1、第 3 讲 实验：用油膜法估测分子的大小基础巩固1.2017 北京丰台一模,21(1)利用“油膜法估测分子直径”实验体现了构建分子模型的物理思想,也体现了通过对宏观量的测量来实现对微观量的间接测量方法。某同学的操作步骤如下:A.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;B.在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积;C.在蒸发皿内盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开稳定;D.在蒸发皿上覆盖带方格的透明玻璃板,描出油膜形状,算出油膜的面积。该同学上述实验步骤中有问题的是 (填字母代号)。 若该同学计算出滴在水面上油酸酒精溶液中油酸的体积为 V,测得单分子油膜的面积为 S,则油酸分
2、子的直径 D= 。 2.将 1 cm3的油酸溶于酒精,制成 200 cm3的油酸酒精溶液,已知 1 cm3的溶液有 50 滴,现取 1 滴油酸酒精溶液滴到水面上,随着酒精溶于水,油酸在水面上形成一单分子薄层,已测出这一薄层的面积为 0.2 m2,由此可估测油酸分子的直径为 m。 3.2017 北京朝阳一模,21(1)在“用油膜法估测分子直径”的实验中,某同学配置好油酸酒精溶液,并测出一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积为 V,之后又进行了下列操作,其中错误的一项是 ;其余正确操作的合理顺序是 。 A.将一滴纯油酸滴到水面上,让它在水面上自由地扩散为油酸膜B.将一滴油酸酒精溶液滴到水面上,让它在水
3、面上自由地扩散为油酸膜C.向浅水盘中倒入约 2 cm 深的水,将痱子粉均匀地撒在水面上D.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算出油酸膜的面积 S,再根据 d= 估算出油酸分子的直径E.将玻璃板盖到浅水盘上,用彩笔将油酸膜的轮廓画在玻璃板上4.(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 。 (2)在用油膜法粗测分子直径的实验中,在哪些方面做了理想化的假设: ; 实验中滴在水面的是油酸酒精溶液而不是纯油酸,且通常只滴一滴,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
4、了 。 (3)下图反映“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体积浓度为 A,又用滴管测得 N 滴这种油酸酒精溶液的总体积为 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。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= 。 综合提能油酸酒精溶液的浓度为每 1 000 mL 油酸酒精溶液中含有油酸 0.6 mL,现用
5、滴管向量筒内滴加 50 滴上述溶液,量筒中的溶液体积增加了 1 mL,若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大的盛水的浅盘中,由于酒精溶于水,油酸在水面展开,稳定后形成的油酸薄膜的形状如图所示。若每一小方格的边长为 25 mm,试问:(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为 模型,让油酸尽可能地在水面上散开,则形成的油膜可视为 油酸薄膜,这层油酸薄膜的厚度可视为油酸分子的 。图中油酸薄膜的面积为 m2;每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 m 3;根据上述数据,估测出油酸分子的直径是 m。(结果保留两位有效数字) (2)某同学在实验过程中,在距水面约 2 cm 的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成
6、油酸薄膜,实验时观察到,油酸薄膜的面积扩张后又收缩了一些,这是为什么呢?请写出你分析的原因: 答案精解精析基础巩固1. 答案 BC V/S解析 直接测一滴溶液的体积误差太大,可测 3050 滴溶液的体积,再算出一滴溶液的体积,这样误差较小,故 B 项错误;向蒸发皿滴入油酸酒精溶液前,需在水面上撒上一薄层痱子粉,故 C 项错误。认为油酸分子紧密排列,由柱体体积公式可知 D= 。2.答案 510 -10解析 每 1 cm3的油酸酒精溶液中含有油酸的体积为 cm3。1200每 1 滴溶液中含油酸的体积为 cm3=110-4 cm3=110-10 m3。1200150油酸在水面上形成油膜,油膜的厚度即
7、油酸分子的直径d= = m=510-10 m。1.010-100.23. 答案 A CBED解析 “用油膜法估测分子直径”的实验中,必须使用油酸酒精溶液,因为一滴纯油酸所含分子个数太多,形成的油膜将极大,故 A 是错误的。4.答案 (1)量筒、痱子粉、坐标纸、试剂瓶(2)将油膜看成单分子膜,将油酸分子看做球形,认为油酸分子是一个紧挨一个的 纯油酸粘滞力较大,直接测量体积时误差太大 界定油膜的边界(3)dacb(4) 110(108112 均正确)2解析 (1)根据实验要求,所缺的器材为量筒、痱子粉、坐标纸、试剂瓶。(2)见答案。(3)由实验可知正确操作顺序为 dacb。(4)一滴纯油酸的体积为
8、 ,一滴油酸在水面上散开的面积为 xa2,则 d= 。 2由图中可数出油膜占有小正方形个数约为 110 个。综合提能答案 (1)球体 单分子 直径 4.410 -2 1.210 -11 2.710 -10 (2)见解析解析 (1)油膜约占 70 个小格,面积约为S=70252510-6 m24.410 -2 m2一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为V= 10-6 m3=1.210-11 m3150 0.61 000油酸分子的直径约等于油膜的厚度d= = m2.710 -10 m。1.210-114.410-2(2)主要有两个原因:水面受下落液滴冲击,先下陷后又恢复水平,因此油酸薄膜面积会先扩张后收缩;油酸酒精溶液中的酒精挥发,使液面收缩。
