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1.2 實驗:用油膜法估測油酸分子的大小(學案) 高二物理人教版(2019)選擇性必修第三冊

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1.2 實驗:用油膜法估測油酸分子的大?。▽W案) 高二物理人教版(2019)選擇性必修第三冊

資源簡介

第一章 分子動理論
第2節 實驗:用油膜法估測油酸分子的大小
學習目標
1.通過實驗,估測油酸分子的大小。
2.了解用測量宏觀量的方法測微觀量,提高科學探究能力。
重點難點
重點
通過實驗估測油酸分子的大小的過程。
難點
1.利用宏觀量測量微觀量的方法。
2.測量一滴油酸酒精溶液的體積。
自主探究
1.油膜法是一種粗略測定分子大小的方法,其方法是把一滴油酸酒精溶液滴到水面上,油酸分子在水面上散開,形成① ,如果把分子看成球形,如圖所示,單分子油膜的厚度就可以認為等于② 。
2.如果一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為V,單分子油膜的面積為S,則分子的大小(即直徑)為d=③ 。
3.實驗器材:注射器、④ 、淺盤、玻璃板、⑤ 、痱子粉或滑石粉、水、油酸酒精溶液、細彩筆等。
答案:
①單分子油膜 ②分子的直徑 ③ ④量筒 ⑤坐標紙
預習檢測
1.在“用油膜法估測分子的大小”的實驗中,配制出的油酸酒精溶液,每一升含有ρ升的純油酸,n滴上述溶液的體積為V。把1滴該溶液滴入盛水的撒有痱子粉淺盤里,待水面穩定后,將玻璃板放在淺盤上,用彩筆在玻璃板上描出油膜的輪廓,再把玻璃板放在坐標紙上,測出油膜的面積為S,則該油酸分子的直徑為 ( )
A. B. C. D.
2.用單分子油膜法測分子的直徑時,對其所用實驗方法的正確認識是 ( )
A.用量筒測得油酸酒精溶液的體積V,計算油酸分子直徑時要用到
B.用透明方格紙,是為了便于估算一滴油酸溶液形成的油膜的面積
C.在水面上撒些痱子粉,是為了讓油膜盡量散開并呈現圓形
D.在水面上撒些痱子粉,是為了圍住油膜形成規則形狀
3.在“用油膜法估測分子直徑大小”的實驗中,關于油膜面積的測量方法,下列做法正確的是
( )
A.油酸酒精溶液滴人水中后,應立即用刻度尺去測量油膜的面積
B.油酸酒精溶液滴入水中后,應讓油膜盡可能地散開,再用刻度尺去測量油膜的面積
C.油酸酒精溶液滴入水中后,應立即將油膜的輪廓畫在玻璃板上,再利用坐標紙去計算油膜的面積
D.油酸酒精溶液滴人水中后,應讓油膜盡可能散開,再把油膜的輪廓畫在玻璃板上,然后用坐標紙去計算油膜的面積
答案:1.D 2.B 3.D
探究思考
【探究一】實驗:用油膜法估測分子的大小
1.實驗原理
把一滴油酸(事先測出其體積V)滴在水面上,油酸在水面上形成油膜,認為其是單分子層,且把分子看成球形,則油膜的厚度就是油酸分子的直徑d,測出油膜的面積S,則油酸分子的直徑為
2.實驗器材
配制好的一定濃度的油酸酒精溶液、淺盤、水、痱子粉或細石膏粉、注射器、量筒、玻璃板、彩筆、坐標紙等。
3.實驗步驟
(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,記下量筒內增加一定體積(例如1mL)時的滴數,算出一滴油酸酒精溶液的體積。
(3)實驗時先向邊長為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,形成一塊油膜。
(4)待油膜的形狀穩定后,將玻璃板放在淺盤上,然后將油膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上。
(5)將畫有油膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上,算出油膜的面積S。求面積時以坐標紙上邊長為1cm的正方形為單位,數出輪廓內正方形的個數,不足半個的舍去,多于半個的算一個。
(6)根據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。根據一滴純油酸的體積V和油膜的面積S即可算出油膜的厚度,即油酸分子的大小。
(7)數據處理:根據實驗記錄的數據,完成以下表格。
實驗次數 1 2
量筒內增加1mL溶液時的滴數
一滴純油酸的體積V
輪廓內的小格子數
輪廓面積S
分子的直徑/m
平均值/m
4.注意事項
(1)油酸酒精溶液配制好后不要長時間放置,以免濃度改變,造成較大的實驗誤差。
(2)實驗前應注意檢查淺盤是否干凈,否則難以形成油膜。
(3)淺盤中的水應保持平穩,痱子粉(或細石膏粉)應均勻撒在水面上。
(4)向水面滴油酸酒精溶液時,應靠近水面,不能離水面太高,否則油膜難以形成。
(5)待測油膜擴散后又會收縮,要在油膜的形狀穩定后再描輪廓。
5.誤差主要來源
(1)配置一定濃度的油酸酒精溶液時產生誤差。
(2)量取一滴油酸酒精溶液的實際體積產生誤差。
(3)油酸在水面上實際分布的均勻情況存在誤差。
(4)采用“不足半個的舍去、多于半個的算一個”的互補法計算油膜的面積存在誤差。
知識梳理
第2節 實驗:用油膜法估測油酸分子的大小
(1)通過宏觀量測量微觀量。
(2)建立分子模型。
(3)計算分子直徑
2.物理量的測量
(1)測量一滴油酸酒精溶液的體積:
①配制一定濃度的油酸酒精溶液。
②測量一滴油酸酒精溶液的體積。
③計算一滴油酸酒精溶液里所含純油酸的體積。
(2)測量一滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積:
①撒粉,滴液。
②記錄油膜的形狀。
③獲得油膜的面積。
3.數據分析
隨堂訓練
1.在“用油膜法估測分子的大小”實驗中,下列說法錯誤的是( )
A.在蒸發皿內盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散開穩定后撒入痱子粉
B.在蒸發皿上覆蓋透明玻璃,描出油膜形狀,用透明方格紙測量油膜的面積
C.油酸未完全散開時就開始測量油酸膜的面積,會導致計算結果偏大
D.求面積時以坐標紙上邊長為1 cm的正方形為單位計算輪廓內正方形的個數,不足半個的舍去,多于半個的算一個
2.在做“用油膜法估算分子的大小”實驗時,先配置好濃度(單位體積溶液中含有純油酸的體積)為的油酸酒精溶液,并得到1滴油酸酒精溶液的體積為V。用注射器在撒有均勻痱子粉的水面上滴1滴油酸酒精溶液,在水面上形成油酸薄膜,待薄膜形狀穩定后測量出它的面積S。關于本實驗,下列說法中正確的是( )
A.水面形成的油酸薄膜的體積為V
B.撒痱子粉是為了便于確定出油酸膜的輪廓
C.根據可以估測油酸分子的直徑
D.根據可以估測油酸分子的直徑
3.在做“用油膜法估測分子的大小”的實驗中:關于油膜面積的測量方法,下列說法中正確的是( )
A.油酸酒精溶液滴人水中后,要立刻用刻度尺去量油膜的面積
B.油酸酒精溶液滴人水中后,要讓油膜盡可能地散開,再用刻度尺去量油膜的面積
C.油酸酒精溶液滴人水中后,要立即將油膜的輪廓畫在玻璃板上,再利用坐標紙去計算油膜的面積
D.油酸酒精溶液滴入水中后,要讓油膜盡可能散開,等到狀態穩定后,再把油膜的輪廓畫在玻璃板上,用坐標紙去計算油膜的面積
4.在“用油膜法估測分子的大小”實驗中,用amL純油酸配制成bmL的油酸酒精溶液,現已測得一滴溶液cmL,將一滴溶液滴入水中,油膜充分展開后面積為S,估算油酸分子的直徑大小為( )
A. B. C. D.
答案以及解析
1.答案:A
解析:液面上不撒痱子粉時,滴入的油酸酒精溶液在酒精揮發后剩余的油膜不能形成一塊完整的油膜,油膜間的縫隙會造成測量誤差增大甚至實驗失敗,A錯誤,B正確;油酸分子直徑,油酸未完全散開,所測S偏小,d偏大,C正確;將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上,算出油酸膜的面積S,求面積時以坐標紙上邊長為 1 cm的正方形為單位計算輪廓內正方形的個數,不足半個的舍去,多于半個的算一個,D正確。
2.答案:B
解析:水面上形成的油酸薄膜的體積為,所以A錯誤。
油酸分子的直徑為,所以C、D選項錯誤。
痱子粉是為了便于確定出油酸膜的輪廓正確,B選項正確。
3.答案:D
解析:油酸酒精溶液滴入水中后,不能立即用刻度尺去量油膜的面積,因為此時油酸溶液還未完全散開,選項AC錯誤;
也不能讓油膜盡可能散開再去量油膜的面積,此時油酸溶液中的酒精還未揮發,故應等狀態穩定后,再把油膜的輪廓畫在玻璃板上,用坐標紙去計算油膜的面積,選項B錯誤,D 正確。
4.答案:A
解析:純油酸體積為: , 油膜面積為S, 油酸分子直徑,所以A選項是正確的,BCD錯誤;所以選A。
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