資源簡介

實驗十八　用油膜法估測油酸分子的大小
1.知道油膜法估測油酸分子的大小的原理．
2．掌握用油膜法估測油酸分子的大小的方法．
一、操作過程
1．配置溶液：取1 mL油酸溶于________中，制成200 mL油酸酒精溶液．
提醒：用酒精對油酸進(jìn)行稀釋，有利于獲取更小體積的純油酸，這樣更有利于油酸在水面上形成單分子油膜．同時酒精易揮發(fā)，不影響測量結(jié)果．
2．倒水撒粉：往邊長約為30～40 cm的淺盤中倒入約2 cm深的水，然后將爽身粉(或細(xì)石膏粉)________地撒在水面上．
提醒：撒爽身粉后，便于觀察所形成的油膜的輪廓．
3.計算體積：用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的______溶液，使這些溶液的體積恰好為1 mL，算出每滴油酸酒精溶液的體積V0＝ mL．
4．形成油膜：用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散開，形成________油膜．
警示：油膜的面積是先擴張后縮小，最后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)．
5．描畫形狀：待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將準(zhǔn)備好的玻璃板蓋在淺盤上，用彩筆將________的形狀畫在玻璃板上．
6．計算面積：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．方法是計算輪廓范圍內(nèi)正方形的個數(shù)，不足半個的舍去，多于半個的算一個，把正方形的個數(shù)乘以單個正方形的面積就是油膜的面積．
7.計算直徑：根據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V，利用一滴溶液中純油酸的體積V和薄膜的面積S，算出油酸薄膜的厚度d＝，即為油酸分子的直徑．比較算出的分子直徑，看其數(shù)量級(單位為m)是否為10－10，若不是10－10需重做實驗．
警示：由于滴在水面上的不是純油酸，而是油酸酒精溶液，故油酸的體積需要進(jìn)行換算．
二、數(shù)據(jù)處理
1．一滴油酸溶液的平均體積＝.
2．一滴油酸溶液中含純油酸的體積V＝×油酸溶液的體積比．
(體積比＝)
3．油膜的面積S＝n×1 cm2(n為有效格數(shù)，小方格的邊長為1 cm)．
4．分子直徑d＝(代入數(shù)據(jù)時注意統(tǒng)一單位和有效數(shù)字的保留)．
三、誤差分析
1．油酸酒精溶液配制后若長時間放置，溶液的濃度會改變，會給實驗帶來較大誤差．
2．純油酸體積的計算誤差．
3．油膜面積的測量誤差．
4．油膜形狀的畫線誤差．
5．?dāng)?shù)格子法本身是一種估算的方法，自然會帶來誤差．
四、注意事項
1．在有機玻璃板上描繪輪廓時動作輕而迅速，眼睛視線要始終與玻璃垂直．
2．本實驗只要求估算油酸分子的大小，實驗結(jié)果數(shù)量級符合要求即可．
考點一　教材原型實驗
例 1 在做
“用油膜法估測分子大小”的實驗中，所用油酸酒精溶液的濃度為每104 mL溶液中有純油酸6 mL，用注射器測得1 mL上述溶液有75滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用筆在玻璃板上描出油酸的輪廓，再把玻璃板放在坐標(biāo)紙上，其形狀和尺寸如圖所示，坐標(biāo)中正方形方格的邊長為2 cm.
(1)請選出需要的實驗操作，并將它們按操作先后順序排列：D、________(用字母符號表示)．
(2)某次實驗時，滴下油酸溶液后，痱子粉迅速散開形成如圖所示的“鋸齒”邊沿圖案，出現(xiàn)該圖樣的可能原因是___________________________________________
________________________________________________________________________.
A．盆中裝的水量太多
B．痱子粉撒得太多，且厚度不均勻
C．盆太小，導(dǎo)致油酸無法形成單分子層
(3)按題目中所給實驗數(shù)據(jù)估測出油酸分子的直徑為________m(保留一位有效數(shù)字)．
例 2 [2024·河南許昌模擬預(yù)測]在“用油膜法估測分子的大小”實驗中：
(1)該實驗中建立理想化模型，下列說法正確的是________．
A．將油膜看成單分子層油膜
B．油酸分子間的間隙不可忽略
C．不考慮各油酸分子間的相互作用力
D．將油酸分子看成立方體模型
(2)某同學(xué)在本實驗中，計算結(jié)果明顯偏小，可能是由于________．
A．油酸未完全散開
B．油酸酒精溶液的體積算作一滴純油酸的體積
C．計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格
D.在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液時，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，待油膜充分散開后，在玻璃板上描出油膜的輪廓，該油膜的面積是8.0×10－3 m2：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1.2 mL，則油酸分子直徑為________m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．
考點二　探索創(chuàng)新實驗
例 3 在“用油膜法估測分子的大小”實驗中，已知一滴溶液中油酸的體積為V油膜，配制的油酸溶液中，純油酸與溶液體積之比為1∶500，1 mL溶液滴250滴，那么1滴溶液的體積是________ mL，所以一滴溶液中油酸體積為V油酸＝________cm3.若實驗中測得結(jié)果如表所示，請根據(jù)所給數(shù)據(jù)填寫出空白處的數(shù)值，并與公認(rèn)的油酸分子長度值L0＝1.12×10－10 m作比較，并判斷此實驗是否符合數(shù)量級的要求．
次數(shù) S/cm2 L＝/cm L平均值
1 533
2 493
3 563
例 4 [2024·北京西城統(tǒng)考一模]物理實驗一般都涉及實驗?zāi)康摹嶒炘怼嶒瀮x器、實驗方法、實驗操作、數(shù)據(jù)分析等．
(1)用游標(biāo)卡尺測量某金屬管的外徑，示數(shù)如圖1所示，則該金屬管的外徑為________mm.
(2)某同學(xué)用圖2所示的電路測量電池的電動勢和內(nèi)電阻，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，得到多組電壓表和電流表的示數(shù)，并在坐標(biāo)紙上標(biāo)出，如圖3所示．請作出該電池的U-I圖線，并根據(jù)圖線得出該電池的電動勢E＝________V(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)，內(nèi)電阻r＝________Ω(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)．
(3)
某同學(xué)做“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗，獲得圖4所示的油膜輪廓．在計算油膜面積時，他把凡是半格左右的油膜都算成了一格，這一操作會導(dǎo)致實驗測得的油酸分子直徑偏大還是偏小？
請分析說明理由_________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
[解題心得]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
實驗十八　用油膜法估測油酸分子的大小
必備知識·自主落實
一、
1．酒精
2．均勻
3．油酸酒精
4．單分子
5．油酸薄膜
關(guān)鍵能力·分層突破
考點一
例1　解析：(1)“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗步驟為配制油酸酒精溶液→測定一滴油酸酒精溶液的體積→準(zhǔn)備淺盤→形成油膜→描繪油膜輪廓→計算油膜面積→計算分子直徑，故順序為D、B、F、E、C.
(2)當(dāng)痱子粉太厚時，會導(dǎo)致油酸無法散開，形成鋸齒狀油膜，故B正確，A、C錯誤．
(3)一滴酒精油酸溶液含純油酸的體積V＝ m3＝8×10－12 m3，由圖示坐標(biāo)紙可知，不足半格舍去，超過半格的算一格；則油膜所占方格數(shù)是73，則油膜的面積S＝73×2×2 cm2＝292 cm2，油酸分子的直徑d＝＝ m≈3×10－10 m.
答案：(1)B、F、E、C　(2)B　(3)3×10－10
例2　解析：(1)用油膜法估測分子的大小的實驗中，所做的理想化假設(shè)包括：不考慮分子間的間隙，將油膜看成單分子層油膜，以及將油酸分子看成球形等，分子間的作用力使油酸在水面上形成油膜，所以分子間的相互作用力需要考慮，故B、C、D錯誤，A正確．
(2)計算油酸分子直徑的公式是d＝，V是純油酸的體積，S是油酸的面積．
油酸未完全散開，S偏小，故得到的分子直徑d將偏大，故A錯誤；
油酸酒精溶液的體積算作一滴純油酸的體積，則V偏大直徑將偏大，故B錯誤；
計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格，則S偏小直徑將偏大，故C錯誤；
在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液時，滴數(shù)多數(shù)了10滴，由V＝可知，油酸的體積將偏小，則計算得到的直徑將偏小，故D正確．故選D.
(3)純油酸的體積為V0＝1.2×10－6×0.2%＝2.4×10－9 m3
一滴純油酸的體積為V＝＝ m3＝6×10－12 m3
則油酸分子的直徑為d＝＝ m＝7.5×10－10 m.
答案：(1)A　(2)D　(3)7.5×10－10
考點二
例3　解析：由題給條件得，1滴溶液的體積為V溶液＝ mL＝4×10－3 mL，因為＝，
故1滴溶液中油酸體積為
V油酸＝V溶液＝ cm3＝8×10－6 cm3.
據(jù)此算得3次測得L的結(jié)果分別為
L1≈1.5×10－8 cm，
L2≈1.62×10－8 cm，
L3≈1.42×10－8 cm.
其平均值為＝≈1.51×10－10 m
這與公認(rèn)值的數(shù)量級相吻合，故本次估測數(shù)值符合數(shù)量級的要求．
答案：4×10－3　8×10－6　填表數(shù)據(jù)見解析　符合要求
例4　解析：(1)由圖1可知該游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺為10分度，則最小刻度為0.1 mm，故可知該金屬管的內(nèi)徑為21 mm＋7×0.1 mm＝21.7 mm.
(2)由圖像可知
圖線與縱軸的交點表示電源的電動勢，圖線的斜率表示電源的內(nèi)阻，故可得E＝1.48 V，r＝ Ω＝0.73 Ω
(3)根據(jù)體積公式V＝dS
油酸分子的直徑為d＝，可知，凡是半格左右的油膜都算成了一格，則面積增大，因此計算得到的油酸分子的直徑將偏小．
答案：(1)21.7　(2)1.48　0.73　(3)偏小　見解析(共26張PPT)
實驗十八　用油膜法估測油酸分子的大小

素養(yǎng)目標(biāo)
1. 知道油膜法估測油酸分子的大小的原理．
2．掌握用油膜法估測油酸分子的大小的方法．
必備知識·自主落實
關(guān)鍵能力·分層突破
必備知識·自主落實
一、操作過程
1．配置溶液：取1 mL油酸溶于________中，制成200 mL油酸酒精溶液．
提醒：用酒精對油酸進(jìn)行稀釋，有利于獲取更小體積的純油酸，這樣更有利于油酸在水面上形成單分子油膜．同時酒精易揮發(fā)，不影響測量結(jié)果．
2．倒水撒粉：往邊長約為30～40 cm的淺盤中倒入約2 cm深的水，然后將爽身粉(或細(xì)石膏粉)________地撒在水面上．
提醒：撒爽身粉后，便于觀察所形成的油膜的輪廓．
酒精
均勻
3.計算體積：用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的__________溶液，使這些溶液的體積恰好為1 mL，算出每滴油酸酒精溶液的體積V0＝ mL．
油酸酒精
4．形成油膜：用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散開，形成________油膜．
警示：油膜的面積是先擴張后縮小，最后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)．
5．描畫形狀：待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將準(zhǔn)備好的玻璃板蓋在淺盤上，用彩筆將________的形狀畫在玻璃板上．
單分子
油酸薄膜
6．計算面積：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．方法是計算輪廓范圍內(nèi)正方形的個數(shù)，不足半個的舍去，多于半個的算一個，把正方形的個數(shù)乘以單個正方形的面積就是油膜的面積．
7.計算直徑：根據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V，利用一滴溶液中純油酸的體積V和薄膜的面積S，算出油酸薄膜的厚度d＝，即為油酸分子的直徑．比較算出的分子直徑，看其數(shù)量級(單位為m)是否為10－10，若不是10－10需重做實驗．
警示：由于滴在水面上的不是純油酸，而是油酸酒精溶液，故油酸的體積需要進(jìn)行換算．
二、數(shù)據(jù)處理
1．一滴油酸溶液的平均體積＝.
2．一滴油酸溶液中含純油酸的體積V＝×油酸溶液的體積比．
(體積比＝)
3．油膜的面積S＝n×1 cm2(n為有效格數(shù)，小方格的邊長為1 cm)．
4．分子直徑d＝(代入數(shù)據(jù)時注意統(tǒng)一單位和有效數(shù)字的保留)．
三、誤差分析
1．油酸酒精溶液配制后若長時間放置，溶液的濃度會改變，會給實驗帶來較大誤差．
2．純油酸體積的計算誤差．
3．油膜面積的測量誤差．
4．油膜形狀的畫線誤差．
5．?dāng)?shù)格子法本身是一種估算的方法，自然會帶來誤差．
四、注意事項
1．在有機玻璃板上描繪輪廓時動作輕而迅速，眼睛視線要始終與玻璃垂直．
2．本實驗只要求估算油酸分子的大小，實驗結(jié)果數(shù)量級符合要求即可．
關(guān)鍵能力·分層突破
考點一　教材原型實驗
例 1 在做“用油膜法估測分子大小”的實驗中，所用油酸酒精溶液的濃度為每104 mL溶液中有純油酸6 mL，用注射器測得1 mL上述溶液有75滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用筆在玻璃板上描出油酸的輪廓，再把玻璃板放在坐標(biāo)紙上，其形狀和尺寸如圖所示，坐標(biāo)中正方形方格的邊長為2 cm.
(1)請選出需要的實驗操作，并將它們按操作先后順序排列：D、___________(用字母符號表示)．
B、F、E、C
解析：(1)“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗步驟為配制油酸酒精溶液→測定一滴油酸酒精溶液的體積→準(zhǔn)備淺盤→形成油膜→描繪油膜輪廓→計算油膜面積→計算分子直徑，故順序為D、B、F、E、C.
(2)某次實驗時，滴下油酸溶液后，痱子粉迅速散開形成如圖所示的“鋸齒”邊沿圖案，出現(xiàn)該圖樣的可能原因是______.
A．盆中裝的水量太多
B．痱子粉撒得太多，且厚度不均勻
C．盆太小，導(dǎo)致油酸無法形成單分子層
(3)按題目中所給實驗數(shù)據(jù)估測出油酸分子的直徑為________m(保留一位有效數(shù)字)．
B
3×10－10
解析：(2)當(dāng)痱子粉太厚時，會導(dǎo)致油酸無法散開，形成鋸齒狀油膜，故B正確，A、C錯誤．
(3)一滴酒精油酸溶液含純油酸的體積V＝ m3＝8×10－12 m3，由圖示坐標(biāo)紙可知，不足半格舍去，超過半格的算一格；則油膜所占方格數(shù)是73，則油膜的面積S＝73×2×2 cm2＝292 cm2，油酸分子的直徑d＝＝ m≈3×10－10 m.
例 2 [2024·河南許昌模擬預(yù)測]在“用油膜法估測分子的大小”實驗中：
(1)該實驗中建立理想化模型，下列說法正確的是________．
A．將油膜看成單分子層油膜
B．油酸分子間的間隙不可忽略
C．不考慮各油酸分子間的相互作用力
D．將油酸分子看成立方體模型
A
解析：用油膜法估測分子的大小的實驗中，所做的理想化假設(shè)包括：不考慮分子間的間隙，將油膜看成單分子層油膜，以及將油酸分子看成球形等，分子間的作用力使油酸在水面上形成油膜，所以分子間的相互作用力需要考慮，故B、C、D錯誤，A正確．
(2)某同學(xué)在本實驗中，計算結(jié)果明顯偏小，可能是由于________．
A．油酸未完全散開
B．油酸酒精溶液的體積算作一滴純油酸的體積
C．計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格
D.在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液時，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，待油膜充分散開后，在玻璃板上描出油膜的輪廓，該油膜的面積是8.0×10－3 m2：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1.2 mL，則油酸分子直徑為__________m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．
D
7.5×10－10
解析：(2)計算油酸分子直徑的公式是d＝，V是純油酸的體積，S是油酸的面積．
油酸未完全散開，S偏小，故得到的分子直徑d將偏大，故A錯誤；
油酸酒精溶液的體積算作一滴純油酸的體積，則V偏大直徑將偏大，故B錯誤；
計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格，則S偏小直徑將偏大，故C錯誤；
在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液時，滴數(shù)多數(shù)了10滴，由V＝可知，油酸的體積將偏小，則計算得到的直徑將偏小，故D正確．故選D.
(3)純油酸的體積為V0＝1.2×10－6×0.2%＝2.4×10－9 m3
一滴純油酸的體積為V＝＝ m3＝6×10－12 m3
則油酸分子的直徑為d＝＝ m＝7.5×10－10 m.
考點二　探索創(chuàng)新實驗
例 3 在“用油膜法估測分子的大小”實驗中，已知一滴溶液中油酸的體積為V油膜，配制的油酸溶液中，純油酸與溶液體積之比為1∶500，1 mL溶液滴250滴，那么1滴溶液的體積是________ mL，所以一滴溶液中油酸體積為V油酸＝________cm3.若實驗中測得結(jié)果如表所示，請根據(jù)所給數(shù)據(jù)填寫出空白處的數(shù)值，并與公認(rèn)的油酸分子長度值L0＝1.12×10－10 m作比較，并判斷此實驗是否符合數(shù)量級的要求．
次數(shù) S/cm2 L＝/cm L平均值
1 533
2 493
3 563
解析：由題給條件得，1滴溶液的體積為V溶液＝ mL＝4×10－3 mL，因為＝，
故1滴溶液中油酸體積為
V油酸＝V溶液＝ cm3＝8×10－6 cm3.
據(jù)此算得3次測得L的結(jié)果分別為
L1≈1.5×10－8 cm，
L2≈1.62×10－8 cm，
L3≈1.42×10－8 cm.
其平均值為＝≈1.51×10－10 m
這與公認(rèn)值的數(shù)量級相吻合，故本次估測數(shù)值符合數(shù)量級的要求．
答案：4×10－3　8×10－6　填表數(shù)據(jù)見解析　符合要求
例 4 [2024·北京西城統(tǒng)考一模]物理實驗一般都涉及實驗?zāi)康摹嶒炘怼嶒瀮x器、實驗方法、實驗操作、數(shù)據(jù)分析等．
(1)用游標(biāo)卡尺測量某金屬管的外徑，示數(shù)如圖1所示，則該金屬管的外徑為________mm.
21.7
解析：(1)由圖1可知該游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺為10分度，則最小刻度為0.1 mm，故可知該金屬管的內(nèi)徑為21 mm＋7×0.1 mm＝21.7 mm.
(2)某同學(xué)用圖2所示的電路測量電池的電動勢和內(nèi)電阻，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，得到多組電壓表和電流表的示數(shù)，并在坐標(biāo)紙上標(biāo)出，如圖3所示．請作出該電池的U-I圖線，并根據(jù)圖線得出該電池的電動勢E＝________V(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)，內(nèi)電阻r＝________Ω(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)．
1.48
0.73
解析： (2)由圖像可知
圖線與縱軸的交點表示電源的電動勢，圖線的斜率表示電源的內(nèi)阻，故可得E＝1.48 V，r＝ Ω＝0.73 Ω
(3)某同學(xué)做“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗，獲得圖4所示的油膜輪廓．在計算油膜面積時，他把凡是半格左右的油膜都算成了一格，這一操作會導(dǎo)致實驗測得的油酸分子直徑偏大還是偏小？
請分析說明理由______________________________________.
答案：根據(jù)體積公式V＝dS，油酸分子的直徑為d＝，可知，凡是半格左右的油膜都算成了一格，則面積增大，因此計算得到的油酸分子的直徑將偏小．

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