资源简介

(共24张PPT)
2　实验:用油膜法估测
油酸分子的大小
「定位·学习目标」
1.阅读教材实例,形成分子十分微小的物理观念。
2.通过对油酸分子特点的了解,知道在水面上形成的单分子油酸油膜的厚度可以表示分子的大小,正确地进行实验操作,提高科学思维和科学探究的能力。
3.通过对实验的操作和数据分析,知道科学探究获取知识是重要的学习途径,逐渐形成科学的态度与责任。
探究·必备知识
一、实验目的
1.掌握用油膜法估测油酸分子的方法。
2.学会间接测量微观量的思想和方法。
二、实验原理
1.理想化:认为在水面上形成的油酸薄膜是由单层油酸分子组成的,如图所示。
2.模型化:把油酸分子简化为球形。
3.估算:将一滴油酸酒精溶液滴在水面上,溶液中的酒精将溶于水并很快挥发,从而获得纯油酸形成的油膜。可以粗略地认为,油膜的厚度d等于1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V与它在水面上摊开的面积S之比,
三、实验器材
油酸、酒精、注射器、烧杯、浅盘及水、带坐标方格的玻璃板、盛有爽身粉的布袋、彩笔。
四、实验步骤
1.配溶液:取1 mL油酸溶于酒精中,制成500 mL的油酸酒精溶液。
3.盛水撒粉:在浅盘中盛入约2 cm深的水,一只手捏住盛有爽身粉的布袋,另一只手拍打,将爽身粉均匀地撒在水面上。
4.滴入油酸:用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液,油酸立即在水面散开,形成一块油膜。
5.描画轮廓:待油膜形状稳定后,将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描下薄膜的形状。
6.计算面积:根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格,计算轮廓范围内正方形的个数,不足半个的舍去,多于半个的算一个。把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S。
五、数据记录
根据实验记录数据,填在下面表格中。
实验 次数 一定体积的油酸酒精溶液的滴数 一滴溶液中油酸体积 轮廓内 小格 子数 轮廓 面积 分子
大小
1
2
六、数据分析
1.1滴油酸酒精溶液的平均体积
3.油膜的面积S=n×a2 cm2(n为有效格数,小方格的边长为a cm)。
七、误差分析
项目 产生原因 减小方法
偶然 误差 测量油膜 面积不准确 坐标的方格要小一些,待液面稳定后再测量面积
油酸体积计算 存在误差 严格控制配制溶液的各个环节,配制好后立即使用
系统 误差 油膜不是 单分子排列 待油膜形状稳定且充分展开,再描画轮廓
八、注意事项
1.油酸酒精溶液配制好后,不要长时间放置,以免浓度改变。
2.要待油膜形状稳定后,再画轮廓。
3.从盘的中央加爽身粉,使粉自动扩散至均匀,爽身粉的用量不要太大,否则不易成功。
4.实验完成后,把水从盘的一侧边缘倒出,并用少量酒精清洗,然后用脱脂棉擦净,最后用水冲洗,以保持盘的清洁。
5.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。
突破·关键能力
要点一　实验原理与操作
[例1] 在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,有下列实验步骤:
A.用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待油膜形状稳定
B.将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小
C.往浅盘里倒入约2 cm深的水,待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上
D.将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上
(1)上述步骤中,正确的操作顺序是　　　　。(填字母)
解析:(1)“用油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液的体积为 准备浅水盘(C)→形成油膜(A)→描绘油膜边缘(D)→测量油膜面积、计算分子直径(B),即正确的顺序是CADB。
CADB
(2)关于油膜面积的测量方法,下列说法正确的是　　　。(填字母)
A.将油酸酒精溶液滴入水中后,要立刻用刻度尺去测量油膜的面积
B.将油酸酒精溶液滴入水中后,要让油膜尽可能地散开,再用刻度尺去测量油膜的面积
C.将油酸酒精溶液滴入水中后,要立即将油膜的轮廓画在玻璃板上,再利用坐标纸去计算油膜的面积
D.将油酸酒精溶液滴入水中后,要让油膜尽可能散开,等到形状稳定后,再把油膜的轮廓画在玻璃板上,用坐标纸去计算油膜的面积
D
解析:(2)将油酸酒精溶液滴入水中后,应让油膜尽可能散开,形成单分子油膜,再把油膜的轮廓画在玻璃板上,然后用坐标纸计算油膜的面积,由于油膜不规则,无法用刻度尺直接测量油膜的面积。故选D。
(3)在本实验中测得浓度为c的n滴油酸酒精溶液的体积为V,则每滴油酸酒精
溶液的体积为　　　　。将一滴油酸酒精溶液滴在水面上,形成油膜的近似轮廓如图所示,图中正方形小方格的边长为l,则油膜的面积是　　 　　。
根据上述数据,估测出油酸分子的直径是　　　　(用所给字母表示)。用这种方法估测出的结果,其分子直径的数量级约为　　　　 m。
60l2
10-10
规律方法
油膜法估测油酸分子大小的解题思路
(1)首先要按比例关系计算出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V。
(2)其次采用“数格子法”计算出油膜的面积S。
(3)最后利用公式 求出分子的直径。
(4)计算时注意单位要统一。
要点二　实验误差分析
[例2] 某同学在实验室用油膜法估测油酸分子直径,实验主要步骤如下:
①向体积V油=6 mL的油酸中加酒精,直至总量达到V总=104 mL。
②用注射器吸取①中油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,当滴入n=75滴时,测得其体积恰好是V0=1 mL。
③先往浅盘里倒入2 cm深的水,然后将爽身粉均匀地撒在水面上。
④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,待油膜形状稳定后,将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描下油膜的形状。
⑤描出的油膜轮廓如图所示,数出轮廓范围内小方格的个数,小方格的边长为L=1 cm。
根据以上信息,回答下列问题:
(1)一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为　　　 　 m3;油膜面积为　　 　 　 m2;油酸分子直径为　　　 　 m。(结果均保留2位有效数字)
8.0×10-12
1.1×10-2
7.3×10-10
(2)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1 mL,则最终的测量结果将偏　　　　(选填“大”或“小”)。
解析:(2)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1 mL,则代入计算的纯油酸的体积偏大,可知测量值偏大。
大
(3)若油酸酒精溶液长时间静置,则最终的测量结果将偏　　(选填“大”或“小”)。
解析:(3)若油酸酒精溶液长时间静置,随着酒精的挥发,将导致油酸酒精溶液浓度变大,最终得到的油膜的面积变大,可知测量值偏小。
小
点击进入 课时作业2　实验:用油膜法估测油酸分子的大小
定位·学习目标
1.阅读教材实例,认识分子十分微小的物理观念。
2.通过对油酸分子特点的了解,知道在水面上形成的单分子油酸油膜的厚度可以表示分子的大小,正确地进行实验操作,提高科学思维和科学探究的能力。
3.通过对实验的操作和数据分析,知道科学探究获取知识是重要的学习途径,逐渐形成科学的态度与责任。
一、实验目的
1.掌握用油膜法估测油酸分子的方法。
2.学会间接测量微观量的思想和方法。
二、实验原理
1.理想化:认为在水面上形成的油酸薄膜是由单层油酸分子组成的,如图所示。
2.模型化:把油酸分子简化为球形。
3.估算:将一滴油酸酒精溶液滴在水面上,溶液中的酒精将溶于水并很快挥发,从而获得纯油酸形成的油膜。可以粗略地认为,油膜的厚度d等于1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V与它在水面上摊开的面积S之比,即d=。
三、实验器材
油酸、酒精、注射器、烧杯、浅盘及水、带坐标方格的玻璃板、盛有爽身粉的布袋、彩笔。
四、实验步骤
1.配溶液:取1 mL油酸溶于酒精中,制成500 mL的油酸酒精溶液。
2.计算纯油酸的体积:用注射器吸取一段油酸酒精溶液,由注射器上的刻度读取该段溶液的总体积V,再把它一滴一滴地滴入烧杯中,记下液滴的总滴数N,算出一滴油酸酒精溶液的体积V′= mL,则一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V=× mL。
3.盛水撒粉:在浅盘中盛入约2 cm深的水,一只手捏住盛有爽身粉的布袋,另一只手拍打,将爽身粉均匀地撒在水面上。
4.滴入油酸:用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液,油酸立即在水面散开,形成一块油膜。
5.描画轮廓:待油膜形状稳定后,将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描下薄膜的形状。
6.计算面积:根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格,计算轮廓范围内正方形的个数,不足半个的舍去,多于半个的算一个。把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S。
五、数据记录
根据实验记录数据,填在下面表格中。
实验 次数 一定体积的油酸酒精溶液的滴数 一滴溶 液中油 酸体积 轮廓内 小格 子数 轮廓 面积 分子 大小
1
2
六、数据分析
1.1滴油酸酒精溶液的平均体积
=。
2.1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积
V=×油酸酒精溶液的浓度。
3.油膜的面积S=n×a2 cm2(n为有效格数,小方格的边长为a cm)。
4.分子直径d=(代入数据时注意单位的统一)。
七、误差分析
项目 产生原因 减小方法
偶然 误差 测量油膜 面积不准确 坐标的方格要小一些,待液面稳定后再测量面积
油酸体积计算 存在误差 严格控制配制溶液的各个环节,配制好后立即使用
系统 误差 油膜不是 单分子排列 待油膜形状稳定且充分展开,再描画轮廓
八、注意事项
1.油酸酒精溶液配制好后,不要长时间放置,以免浓度改变。
2.要待油膜形状稳定后,再画轮廓。
3.从盘的中央加爽身粉,使粉自动扩散至均匀,爽身粉的用量不要太大,否则不易成功。
4.实验完成后,把水从盘的一侧边缘倒出,并用少量酒精清洗,然后用脱脂棉擦净,最后用水冲洗,以保持盘的清洁。
5.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。
要点一　实验原理与操作
[例1] 在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,有下列实验步骤:
A.用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待油膜形状稳定
B.将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小
C.往浅盘里倒入约2 cm深的水,待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上
D.将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上
(1)上述步骤中,正确的操作顺序是　　　　。(填字母)
(2)关于油膜面积的测量方法,下列说法正确的是　　　。(填字母)
A.将油酸酒精溶液滴入水中后,要立刻用刻度尺去测量油膜的面积
B.将油酸酒精溶液滴入水中后,要让油膜尽可能地散开,再用刻度尺去测量油膜的面积
C.将油酸酒精溶液滴入水中后,要立即将油膜的轮廓画在玻璃板上,再利用坐标纸去计算油膜的面积
D.将油酸酒精溶液滴入水中后,要让油膜尽可能散开,等到形状稳定后,再把油膜的轮廓画在玻璃板上,用坐标纸去计算油膜的面积
(3)在本实验中测得浓度为c的n滴油酸酒精溶液的体积为V,则每滴油酸酒精溶液的体积为　　　　。将一滴油酸酒精溶液滴在水面上,形成油膜的近似轮廓如图所示,图中正方形小方格的边长为l,则油膜的面积是　　　　。根据上述数据,估测出油酸分子的直径是　　　　(用所给字母表示)。用这种方法估测出的结果,其分子直径的数量级约为　　　　 m。
解析:(1)“用油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液的体积为V0=→准备浅水盘(C)→形成油膜(A)→描绘油膜边缘(D)→测量油膜面积、计算分子直径(B),即正确的顺序是CADB。
(2)将油酸酒精溶液滴入水中后,应让油膜尽可能散开,形成单分子油膜,再把油膜的轮廓画在玻璃板上,然后用坐标纸计算油膜的面积,由于油膜不规则,无法用刻度尺直接测量油膜的面积。故选D。
(3)n滴油酸酒精溶液的体积为V,则一滴油酸酒精溶液的体积V0=;每个小方格的面积为l2,不足半格的舍去,超过半格的算一格,一共有60格,所以油膜的面积为60l2;则油酸分子的直径d==。分子直径的数量级为10-10 m。
答案:(1)CADB　(2)D
(3)　60l2　　10-10
油膜法估测油酸分子大小的解题思路
(1)首先要按比例关系计算出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V。
(2)其次采用“数格子法”计算出油膜的面积S。
(3)最后利用公式d=求出分子的直径。
(4)计算时注意单位要统一。
要点二　实验误差分析
[例2] 某同学在实验室用油膜法估测油酸分子直径,实验主要步骤如下:
①向体积V油=6 mL的油酸中加酒精,直至总量达到V总=104 mL。
②用注射器吸取①中油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,当滴入n=75滴时,测得其体积恰好是V0=1 mL。
③先往浅盘里倒入2 cm深的水,然后将爽身粉均匀地撒在水面上。
④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,待油膜形状稳定后,将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描下油膜的形状。
⑤描出的油膜轮廓如图所示,数出轮廓范围内小方格的个数,小方格的边长为L=1 cm。
根据以上信息,回答下列问题:
(1)一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为　　　　 m3;油膜面积为　　　　 m2;油酸分子直径为　　　　 m。(结果均保留2位有效数字)
(2)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1 mL,则最终的测量结果将偏　　　　(选填“大”或“小”)。
(3)若油酸酒精溶液长时间静置,则最终的测量结果将偏　　　 　(选填“大”或“小”)。
解析:(1)一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V=× mL=
8.0×10-6 mL=8.0×10-12 m3;由题图可知,油膜轮廓内的正方形个数为 110个,则油膜的面积S=110×1 cm2=110 cm2=1.1×10-2 m2;油酸分子的直径d== m≈7.3×10-10 m。
(2)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1 mL,则代入计算的纯油酸的体积偏大,可知测量值偏大。
(3)若油酸酒精溶液长时间静置,随着酒精的挥发,将导致油酸酒精溶液浓度变大,最终得到的油膜的面积变大,可知测量值偏小。
答案:(1)8.0×10-12　1.1×10-2　7.3×10-10 (2)大　(3)小
课时作业
1.在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,首先将体积为V0的纯油酸配制成体积为V的油酸酒精溶液。用注射器测得N滴这样的溶液的体积为V1,把1滴该油酸酒精溶液滴入撒有爽身粉的盛水浅盘里,等油膜形状稳定后,把玻璃板盖在浅盘上并描画出油膜的轮廓,如图所示。已知图中正方形小方格的边长为L,由图可知油膜大约占有n0个小格。
(1)实验中使用到油酸酒精溶液,其中酒精的作用是　　　。(填字母)
A.形成清晰的油膜边界轮廓
B.有助于油酸的挥发
C.有助于油酸的颜色更透明便于识别
D.对油酸溶液起到稀释作用
(2)由上述条件可以估算出油酸分子的直径d为　　　。(填字母)
A. B.
C. D.
解析:(1)如果油酸不加稀释,则一滴纯油酸形成的油膜面积很大,静置在盛水浅盘里无法形成单层的油膜分子层,而油酸可以溶于酒精,酒精的作用是对油酸溶液起到稀释作用。故选D。
(2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V油=,估算出油酸分子的直径为d==,故选B。
答案:(1)D　(2)B
2.在估测油酸分子大小的实验中,具体操作如下:
①取油酸1 mL注入 2 500 mL的容量瓶内,然后向瓶中加入酒精,直到液面达到 2 500 mL的刻度线为止,摇动容量瓶使油酸在酒精中充分溶解,形成油酸酒精溶液。
②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒,记录滴入的滴数,直到达到
1 mL为止,恰好共滴了100滴。
③在边长约40 cm的浅水盘内注入约2 cm深的水,将爽身粉均匀地撒在水面上,再用滴管吸取油酸酒精溶液,轻轻地向水面滴一滴该溶液,酒精挥发后,油酸在水面上尽可能地散开,形成一层油膜,膜上没有爽身粉,可以清楚地看出油膜轮廓。
④待油膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上绘出油膜的形状。
⑤将画有油膜形状的玻璃板放在边长为1.0 cm的方格纸上,如图所示。
(1)由上述具体操作中的有关数据可知,一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为　　　　 m3,求得的油酸分子直径为　 m(结果保留1位有效数字)。
(2)小于同学在该实验中最终测得的油酸分子直径比大多数同学测得的偏大。出现这种结果的原因可能是　　　　。(填字母)
A.计算油酸膜面积时,错将所有不完整的方格作为完整的方格处理
B.水面上爽身粉撒得较多,油酸膜没有充分展开
C.求每滴溶液体积时,1 mL溶液的滴数多记了10滴
解析:(1)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为
V=××10-6 m3=4×10-12 m3,
由题图可知油膜中大约有112个小方格,则油膜面积为S=112×(1.0×10-2)2 m2=1.12×10-2 m2,
油酸分子直径为d== m≈4×10-10 m。
(2)小于同学在该实验中最终得到的油酸分子的直径比大多数同学测得的偏大,根据d=,若计算油酸膜面积时,错将所有不完整的方格作为完整的方格处理,则油膜面积测量值偏大,油酸分子直径的测量值偏小,故A错误;若水面上爽身粉撒得较多,油酸膜没有充分展开,则油膜面积测量值偏小,油酸分子直径的测量值偏大,故B正确;求每滴溶液体积时,1 mL溶液的滴数多记了10滴,则一滴油酸酒精溶液中纯油酸体积的测量值偏小,油酸分子直径的测量值偏小,故C错误。
答案:(1)4×10-12　4×10-10　(2)B
3.某探究小组为了通过油膜法估测油酸分子的大小,进行了如下实验步骤:
A.用注射器取一滴配制好的油酸酒精溶液滴入量筒测出体积,再根据油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V。
B.用浅盘装入约2 cm深的水,然后将爽身粉均匀地撒在水面上。
C.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上,立即将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上,用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上。
D.根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格,数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去,多于半个的算一个),再根据方格的面积求出油膜的面积S。
E.用公式d=,求出油膜厚度,即油酸分子的直径。
(1)上述步骤中哪两个步骤是不妥当的,请指出并改正:
①　 ;
②　 。
(2)探究小组的同学先将体积为a的油酸溶解到酒精中,配制成体积为b的油酸酒精溶液,并测得其中1滴油酸酒精溶液的体积为V0,且在水面上形成的油膜面积为S,可以测得油酸分子直径约为　　　　　;若已知纯油酸的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA,则n滴油酸酒精溶液中含油酸分子个数约为　　　　　。
(3)某同学实验中得到的结果比大多数同学的结果偏大,出现这种结果的原因,下列说法可能正确的是　　　　　。(填字母)
A.油酸中含有大量酒精
B.将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算了
解析:(1)①A中只取一滴溶液测量体积时误差太大,应取数十滴滴入量筒进行测量。
②C中不能立即进行形状描绘,应等待油膜形状稳定后再进行描绘。
(2)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V0,则油酸分子直径为d==;n滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为V0,纯油酸的摩尔体积为,则所含纯油酸的分子数为N=NA=。
(3)油酸分子直径d=,酒精的作用是稀释油酸,使油酸更容易展开形成单分子油膜,最终会挥发或溶于水,则油酸中含有大量酒精对实验结果不会造成影响,故A错误;将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算,则V测量值偏大,分子直径测量值偏大,故B正确。
答案:(1)①A中只取一滴溶液测量体积时误差太大,应取数十滴滴入量筒进行测量　②C中不能立即进行形状描绘,应等待油膜形状稳定后再进行描绘　(2)　　(3)B
4.某班级做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验。实验前,老师将酒精加入1 mL的油酸中配制成 1 000 mL的油酸酒精溶液。
(1)在实验时需要测量出一滴油酸酒精溶液的体积,具体的操作是用
　　　　　　将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒,记下量筒内增加一定体积时液滴的数目。
(2)向浅盘的水面上撒爽身粉,将1滴油酸酒精溶液滴入水中后,下列现象判断正确的是　　　。
A.油膜的面积先扩张后又稍微收缩了一些
B.油膜的面积先快速扩张后慢慢趋于稳定
C.若出现如图的情况,说明油酸浓度太大,需重新配制油酸酒精溶液进行实验
D.若出现如图的情况,可在水面上重新撒上爽身粉,再次滴入油酸酒精溶液进行实验
(3)甲实验小组测得1 mL油酸酒精溶液为80滴,通过数1滴溶液在水面稳定后形成的油膜面积对应正方形的个数得到油膜的面积为
250 cm2,可估算油酸分子的直径为　　 m。(结果保留 1位有效数字)
(4)当结束实验或重复做实验时,需将水从浅盘的一角倒出,在这个角的边缘会遗留少许油酸,为了保持浅盘的清洁,不影响下次使用,应如何处理
　。
解析:(1)在实验时需要测量出1滴油酸酒精溶液的体积,具体的操作是用注射器(或滴管)将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒,记下量筒内增加一定体积时液滴的数目。
(2)向浅盘的水面上撒爽身粉,将1滴油酸酒精溶液滴入水中后,可发现油膜的面积先扩张后又稍微收缩了一些,选项A正确,B错误;若出现题图所示的情况,说明爽身粉分布不均匀,需重新进行实验,选项C、D错误。
(3)1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积V=×10-6 m3,油酸分子的直径为d== m=5×10-10 m。
(4)可以用少量酒精清洗,并用脱脂棉擦拭,再用清水冲洗。
答案:(1)注射器(或滴管)　(2)A　(3)5×10-10　(4)可以用少量酒精清洗,并用脱脂棉擦拭,再用清水冲洗

展开更多......

收起↑