)的單位越小，這種方法求出的面積越精確?！纠吭凇坝糜湍しü罍y(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)中：（1）該實(shí)驗(yàn)中的理想化假設(shè)是______；A．將油膜看成單分子層油膜

B．不考慮各油酸分子間的間隙C．不考慮各油酸分子間的相互作用力

D．將油酸分子看成球形（2）某同學(xué)在本實(shí)驗(yàn)中，計(jì)算結(jié)果明顯偏小，可能是由于________；A．油酸未完全散開(kāi)B．油酸中含有大量酒精C．計(jì)算油膜面積時(shí)舍去了所有不足一格的方格D．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液時(shí)，滴數(shù)多數(shù)了10滴（3）該同學(xué)將一滴油酸酒精溶液滴入事先灑有均勻痱子粉的水槽中，待油膜充分散開(kāi)后，在玻璃板上描出油膜的輪廓，該油膜的面積是8.0×10-3m2；已知油酸酒精溶液中油酸濃度為0.2%，400滴油酸酒精溶液滴入量筒后的體積是1.2ml，則油酸分子直徑為_(kāi)_____m。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）【針對(duì)訓(xùn)練】在“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中：（1）與“將油酸分子看成球形”采用的方法相同的是___________。A．引入質(zhì)點(diǎn)的概念B．平均速度的定義C．引入重心的概念D．研究加速度與力或質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)（2）有下列實(shí)驗(yàn)步驟：①往邊長(zhǎng)約為40cm的淺盤里倒入約2cm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。②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。③將畫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)油酸的體積和油膜的面積計(jì)算出油酸分子直徑的大小。④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。⑤將玻璃板放在淺盤上，然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上。上述步驟中，正確的順序是___________。（填寫步驟前面的數(shù)字）（3）實(shí)驗(yàn)中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是_________。A．可使油酸和痱子粉之間形成清晰的邊界輪廓B．對(duì)油酸溶液起到稀釋作用C．有助于測(cè)量一滴油酸的體積D．有助于油酸的顏色更透明便于識(shí)別（4）某老師將一滴油酸酒精溶液滴入事先灑有均勻痱子粉的水槽中，待油膜充分散開(kāi)后，在玻璃板上描出油膜的輪廓：該油膜的面積是：已知油酸酒精溶液中油酸濃度為0.2%，400滴油酸酒精溶液滴入量筒后的體積是1.2ml，則油酸分子直徑為_(kāi)________m。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（5）在實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，以下說(shuō)法中正確的是_________。A．為了防止酒精的揮發(fā)，配置的油酸酒精溶液不能長(zhǎng)時(shí)間放置B．處理數(shù)據(jù)時(shí)將油酸分子看成單分子層且緊密排列C．處理數(shù)據(jù)時(shí)將一滴油酸酒精溶液的體積除以油膜面積就得到了油酸分子的直徑D．若實(shí)驗(yàn)中撒的痱子粉過(guò)多，則計(jì)算得到的油酸分子的直徑將偏小【鞏固提升】1．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）在做“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，下列所給步驟的合理順序?yàn)開(kāi)___________A．將畫有油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)（不足半格的舍去，大于半格的算一個(gè)），再根據(jù)方格的邊長(zhǎng)求出油膜的面積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，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將薄膜的形狀描畫在玻璃板上；C．用淺盤裝入約深的水，然后將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上；D．用公式求出薄膜厚度，即油酸分子的直徑；E．根據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積。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，記下油酸酒精溶液的滴數(shù)與量筒中增加的溶液體積。（2）某同學(xué)在進(jìn)行“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)前，查閱數(shù)據(jù)手冊(cè)得知：油酸的摩爾質(zhì)量，密度。若滴油酸的體積為，則滴油酸所能形成的單分子油膜的面積約是多少？_______（取。球的體積與直徑的關(guān)系為，結(jié)果保留一位有效數(shù)字）2．在做“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，油酸酒精溶液的濃度為每1000mL溶液中有純油酸0.4mL，用量筒和注射器測(cè)得1mL上述溶液有100滴。在淺盤里盛上水，將痱子粉均勻的撒在水面上，用注射器把1滴該溶液滴在淺盤的水面上，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描下油膜的形狀。將畫有油膜形狀的玻璃板放在邊長(zhǎng)為1.0cm的方格紙上，數(shù)出完整的方格有67個(gè)，大于半格的有14個(gè)，小于半格的有19個(gè)。（1）油酸薄膜的面積是____________m2。（2）每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是____________m3。（3）根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測(cè)出油酸分子的直徑是____________m。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（4）某同學(xué)所得到的油酸分子直徑的計(jì)算結(jié)果明顯偏小，可能是由于____________。A．油酸未完全散開(kāi)B．油酸酒精溶液中含有大量酒精C．計(jì)算油膜面積時(shí)舍去了所有不足一格的方格D．在測(cè)定1mL油酸酒精溶液有多少滴時(shí)，滴數(shù)多數(shù)了l0滴3．在“用油膜法估測(cè)分子大小”的實(shí)驗(yàn)中，所用的油酸酒精溶液的濃度為每1000mL溶液中有純油酸0.5mL，用注射器測(cè)得1mL上述溶液有80滴，把1滴該溶液滴入盛水的撒有痱子粉的淺盤中，待水面穩(wěn)定后，得到油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖所示，圖中正方形格的邊長(zhǎng)為1cm，則可求得：（1）油酸薄膜的面積是________cm2；（2）油酸分子的直徑是________m；（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（3）某同學(xué)實(shí)驗(yàn)中最終得到的計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)偏大，可能是由于_______；A．油膜中含有大量未溶解的酒精B．計(jì)算油膜面積時(shí)，錯(cuò)將全部不完整的方格作為完整方格處理C．計(jì)算油膜面積時(shí)，舍去了所有不足一格的方格D．水面上痱子粉撒得較多，油膜沒(méi)有充分展開(kāi)（4）利用單分子油膜法可以粗測(cè)分子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(kāi)形成的單分子油膜的面積為S，這種油的密度為ρ，摩爾質(zhì)量為M，則阿伏加德羅常數(shù)的表達(dá)式為_(kāi)_______。（分子看成球體）（5）本實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)的物理思想方法為_(kāi)_______。A．控制變量法

B．理想化模型

C．極限思想法

D．整體法與隔離法4．在“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，將的油酸溶于酒精，制成的油酸酒精溶液，測(cè)得的油酸酒精溶液有75滴?，F(xiàn)取1滴該油酸酒精溶液滴在水面上，待水面穩(wěn)定后，將帶有網(wǎng)格線的透明塑料蓋板放在淺盤上，用彩筆在塑料蓋板上描出油膜的輪廓，其形狀和尺寸如圖所示，塑料蓋板上的小方格邊長(zhǎng)為。則：（1）油酸膜的面積是___________；（2）1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是___________；（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）（3）按以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估測(cè)出油酸分子的直徑約為_(kāi)__________m；（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）（4）某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中最終得到的計(jì)算結(jié)果比大部分同學(xué)的結(jié)果偏大，對(duì)出現(xiàn)這種結(jié)果的原因，下列說(shuō)法可能正確的是___________。（填字母）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)5．某實(shí)驗(yàn)小組在做“油膜法估測(cè)分子大小”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)算出1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積后，完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作。試問(wèn)：（1）該小組進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)操作，請(qǐng)將它們按操作先后排序：___________（用字母符號(hào)表示）。A．彩筆描繪出油膜輪廓B．將1滴油酸酒精溶液滴入水面C．痱子粉輕撒在水面上D．抽取油酸酒精溶液（2）某同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，計(jì)算結(jié)果明顯偏大，其原因可能是_______；A．計(jì)算油膜面積時(shí)所有不足一格的方格全部按滿格計(jì)數(shù)B:用注射器測(cè)得1mL溶液有N滴時(shí)數(shù)成了（N-1）滴C．痱子粉末太薄使油酸邊界不清，導(dǎo)致油膜面積測(cè)量值偏大D．未等痱子粉末完全散開(kāi)，就在玻璃片上描繪了油膜輪廓（3）在本實(shí)驗(yàn)中，做了一些理想化假設(shè)，以下說(shuō)法正確的是__________。A．把在水面上盡可能擴(kuò)散開(kāi)的油膜視為單分子油膜B．把形成油膜的分子看作緊密排列的球形分子C．將油膜視為單分子油膜，但需要考慮分子間隙D．在淺盤水面內(nèi)均勻撒痱子粉的厚度剛好等于分子直徑6．“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)步驟如下：A．將畫有油膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，數(shù)出輪廓中的方格數(shù)（正方形小方格的邊長(zhǎng)為2cm），求油膜面積S（如圖所示）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，將玻璃板放在盤上，用彩筆將薄膜的形狀畫在玻璃板上C．向淺盤中裝入約2cm深的水，并撒上痱子粉或細(xì)石膏粉D．用所學(xué)公式求出油膜厚度，即油酸分子的直徑E．在1mL純油酸中加入酒精，至油酸酒精溶液總體積為1000mLF．用注射器或滴管將配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，測(cè)得60滴溶液體積為1mL。（1）上述實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是：E______；（2）根據(jù)上述數(shù)據(jù)，每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是___