2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章 熱學(xué) 實(shí)驗(yàn)十三 用油膜法估測分子的大小課件.ppt

實(shí)驗(yàn)十三用油膜法估測分子的大小 第十三章熱學(xué) 內(nèi)容索引 過好雙基關(guān) 命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn) 命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新 1 過好雙基關(guān) 1 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)采用使油酸在水面上形成一層油膜的方法估測分子的大小 當(dāng)把一滴用酒精稀釋過的油酸滴在水面上時(shí) 油酸就在水面上散開 其中的酒精溶于水 并很快揮發(fā) 在水面上形成如圖甲所示形狀的一層純油酸薄膜 如果算出一定體積的油酸在水面上形成的單分子油膜的面積 即可算出油酸分子的大小 用V表示一滴油酸酒精溶液中所含純油酸的體積 用S表示單分子油膜的面積 用d表示分子的直徑 如圖乙所示 則d 單分子 2 實(shí)驗(yàn)器材盛水淺盤 注射器 或滴管 容量瓶 坐標(biāo)紙 或細(xì)石膏粉 油酸酒精溶液 量筒 彩筆 3 實(shí)驗(yàn)步驟 1 用稀酒精溶液及清水清洗淺盤 充分洗去油污 粉塵 以免給實(shí)驗(yàn)帶來誤差 2 配制油酸酒精溶液 取純油酸1mL 注入500mL的容量瓶中 然后向容量瓶內(nèi)注入酒精 直到液面達(dá)到500mL刻度線為止 搖動(dòng)容量瓶 使油酸充分溶解在酒精中 這樣就得到了500mL含1mL純油酸的油酸酒精溶液 玻璃板 痱子粉 3 用注射器 或滴管 將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中 并記下量筒內(nèi)增加一定體積Vn時(shí)的滴數(shù)n 4 根據(jù)V0 算出每滴油酸酒精溶液的體積V0 5 向淺盤里倒入約2cm深的水 并將痱子粉或細(xì)石膏粉均勻地撒在水面上 6 用注射器 或滴管 將一滴油酸酒精溶液滴在水面上 6 用注射器 或滴管 將一滴油酸酒精溶液滴在水面上 7 待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后 將玻璃板放在淺盤上 并將油酸膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上 8 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S 求面積時(shí)以坐標(biāo)紙上邊長為1cm的正方形為單位計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù) 不足半個(gè)的舍去 多于半個(gè)的算一個(gè) 9 根據(jù)油酸酒精溶液的配制比例 算出一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V 并代入公式d 算出油酸薄膜的厚度d 10 重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟 多測幾次油酸薄膜的厚度 并求平均值 即為油酸分子的大小 1 數(shù)據(jù)處理根據(jù)上面記錄的數(shù)據(jù) 完成以下表格內(nèi)容 2 注意事項(xiàng) 1 注射器針頭高出水面的高度應(yīng)在1cm之內(nèi) 當(dāng)針頭靠水面很近 油酸未滴下之前 時(shí) 會(huì)發(fā)現(xiàn)針頭下方的粉層已被排開 這是針頭中酒精揮發(fā)所致 不影響實(shí)驗(yàn)效果 2 待測油酸薄膜擴(kuò)散后又會(huì)收縮 要在油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后再畫輪廓 擴(kuò)散后又收縮有兩個(gè)原因 水面受油酸液滴沖擊凹陷后又恢復(fù) 酒精揮發(fā)后液面收縮 3 當(dāng)重做實(shí)驗(yàn)時(shí) 將水從淺盤的一側(cè)邊緣倒出 在這側(cè)邊緣會(huì)殘留油酸 可用少量酒精清洗 并用脫脂棉擦去再用清水沖洗 這樣做可保持淺盤的清潔 4 本實(shí)驗(yàn)只要求估測分子的大小 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)量級符合要求即可 2 命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn) 在用單分子油膜估測分子大小的實(shí)驗(yàn)中 1 某同學(xué)計(jì)算出的結(jié)果明顯偏大 可能是由于A 油酸未完全散開B 油酸中含有大量酒精C 計(jì)算油膜面積時(shí)舍去了所有不足一格的方格D 求每滴溶液中純油酸的體積時(shí) 1mL溶液的滴數(shù)多記了10滴 例1 答案 2 在做實(shí)驗(yàn)時(shí) 油酸酒精溶液的濃度為每1000mL溶液中有純油酸1mL 用注射器測得1mL上述溶液有200滴 把一滴該溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的淺盤里 待水面穩(wěn)定后 測得油膜的近似輪廓如圖所示 圖中正方形小方格的邊長為1cm 根據(jù)上述數(shù)據(jù) 估測出油酸分子的直徑是 nm 0 4 答案 解析 1 用油膜法估測分子的大小 實(shí)驗(yàn)的簡要步驟如下 A 將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上 數(shù)出輪廓內(nèi)的方格數(shù) 不足半個(gè)的舍去 多于半個(gè)的算一個(gè) 再根據(jù)方格的邊長求出油酸膜的面積S B 將一滴油酸酒精溶液滴在水面上 待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后 將玻璃板放在淺盤上 用彩筆將薄膜的形狀描畫在玻璃板上C 用淺盤裝入約2cm深的水 D 用公式d 求出薄膜厚度 即油酸分子直徑的大小 E 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 上述步驟中有步驟遺漏或不完整的 請指出 1 2 上述實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是 某同學(xué)實(shí)驗(yàn)中最終得到的計(jì)算結(jié)果和大多數(shù)同學(xué)的比較 數(shù)據(jù)偏大 對出現(xiàn)這種結(jié)果的原因 下列說法中可能正確的是 A 錯(cuò)誤地將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進(jìn)行計(jì)算B 計(jì)算油酸膜面積時(shí) 錯(cuò)將不完整的方格作為完整方格處理C 計(jì)算油酸膜面積時(shí) 只數(shù)了完整的方格數(shù)D 水面上痱子粉撒得較多 油酸膜沒有充分展開 答案 解析 見解析 1 C步驟中 要在水面上撒上痱子粉或細(xì)石膏粉 2 實(shí)驗(yàn)時(shí) 還需要 F 用注射器或滴管將事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒 記下量筒內(nèi)增加一定體積時(shí)液滴的數(shù)目 實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是CFBAED 由d 可知 測量結(jié)果偏大有兩個(gè)原因 一是體積比正常值偏大 二是面積比正常值偏小 故正確的說法是A C D 2 在 用單分子油膜估測分子大小 實(shí)驗(yàn)中 1 取一定量的無水酒精和油酸 制成一定濃度的油酸酒精溶液 在量筒中滴入一滴該溶液 測出它的體積 在蒸發(fā)皿內(nèi)盛一定量的水 再滴入一滴油酸酒精溶液 待其散開穩(wěn)定 在蒸發(fā)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 改正其中的錯(cuò)誤 見解析 答案 解析 由于一滴溶液的體積太小 直接測量時(shí)相對誤差太大 應(yīng)用微小量累積法減小測量誤差 故可在量筒內(nèi)滴入N滴該溶液 測出它的體積 液面上不撒痱子粉或細(xì)石膏粉時(shí) 滴入的油酸酒精溶液在酒精揮發(fā)后剩余的油膜不能形成一塊完整的油膜 故應(yīng)先在液面上撒痱子粉或細(xì)石膏粉 2 若油酸酒精溶液體積濃度為0 10 一滴溶液的體積為4 8 10 3mL 其形成的油膜面積為80cm2 則估測出油酸分子的直徑為 m 6 0 10 10 答案 解析 由油膜的體積等于一滴油酸酒精溶液內(nèi)純油酸的體積可得 3 在做 用油膜法估測分子的大小 的實(shí)驗(yàn)中 將油酸溶于酒精 其濃度為每104mL溶液中有6mL油酸 用注射器測得1mL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 用彩筆在玻璃板上描出油酸膜的輪廓 再把玻璃板放在坐標(biāo)紙上 其形狀和大小如圖所示 坐標(biāo)中正方形方格的邊長為1cm 試求 1 油酸膜的面積是 131cm2 答案 解析 根據(jù)題圖 數(shù)得格子數(shù)為131個(gè) 那么油膜面積是S 131 1cm2 131cm2 2 每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是 8 10 6mL 答案 解析 V 8 10 6mL 3 按以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估測出油酸分子的直徑是 6 1 10 10m 答案 解析 3 命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新 測量分子大小的方法有很多 如油膜法 顯微法 1 在 用油膜法估測分子大小 的實(shí)驗(yàn)中 用移液管量取0 25mL油酸 倒入標(biāo)注250mL的容量瓶中 再加入酒精后得到250mL的溶液 然后用滴管吸取這種溶液 向小量筒中滴入100滴溶液 溶液的液面達(dá)到量筒中1mL的刻度 再用滴管取配好的油酸溶液 向撒有痱子粉的盛水淺盤中滴下2滴溶液 在液面上形成油酸薄膜 待油膜穩(wěn)定后 放在帶有正方形坐標(biāo)格的玻璃板下觀察油膜 例2 如圖甲所示 坐標(biāo)中每個(gè)小正方形方格的大小為2cm 2cm 由圖可以估算出油膜的面積是 cm2 由此估算出油酸分子的直徑是 m 保留一位有效數(shù)字 256 8 10 10 答案 解析 2 如圖乙是用掃描隧道顯微鏡拍下的一個(gè) 量子圍欄 的照片 這個(gè)量子圍欄是由48個(gè)鐵原子在銅的表面排列成直徑為1 43 10 8m的圓周而組成的 由此可以估算出鐵原子的直徑約為 m 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 答案 解析 9 4 10 10 直徑為1 43 10 8m的圓周周長為D d 4 49 10 8m 可以估算出鐵原子的直徑約為