(要点归纳+夯实基础练) 第四节 实验：探究用油膜法估测分子大小的处理方法-2023年高考物理一轮系统复习学思用

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第四节 实验：探究用油膜法估测分子大小的处理方法【要点归纳】1．实验目的：用油膜法估测分子的大小．2．实验原理：把一定体积的油酸酒精溶液滴在水面上使其形成单分子油膜，如图所示．不考虑分子间的间隙，把油酸分子看成球形模型，计算出1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V并测出油膜面积S，求出油膜的厚度d，即d＝就是油酸分子的直径．3．实验器材：油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、浅盘、玻璃板、坐标纸、彩笔、痱子粉或细石膏粉．4．实验步骤：(1)在浅盘中倒入约2 cm深的水，将痱子粉或细石膏粉均匀撒在水面上．(2)取1 mL(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成200 mL的油酸酒精溶液．(3)用注射器往量筒中滴入1 mL配制好的油酸酒精溶液(浓度已知)，记下滴入的滴数N，算出一滴油酸酒精溶液的体积V′.(4)将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上．(5)待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔画出油酸薄膜的形状．(6)将玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S或者玻璃板上有边长为1 cm的方格的个数，通过数方格个数，算出油酸薄膜的面积S.计算方格数时，不足半个的舍去，多于半个的算一个．(7)根据已配制好的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V.(8)计算油酸薄膜的厚度d＝，即为油酸分子直径的大小．5．注意事项：(1)油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免改变浓度，造成较大的实验误差．(2)实验前应注意，浅盘是否干净，否则难以形成油膜．(3)浅盘中的水应保持平衡，痱子粉应均匀撒在水面上．(4)向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不能离水面太高，否则油膜难以形成．(5)待测油酸液面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓．(6)本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可．6．数据处理：在实验中由d＝计算分子直径，V是经过换算后一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，各物理量的计算方法如下：(1)一滴油酸酒精溶液的体积V′＝(N为滴数，VN为N滴油酸酒精溶液的体积)．(2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V＝η×V′(η为油酸的浓度)．(3)油酸薄膜的面积S＝na2(n为小正方形的有效个数，a为小正方形的边长)．【夯实基础练】1．(2022•重庆市西南大学附属中学高三(下)全真一)用油膜法估测油酸分子直径的实验中，一滴油酸酒精溶液中油酸的体积为V，油膜面积为S，油酸的摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为NA，下列说法正确的是(　　)A．一个油酸分子的质量为 B．一个油酸分子的体积为C．油酸的密度为 D．油酸分子的直径为【解析】  A．一个油酸分子的质量为，所以A错误；B．一个油酸分子的体积为，所以B错误；C．油酸的密度为，所以C错误；D．油酸分子的直径为，所以D正确；故选D。【答案】  D2．(2022•成都石室中学一模)将m毫升的油酸配制成n毫升的油酸酒精溶液，将其滴入撒有石膏粉的自来水中，测得其面积与滴入的溶液滴数图象的斜率为k。已知1毫升时的总滴数为P，则1滴油酸酒精溶液中的油酸含量为______，油酸分子的半径为______。【解析】  [1][2]油酸酒精溶液中的油酸浓度为；1滴油酸酒精溶液中的油酸含量为，由题知面积与滴入的溶液滴数图象的斜率为k，即滴入一滴时，有，可解得油酸分子的半径【答案】  ①    ②3．(2022•上海市奉贤区高三(上)一模)在“用单分子油膜估测分子的大小”实验中，进行了理想化的假设，如：__________(写出一种假设即可)。若已知n滴油的总体积为V，一滴油所形成的油膜面积为S，则一个油分子的直径为________。【解析】  [1]在“用单分子油膜估测分子的大小”实验中，进行了理想化的假设，如：将油膜看作是单分子油膜(将油分子看作球形或将油分子看作紧密排列)。[2]若已知n滴油的总体积为V，一滴油所形成的油膜面积为S，则一个油分子的直径为【答案】  ①将油膜看作是单分子油膜(将油分子看作球形或将油分子看作紧密排列)    ②4．(2022•上海市奉贤区高三(上)一模)如图是“用油膜法估测分子大小”实验，待油膜尽可能扩展，水面稳定后，成_______油膜，在玻璃板上画出油膜的轮廓如图中曲线。已知方格纸边长为1 cm，则油膜的面积约为______cm2。【解析】  [1] “用油膜法估测分子大小”实验，待油膜尽可能扩展，水面稳定后，成为一个单分子层油膜；[2] 已知方格纸边长为1 cm，一个方格的面积为1cm2，约有75个方格，则油膜的面积约为S=1cm2×75=75 cm2【答案】  ①单分子层    ②755．(2022•双鸭山市第一中学高三(下)开学考试)某实验小组在做“油膜法估测油酸分子大小”的实验中，需使油酸在水面上形成______层油膜，为使油酸尽可能地散开，将纯油酸用酒精稀释，若稀释后的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.5mL，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1mL，油酸未完全散开就开始测量油酸膜的面积，会导致油酸分子直径的计算结果______(填“偏大”“偏小”或“不变”)。若一滴油酸酒精溶液形成的油膜面积为，则可测出油酸分子的直径为______m。(结果保留一位有效数字)【解析】  [1] 油膜法估测油酸分子直径时，，需使油酸在水面上形成单分子层油膜。[2] 油酸分子直径，油酸未完全散开就开始测量油酸膜的面积,所测S偏小，会导致油酸分子直径的计算结果偏大。[3] 一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸体积，油膜面积为，则可测出油酸分子的直径为【答案】  ①单分子(说明：填“一”不能得分)    ②偏大    ③6×10－10