高考物理一轮复习讲义74　第十四章　实验探究课十九　用油膜法估测油酸分子的大小

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[典例1] 在“油膜法估测分子直径”的实验中，我们通过宏观量的测量间接计算微观量。
(1)本实验利用了油酸分子易在水面上形成________(选填“单层”或“多层”)分子油膜的特性。若将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，这滴溶液中含有纯油酸体积为V，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为________。
(2)某同学实验中先取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液，测量并计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积后，接着又进行了下列操作：
A．将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜
B．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面积
C．将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上
D．向浅盘中倒入约2 cm深的水，将爽身粉均匀地撒在水面上
以上操作的合理顺序是________(填字母代号)。
(3)(多选)该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏大。出现这种情况的原因可能是________。
A．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算
B．油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化
C．水面上爽身粉撒得太多，油膜没有充分展开
D．计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理
[听课记录]



[典例2] 在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，某同学操作如下：
①取1.0 mL油酸配成250 mL油酸酒精溶液；
②用滴管吸取1.0 mL油酸酒精溶液逐滴滴入量筒中，全部滴完共滴了20滴；
③在边长约10 cm的正方形浅盘内注入适量的水，将爽身粉均匀地撒在水面上，用滴管滴入一滴溶液；
④待油膜形状稳定后，将绘有方格的玻璃板放在浅盘上，绘出油酸膜的轮廓(如图所示)，每个方格的边长为1.0 cm。
(1)该实验中一滴油酸酒精溶液含________ mL油酸。
(2)由上述数据估算得到油酸分子直径的数量级约为________ m。
(3)若该同学在计算油酸膜面积时，对不完整的方格均不计数，由此估算得到的油酸分子直径数量级将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(4)已知油酸分子的直径约为8×10-10 m，该同学实验结果产生偏差的可能原因是_____________________________________________________________________，
理由是_______________________________________________________________。
[听课记录]



实验原理与装置
实验操作
注意事项
1．利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜。
2．用d＝VS计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积，S为油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径。
1．配制油酸酒精溶液，取纯油酸1 mL，注入500 mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500 mL刻度线为止。
2．用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积Vn时的滴数n。根据V0＝Vnn算出每滴油酸酒精溶液的体积V0。
3．向浅盘里倒入约2 cm深的水，并将爽身粉或细石膏粉均匀地撒在水面上。
4．用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上。
5．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸薄膜的形状用彩笔画在玻璃板上。
1．在水面上撒爽身粉(或石膏粉)时，注意不要触动浅盘中的水。
2．在玻璃板上描绘轮廓时动作要轻而迅速，眼睛视线要始终与玻璃板垂直。
3．油酸酒精溶液配制后不要长时间放置，以免浓度改变，产生误差。
4．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，是由针头中酒精挥发所致，不影响实验效果。
5．本实验只要求估算油酸分子的大小，实验结果数量级符合要求即可。
数据
处理
1．计算一滴溶液中油酸的体积：V＝kN(mL)。
2．计算油膜的面积S：以边长为1 cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，大于半个的算一个，不足半个的舍去。
3．计算油酸分子的直径：d＝VS(注意单位统一)。
误差
分析
1．纯油酸体积的计算引起误差。
2．画油膜形状时不准确带来误差。
3．数格子法本身是一种估算的方法，会带来误差。