2019年度高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章 熱學(xué) 實(shí)驗(yàn)十三 用油膜法估測(cè)分子的大小課件.ppt

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第十三章熱學(xué) 實(shí)驗(yàn)十三用油膜法估測(cè)分子的大小 過(guò)好雙基關(guān) 1 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)采用使油酸在水面上形成一層油膜的方法估測(cè)分子的大小 當(dāng)把一滴用酒精稀釋過(guò)的油酸滴在水面上時(shí) 油酸就在水面上散開(kāi) 其中的酒精溶于水 并很快揮發(fā) 在水面上形成如圖1甲所示形狀的一層純油酸薄膜 如果算出一定體積的油酸在水面上形成的單分子油膜的面積 即可算出油酸分子的大小 用V表示一滴油酸酒精溶液中所含純油酸的體積 用S表示單分子油膜的面積 用d表示分子的直徑 如圖乙所示 則d 單分子 圖1 2 實(shí)驗(yàn)器材盛水淺盤 注射器 或滴管 容量瓶 坐標(biāo)紙 或細(xì)石膏粉 油酸酒精溶液 量筒 彩筆 3 實(shí)驗(yàn)步驟 1 用稀酒精溶液及清水清洗淺盤 充分洗去油污 粉塵 以免給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)誤差 2 配制油酸酒精溶液 取純油酸1mL 注入500mL的容量瓶中 然后向容量瓶?jī)?nèi)注入酒精 直到液面達(dá)到500mL刻度線為止 搖動(dòng)容量瓶 使油酸充分溶解在酒精中 這樣就得到了500mL含1mL純油酸的油酸酒精溶液 玻璃板 痱子粉 3 用注射器 或滴管 將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中 并記下量筒內(nèi)增加一定體積Vn時(shí)的滴數(shù)n 4 根據(jù)V0 算出每滴油酸酒精溶液的體積V0 5 向淺盤里倒入約2cm深的水 并將痱子粉或細(xì)石膏粉均勻地撒在水面上 6 用注射器 或滴管 將一滴油酸酒精溶液滴在水面上 7 待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后 將玻璃板放在淺盤上 并將油酸膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上 8 將畫有油酸薄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的正方形為單位計(jì)算輪廓內(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) 9 根據(jù)油酸酒精溶液的配制比例 算出一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V 并代入公式d 算出油酸薄膜的厚度d 10 重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟 多測(cè)幾次油酸薄膜的厚度 并求平均值 即為油酸分子直徑的大小 1 數(shù)據(jù)處理根據(jù)上面記錄的數(shù)據(jù) 完成以下表格內(nèi)容 2 注意事項(xiàng) 1 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(shí) 會(huì)發(fā)現(xiàn)針頭下方的粉層已被排開(kāi) 這是針頭中酒精揮發(fā)所致 不影響實(shí)驗(yàn)效果 2 待測(cè)油酸薄膜擴(kuò)散后又會(huì)收縮 要在油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后再畫輪廓 擴(kuò)散后又收縮有兩個(gè)原因 水面受油酸液滴沖擊凹陷后又恢復(fù) 酒精揮發(fā)后液面收縮 3 當(dāng)重做實(shí)驗(yàn)時(shí) 將水從淺盤的一側(cè)邊緣倒出 在這側(cè)邊緣會(huì)殘留油酸 可用少量酒精清洗 并用脫脂棉擦去再用清水沖洗 這樣做可保持淺盤的清潔 4 本實(shí)驗(yàn)只要求估測(cè)分子的大小 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)量級(jí)符合要求即可 研透命題點(diǎn) 例1在 用油膜法估測(cè)分子的大小 實(shí)驗(yàn)中 1 多選 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 命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn) 基礎(chǔ)考點(diǎn)自主悟透 答案 解析 解析計(jì)算分子直徑是根據(jù)體積與面積之比 所以需將油膜看成單分子層油膜 不考慮各油酸分子間的間隙 將油酸分子看成球形 故選A B D 2 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 答案 解析 解析實(shí)驗(yàn)中使用到油酸酒精溶液 其中酒精溶液的作用是對(duì)油酸起到稀釋作用 酒精稀釋油酸是為了進(jìn)一步減小油酸的面密度 使油酸分子盡可能少的在豎直方向上重疊 更能保證其形成單層分子油膜 也就是為了減小系統(tǒng)誤差 3 某老師為本實(shí)驗(yàn)配制油酸酒精溶液 實(shí)驗(yàn)室配備的器材有 面積為0 22m2的蒸發(fā)皿 滴管 量筒 50滴溶液滴入量筒體積約為1毫升 純油酸和無(wú)水酒精若干 已知分子直徑數(shù)量級(jí)為10 10m 則該老師配制的油酸酒精溶液濃度 油酸與油酸酒精溶液的體積比 至多為 保留兩位有效數(shù)字 答案 解析 1 1 解析根據(jù)題意可知 形成的油膜的面積不能超過(guò)蒸發(fā)皿的面積 當(dāng)油膜面積等于蒸發(fā)皿的面積時(shí) 油酸酒精溶液濃度最大 一滴油酸的體積V0 dS 10 10m 0 22m2 2 2 10 11m3 一滴油酸酒精溶液的體積V cm3 2 10 8m3 則此油酸酒精溶液的濃度為 1 1 例2在 用單分子油膜估測(cè)分子大小 的實(shí)驗(yàn)中 1 多選 某同學(xué)計(jì)算出的結(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 求每滴溶液中純油酸的體積時(shí) 1mL溶液的滴數(shù)多記了10滴 答案 解析 解析分子直徑d 計(jì)算出的結(jié)果明顯偏大 若油酸未完全散開(kāi) 面積偏小 直徑偏大 A正確 若油酸中含有大量酒精 會(huì)使油膜面積偏大 直徑偏小 B錯(cuò)誤 若計(jì)算油膜面積時(shí)舍去了所有不足一格的方格 會(huì)使油膜面積偏小 直徑偏大 C正確 求每滴溶液中純油酸的體積時(shí) 1mL溶液的滴數(shù)多記了10滴 會(huì)使液滴體積變小 直徑偏小 D錯(cuò)誤 2 在做實(shí)驗(yàn)時(shí) 油酸酒精溶液的濃度為每1000mL溶液中有純油酸1mL 用注射器測(cè)得1mL上述溶液有200滴 把一滴該溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的淺盤里 待水面穩(wěn)定后 測(cè)得油膜的近似輪廓如圖2所示 圖中正方形小方格的邊長(zhǎng)為1cm 根據(jù)上述數(shù)據(jù) 估測(cè)出油酸分子的直徑是 nm 答案 解析 0 4 圖2 變式1在 用單分子油膜估測(cè)分子大小 實(shí)驗(yàn)中 1 取一定量的無(wú)水酒精和油酸 制成一定濃度的油酸酒精溶液 在量筒中滴入一滴該溶液 測(cè)出它的體積 在蒸發(fā)皿內(nèi)盛一定量的水 再滴入一滴油酸酒精溶液 待其散開(kāi)穩(wěn)定 在蒸發(fā)皿上覆蓋透明玻璃 描出油膜形狀 用透明方格紙測(cè)量油膜的面積 改正其中的錯(cuò)誤 答案見(jiàn)解析 答案 解析 解析 由于一滴溶液的體積太小 直接測(cè)量時(shí)相對(duì)誤差太大 應(yīng)用微小量累積法減小測(cè)量誤差 故可在量筒內(nèi)滴入N滴該溶液 測(cè)出它的體積 液面上不撒痱子粉或細(xì)石膏粉時(shí) 滴入的油酸酒精溶液在酒精揮發(fā)后剩余的油膜不能形成一塊完整的油膜 故應(yīng)先在液面上撒痱子粉或細(xì)石膏粉 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(cè)出油酸分子的直徑為 m 6 0 10 10 答案 解析 解析由油膜的體積等于一滴油酸酒精溶液內(nèi)純油酸的體積可得 變式2在做 用油膜法估測(cè)分子的大小 的實(shí)驗(yàn)中 將油酸溶于酒精 其濃度為每104mL溶液中有6mL油酸 用注射器測(cè)得1mL上述溶液有75滴 把1滴該溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的淺盤里 待水面穩(wěn)定后 將玻璃板放在淺盤上 用彩筆在玻璃板上描出油酸膜的輪廓 再把玻璃板放在坐標(biāo)紙上 其形狀和大小如圖3所示 坐標(biāo)中正方形方格的邊長(zhǎng)為1cm 試求 1 油酸膜的面積是 圖3 131cm2 解析根據(jù)題圖 數(shù)得格子數(shù) 多于半個(gè)的算一個(gè) 不足半個(gè)的舍去 為131個(gè) 那么油膜面積是S 131 1cm2 131cm2 答案 解析 2 每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是 8 10 6mL 答案 解析 解析根據(jù)已知條件可知 1mL溶液中有75滴 1滴溶液的體積是mL 又已知每104mL溶液中有純油酸6mL 一滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積是 3 按以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估測(cè)出油酸分子的直徑是 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 6 1 10 10m 答案 解析 解析油酸分子的直徑為 例3測(cè)量分子大小的方法有很多 如油膜法 顯微法 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50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1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4甲所示 坐標(biāo)格中每個(gè)小正方形方格的大小為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 命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新 能力考點(diǎn)師生共研 256 8 10 10 答案 解析 圖4 2 如圖乙是用掃描隧道顯微鏡拍下的一個(gè) 量子圍欄 的照片 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 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 答案 解析 9 4 10 10 解析直徑為1 43 10 8m的圓周周長(zhǎng)為D d 4 49 10 8m 可以估算出鐵原子的直徑約為