（江苏专版）2019年高考物理总复习 第47讲 实验十 探究动能定理讲义.doc

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1、1第第 4747 讲讲 实验十：用油膜法估测分子的大小实验十：用油膜法估测分子的大小考情剖析考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求实验、探究：用油膜 法估测分子的大小弱项清单实验步骤(操作)填写 不规范，分不清一滴 油酸酒精溶液体积中 纯油酸的体积.实验储备一、实验目的用单分子油膜法测分子大小 二、实验原理 将一滴体积已知的小油滴，滴在水面上，在水面上尽可能的散开形成一层极薄的油 膜我们把分子看成一个个的小球、油酸分子一个紧挨一个整齐排列，此时油膜可看成单 分子油膜，油膜的厚度看成是油酸分子的直径，所以只要再测定出这层油膜的面积，就可 求出油分子直径的大小设一定体积 V 的油酸滴在水面上形成

2、单分子层油膜，测出油膜的 面积 S，根据 VSd 可求 d(d 为膜厚度)，d 可以认为是分子直径用单分子油膜法估算分子大小(直径)的方法根据油酸分子直径 d 可知，我们要计算出油酸分子 d 就需要已知实验中形成油膜的V S纯油酸的体积 V、形成的单分子油膜面积 S. 1纯油酸体积 V 的计算方法 (1)配置油酸酒精溶液 在实验前配置一定浓度的油酸酒精溶液时，若向 1 mL的油酸中加酒精，配置成 500 mL的油酸酒精溶液，则 1 mL的油酸酒精溶液含有 mL的油酸1 500(2)取 1 滴油酸酒精溶液 用注射器取油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒内，若 100 滴油酸酒精溶液的体积为 1

3、 mL，那么一滴油酸酒精溶液的体积就是 mL.1 100通过以上两步，所用一滴的油酸酒精溶液中纯油酸的体积为 mL2105 mL.1 5001 100更一般的求法，设体积为 x mL的油酸，配置成 y mL的油酸酒精溶液若 M mL的油酸酒精溶液为 N 滴，则一滴的油酸酒精溶液纯油酸的体积 V .x yM N22单分子油膜面积 S 的计算方法 将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内坐标纸正方形的个数多于半 个的算一个，不足半个的舍去若总个数为 k 个，坐标纸上每一正方形小格的面积为要 S0，则油酸薄膜的面积 SkS0. 单分子油膜实验测得的分子直径数量级大约是 1010 m，实验的结

4、论有力的说明了物 体是由体积很小的分子组成的 三、实验器材 1滴管；2.浅水盘；3.玻璃板；4.彩笔；5.坐标纸；6.量筒；7.酒精油酸溶液；8.水； 9.痱子粉 四、实验步骤 1用注射器或滴管将老师先配制好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒 内增加一定体积(例如 1 mL)时的滴数 2实验时先往边长为 30 cm40 cm的浅盘里倒入约 2 cm深的水，然后将痱子粉或石 膏粉均匀地撒在水面上，再用注射器或滴管将老师事先配制好的酒精油酸溶液滴在水面上 一滴，形成如图所示的形状，待油酸薄膜的形状稳定后，将事先准备好的玻璃板(或有机玻璃板)放在浅盘上，在玻 璃板上描下油酸膜的形状 3将画

5、有油酸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 4根据老师配制的酒精油酸溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积 V，根据油酸的体积 V 和薄膜的面积 S 即可算出油酸薄膜的厚度 d ，即油酸分子直径的大小V S五、注意事项 1油酸酒精溶液的浓度应较小且配制后不要长时间放置，以免酒精挥发改变溶液浓度 产生实验误差 2痱子粉的用量不要太大，并从盘中央加入，使粉自动扩散至均匀 3测 1 滴油酸酒精溶液的体积时，滴入量筒中的油酸酒精溶液的体积应为整毫升数， 应多滴几毫升，数出对应滴

6、数，这样求平均值误差较小 4待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：第一 是水面受油酸滴冲击凹陷后恢复；第二是酒精挥发后液面收缩 5浅盘里水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形状，画 线时视线应与板面垂直 6本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可 7在计算体积和面积时要注意单位的换算.1 mL106 m3，1 cm2104 m2. 8做完实验后，把水从盘的一侧边缘倒出，并用少量酒精清洗，然后用脱脂棉擦去酒 精，最后用水冲洗，以保持盘的清洁 六、误差分析31纯油酸体积的计算误差 2油膜面积的测量误差主要是： (1)油膜形状的画线误差

7、； (2)数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差 技能优化 【典型例题 1】 利用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有：浓度 为 0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为 0.1 mL的量筒、盛有适量清水的规格为 30 cm40 cm的浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸(1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C. A用滴管将浓度为 0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入 1 mL油 酸酒精溶液时的滴数 N； B将痱子粉均匀地撒在浅盘内的水面上，用滴管吸取浓度为 0.05%的油酸酒精溶液， 从靠近水面处向浅盘中央一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，直到油酸薄膜有足

8、够大的面积且 不与器壁接触为止，记下滴入的滴数 n； C_ _； D将画有油酸薄膜轮廓的玻璃放在坐标纸上，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，算出油酸薄膜的面积 S. (2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的大小_(单位：cm)1.测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法等 (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 100 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

9、子粉的盛水浅盘中滴下 2 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，如图甲所示坐标格的正方形大小为 2 cm2 cm.由图可以估算出油膜的面积是_cm2(保留两位有效数字)，由此估算出油 酸分子的直径是_m(保留一位有效数字)甲 乙 (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 1.43108 m的圆周而组成的由此可以估算出铁 原子的直径约为_m(结果保留两位有效数字) 【典型例题 2】 某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手 册得知：油酸的摩尔质量 M0.283

10、 kgmol1，密度 0.895103 kgm3.若 100 滴 油酸的体积为 1 mL，则 1 滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少？(取NA6.021023 mol1.球的体积 V 与直径 D 的关系为 VD3，结果保留一位有效数字)1 642.(17 年苏北六市联考)在“用油膜法估测分子的大小”实验中，将 V01 ml的油酸溶于酒精，制成 V600 ml的油酸酒精溶液，测得 1 ml的油酸酒精有 75 滴，现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成稳定的油膜面积 S0.04 m2，由此 估算油酸分子的直径为多大？(结果保留一位有效数字)【学习建议】 弄清一滴油酸酒精溶液的体积和一滴

11、油酸酒精溶液体积中纯油酸的体 积，再除以油膜面积，即求得油酸分子直径5当堂检测 1.将 1 cm3油酸溶于酒精中，制成 200 cm3油酸酒精溶液已知 1 cm3溶 液中有 50 滴现取一滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水后，油酸在水面上形成 一单分子薄层已测出这薄层的面积为 0.2 m2，由此估测油酸分子的直径为( )A21010 m B51010 mC2109 m D5109 m 2(多选)关于“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验，下列说法中正确的是( )A单分子油膜的厚度被认为等于油酸分子的直径B实验时先将一滴油酸酒精溶液滴入水面，再把痱子粉撒在水面上C实验中数油膜轮廓内的正方形格

12、数时，不足半格的舍去，超过半格的算一格D处理数据时将一滴油酸酒精溶液的体积除以油膜面积就算得油酸分子的直径 3(多选)某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，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，舍去了所有不足一格的方格D求每滴体积时，1 mL的溶液的滴数错误地多记了 10 滴 4某种油酸密度为 、摩尔质量为 M、油酸分子直径为 d，将该油酸稀释为体积浓度为 的油酸酒精溶液，用滴管取一滴油酸酒精溶液滴在水面上形成油膜，已知一滴油酸酒精1 n溶液的体积为 V.若把油膜看成是单分子层，每个油分子看成球形，则油分子的体积为D3，求：1 6(1)一滴油

13、酸酒精溶液在水面上形成的面积； (2)阿伏加德罗常数 NA的表达式5(1)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，已经准备的器材有：油酸酒精溶 液、滴管、浅盘和水、玻璃板、彩笔，要完成本实验，还欠缺的器材有 _6(2)本实验，在哪些方面作了理想化的假设_； 实验中滴在水面的是油酸酒精溶液而不是纯油酸，且只能滴一滴，这是因为 _；在将油酸酒精溶液滴向水面前，要先在水面上均 匀撒些痱子粉，这样做是为了_ (3)下面 4 个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的 4 个步骤，将它们按操作的 先后顺序排列应是_(用符号表示)(4)在做“用油膜法估测分子大小”的实验中，已知实验室中使用的油酸酒精溶液的

14、体 积浓度为 A，又用滴管测得 N 滴这种油酸酒精的总体积为 V，将一滴这种溶液滴在浅盘中的 水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为 a 的正方形小格的纸 上，如图所示，测得油膜占有的小正方形个数为 X.第 5 题图 用以上字母表示油酸分子直径的大小 d_ 从图中数得油膜占有的小正方形个数为 X_7第 47 讲 实验十：用油膜法 估测分子的大小技能优化 典型例题 1待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上 【解析】 (1)待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，0.05%n NS用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上；(2)每滴油酸酒精溶

15、液的体积为 cm3，n滴油酸1 N精溶液所含纯油酸的体积为V 0.05% cm3，所以单个油酸分子的大小d cm. n NV S0.05%n NS变式训练 1(1)2.6102 81010 (2)9.41010 【解析】 (1)数油膜覆 盖的正方形格数，大于半格的算一格，小于半格的舍去，得到估算出油膜的面积是S格数2 cm2 cm2.6102 cm2.溶液浓度为，每滴溶液体积为 mL，2 滴溶液中所1 10001 100含油酸体积为V2105 cm3.油膜厚度即油酸分子的直径是d 81010 m(2)直径V S为 1.43108 m 的圆周周长为 d4.49108m，可以估算出铁原子的直径约为

16、 4.49108 m489.41010 m.典型例题 21101 m2 【解析】 一个油酸分子的体积V0，由球的体积与M NA直径的关系得油酸分子直径D.最大面积S ，解得S1101 m2.36M NAV D1 108 D 变式训练 261010 m 【解析】 根据纯油酸的体积V和油膜面积S，可计算出油膜的厚度L, 把油膜厚度L视为油酸分子的直径，则d ，那么每滴油酸酒精溶液的体V S积是 mL, 而 1 mL 的油酸溶于酒精，制成 600 mL 的油酸酒精溶液， 则一滴油酸酒精溶1 75液中含纯油酸的体积是V106 m3，则根据题目要求保留一位有效数字可以知1 6001 75道油酸分子的直径

17、为 61010 m. 当堂检测1B 【解析】 1 滴油酸酒精溶液中含有的油酸体积为106m21010 1 200 50m3，油膜分子是单分子油膜，根据d 51010 m，所以 B 项正确V S2AC 【解析】 单分子油膜的厚度被认为等于油酸分子的直径，选项 A 正确；实验 时先把痱子粉撒在水面上，再将一滴油酸酒精溶液滴入水面，选项 B 错误；实验中数油膜 轮廓内的正方形格数时，不足半格的舍去，超过半格的算一格，选项 C 正确；处理数据时 将一滴油酸酒精溶液含有的纯油酸体积除以油膜面积就算得油酸分子的直径，选项 D 错 误3AC 【解析】 由公式d 可知，计算结果偏大，是V的测量值偏大或S偏小，

18、V SAC 选项会引起油膜面积的测量值偏小，B 选项不影响，D 选项会引起一滴油酸的体积V偏8小4(1) (2)NA 【解析】 (1)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积 ，水面V nd6M d3V n上的面积S；(2)油酸的摩尔体积为VA阿伏加德罗常数为NA.V ndM VA V06M d35(1)量筒、痱子粉、坐标纸 (2)将油膜看成单分子膜、将油酸分子看作球形、认为油酸 分子是一个紧挨一个的 纯油酸黏滞力较大，直接测量体积时误差太大 容易界定油膜大小的边界 (3)dacb (4) 55 【解析】 (1)量筒、痱子粉、坐标纸(2)将油膜看AVNXa2成单分子膜、将油酸分子看作球形、认为油酸分子是一个紧挨一个的 纯油酸黏滞力较大，直接测量体积时误差太大 容易界定油膜大小的边界(3)dacb(4)一滴纯油酸的体积为，AVN这滴油酸在水面上散开的面积为 Xa2，则 d 55.AVNXa2