人教版高考物理一轮复习第13章热学实验16用油膜法估测分子的大小课件

这是一份人教版高考物理一轮复习第13章热学实验16用油膜法估测分子的大小课件

实验十六　用油膜法估测分子的大小 一、实验目的1．估测油酸分子的大小。2．学会间接测量微观量的原理和方法。 二、实验原理与要求2．实验器材盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。3．实验步骤(1)用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以免给实验带来误差。(5)向浅盘里倒入约2 cm深的水，并将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上。(6)用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上。(7)待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上。(8)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S(求面积时以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个)。[规律方法总结]1．数据处理根据上面记录的数据，完成以下表格内容。2.注意事项(1)注射器针头高出水面的高度应在1 cm之内，当针头靠水面很近(油酸未滴下之前)时，会发现针头下方的粉层已被排开，这是针头中酒精挥发所致，不影响实验效果。(2)待测油酸薄膜扩散后又会收缩，要在油酸薄膜的形状稳定后再画轮廓。扩散后又收缩有两个原因：①水面受油酸酒精液滴冲击凹陷后又恢复；②酒精挥发后液面收缩。(3)当重做实验时，将水从浅盘的一侧边缘倒出，在此侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去再用清水冲洗，这样做可保持浅盘的清洁。(4)本实验只要求估测分子的大小，实验结果的数量级符合要求即可。命题点一　教材原型实验 　 实验原理与操作[典例1]　“用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下：A．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，再根据方格的边长求出油膜的面积S。B．将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上。[解析]　(1)①C步骤中，要在水面上均匀地撒上细石膏粉或痱子粉。②实验中，要有步骤F：用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数。(2)合理顺序为CFBAED。[答案]　(1)见解析　(2)CFBAED　 数据处理与分析[典例2]　(2021·江苏无锡联考)某同学在实验室用油膜法测油酸分子直径，实验主要步骤如下：①向体积V油＝6 mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总＝104 mL；②用注射器吸取①中油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n＝75滴时，测得其体积恰好是V0＝1 mL；③先往浅盘里倒入2 cm深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上；④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内小方格的个数N，小方格的边长为L＝1 cm。根据以上信息，回答下列问题：(1)一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为________m3；油膜面积为________m2；油酸分子直径为________m；(以上结果均保留1位有效数字)(2)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1 mL，则最终的测量结果将偏________(选填“大”或“小”)。 [答案]　(1)8×10－12　1×10－2　8×10－10　(2)大 命题点二　实验创新设计[典例3]　测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法。(1)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，用移液管量取0.25 mL油酸，倒入标注250 mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250 mL的溶液。然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入50滴溶液，溶液的液面达到量筒中1 mL的刻度，再用滴管取配好的油酸酒精溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下1滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图甲所示。坐标格中每个小正方形方格的大小为2 cm×2 cm。由图可以估算出油膜的面积是________cm2，由此估算出油酸分子的直径是________m(结果保留1位有效数字)。[答案]　(1)256　8×10－10(2)如图乙是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片。这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.43×10－8 m的圆周而组成的。由此可以估算出铁原子的直径约为________m(结果保留2位有效数字)。 [答案]　(2)9.4×10－10创新评价 本实验由油膜法测分子直径拓展为利用扫描隧道显微镜测分子直径。扫描隧道显微镜具有原子级空间分辨率，能在原子水平、分子水平、亚细胞水平和细胞水平等不同层次上全面观察和研究生物样品的结构。1．(多选)某同学在“用油膜法估测分子的大小”实验中，计算结果明显偏大，可能是由于(　　 )A．油酸未完全散开B．油酸中含有大量的酒精C．计算油膜面积时舍去了所有不足一个的方格D．求每滴体积时，1 mL的溶液的滴数多记了10滴AC2．在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中：(1)关于油膜面积的测量方法，下列说法中正确的是________。A．油酸酒精溶液滴入水中后，要立刻用刻度尺去量油膜的面积B．油酸酒精溶液滴入水中后，要让油膜尽可能地散开，再用刻度尺去量油膜的面积C．油酸酒精溶液滴入水中后，要立即将油膜的轮廓画在玻璃板上，再利用坐标纸去计算油膜的面积D．油酸酒精溶液滴入水中后，要让油膜尽可能散开，等到形状稳定后，再把油膜的轮廓画在玻璃板上，用坐标纸去计算油膜的面积解析：(1)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸酒精溶液滴入水中后，油膜会散开，待稳定后，再在玻璃板上画下油膜的轮廓，用坐标纸计算油膜面积，故D对。答案：(1)D　(2)实验中，将1 cm3的油酸溶于酒精，制成200 cm3的油酸酒精溶液，又测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴，现将1滴溶液滴到水面上，水面上形成0.2 m2的单分子薄层，由此可估算油酸分子的直径d＝________m。答案： (2)5×10－103．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，用a mL的纯油酸配制成b mL的油酸酒精溶液，再用滴管取1 mL油酸酒精溶液，让其自然滴出，共n滴。现在让其中一滴落到盛水的浅盘内，待油膜充分展开后，测得油膜的面积为S cm2，则：(1)估算出油酸分子的直径大小是________cm。(2)用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油酸的________。A．摩尔质量　　　　　 B．摩尔体积C．质量 D．体积4．在“油膜法估测分子的直径”实验中，(1)该实验中的理想化假设是________。A．将油膜看成单分子层油膜B．不考虑各油酸分子间的间隙C．不考虑各油酸分子间的相互作用力D．将油酸分子看成球形解析：(1)在“用油膜法估测分子的大小”实验中，我们的实验依据是：①油膜是呈单分子分布的；②把油酸分子看成球形；③分子之间没有空隙，由此可知C错误，A、B、D正确。答案：(1)ABD (2)实验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间形成清晰的边界轮廓B．对油酸溶液起到稀释作用C．有助于测量一滴油酸的体积D．有助于油酸的颜色更透明便于识别解析：(2)如果油酸不加稀释形成的油膜面积很大，不便于测量，油酸可以溶于酒精，因此酒精溶液的作用是对油酸溶液起到稀释作用，故选B。答案： (2)B(3)某老师为本实验配制油酸酒精溶液，实验室配备的器材有：面积为0.22 m2的蒸发皿，滴管，量筒(50滴溶液滴入量筒体积约为1毫升)，纯油酸和无水酒精若干等。已知分子直径数量级为10－10 m，则该老师配制的油酸酒精溶液浓度(油酸与油酸酒精溶液的体积比)至多为________‰(保留2位有效数字)。答案：　(3)1.15．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液为75滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为1 cm。则(1)油酸薄膜的面积是________cm2。(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是______mL。(取1位有效数字)(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径约为______m。(取1位有效数字)答案：(1)115(112～118均可)　(2)8×10－6(3)7×10－10