资源简介

(共38张PPT)
[学习目标]
1.掌握油膜法估测油酸分子大小的实验原理以及数据处理的思路和方法。
2.通过估测油酸分子的大小(直径)，学习利用宏观量的测量来估算微观量的科学方法。
3.会对实验数据进行综合分析和计算，得到油酸分子的直径的数量级。
[实验原理]
1.利用油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法(如图甲)估测分子大小。当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就会在水面上散开，其中的酒精溶于水中，并很快挥发，这样就在水面上形成一层单分子纯油酸薄膜(如图乙)。
2.如果把分子看作小球，那么可以认为油膜的厚度等于油酸分子的大小(直径)。
3.测出一滴油酸的体积，并算出这滴油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，就可估算出油酸分子的大小。
[实验器材]
量筒，注射器，浅盘，油酸酒精溶液，玻璃板，坐标纸，痱子粉或滑石粉，细彩笔，水。
[实验步骤]
1.用注射器吸入一定体积(如1 mL)事先配制好的油酸酒精溶液，再均匀地滴到玻璃杯中，记下滴出的总滴数，即可算出一滴油酸酒精溶液的体积V0。
2.在边长30～40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉或滑石粉均匀地撒在水面上，用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待其散开。
[误差分析]
误差 产生原因 减小方法
偶然
误差 测量油膜面积不准确 坐标纸的方格要小一些，待液面稳定后再测量面积
油酸体积计算存在误差 配制过程要严格把握各个环节，配制好的溶液立即封存，且不宜存放较长时间
系统
误差 油膜不是单分子排列 使油酸酒精溶液的浓度小一些，让油膜尽量在水面上散开
[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，产生误差。
2.待测油酸液面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓。扩散后又收缩有两个原因：第一，水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复；第二，酒精挥发后液面收缩。
3.当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦拭，再用清水冲洗，这样做可保持盘的清洁。
4.从盘的中央加痱子粉，粉自动扩散至均匀，这样做比将粉撒在水面上的效果好。
题型一　教材原型实验
[例1]　在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中：
(1)已知实验室中使用的油酸酒精溶液的浓度为A，N滴溶液的总体积为V。在浅盘中的水面上均匀地撒上痱子粉，将一滴上述油酸酒精溶液滴在水面上，待油膜稳定后，在带有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓，如图所示。测得油膜占有的正方形小格个数为X。
①用以上字母表示一滴油酸酒精溶液中的纯油酸的体积为
__________。
②油酸分子直径约为_________。
(2)(多选)用“油膜法”来估测油酸分子的大小，是通过一些科学的近似处理，这些处理有_______。
A.油酸分子看成球形 B.油膜视为单分子油膜　
C.忽略酒精体积 D.分子之间没有空隙
(2)乙同学在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，将6 mL的油酸溶于酒精中制成104 mL的油酸酒精溶液。用注射器取适量溶液滴入量筒，测得每滴入75滴，量筒内的溶液增加1 mL。用注射器把1滴这样的溶液滴入表面撒有痱子粉的浅水盘中，把玻璃板盖在浅盘上并描出油酸膜边缘轮廓，如图所示。已知玻璃板上正方形小方格的边长为1 cm，则油酸膜的面积约为________m2。由以上数据，可估算出油酸分子的直径约为________m(均保留两位有效数字)。
(3)(多选)丙同学做完实验后，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.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
D.计算油膜面积时，不完整的方格作为完整方格处理
答案　(1)A　CBED　(2)1.1×10-2　7.3×10-10　(3)AC
题型二　拓展创新实验
[例3]　测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法等。
(1)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中：
①取0.25 mL油酸溶于酒精，制成250 mL的油酸酒精溶
液。然后用注射器吸取一些油酸酒精溶液，一滴一滴地
向小量筒中滴入100滴溶液，此时液面恰好达到小量筒中1 mL的刻度，再用注射器取配制好的油酸酒精溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴入2滴油酸酒精溶液，在水面上形成油膜，待油膜稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上并描下油膜的形状，如图甲所示。小方格的边长为2 cm。由图可以估算出油膜的面积是________cm2，由此估算出油酸分子的直径是________ m(结果保留一位有效数字)。
②通过查找资料，得知油酸分子的直径为4.6×10-10 m，则造成实验结果偏差的原因可能是________。
A.痱子粉撒得过多
B.勾画油膜形状时面积圈大了
C.计算1滴油酸酒精溶液的体积时，1 mL溶液的滴数多计了几滴
(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1.43×10-8 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)。
答案　(1)①256　8×10-10　②A (2)9.4×10-10
1.(1)图甲为“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中的三个步骤，先后顺序是__________(用字母表示)。
(2)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每1 000 mL溶液中有0.6 mL油酸。用注射器测得1 mL上述溶液有50滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，画出油膜的形状。如图乙所示，油膜占据了136个方格，坐标纸中正方形方格的边长为1 cm，按以上实验数据估测出油酸分子的直径是__________m(结果保留一位有效数字)。
(3)(多选)甲、乙、丙、丁四位同学分别在三个实验小组做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，但都发生了操作错误。这四位同学的错误操作导致实验测得的油酸分子直径偏小的是__________。
A.甲使用了配制好但在空气中搁置了较长时间的油酸酒精溶液
B.乙在向水面滴入油酸酒精溶液时，未发现不慎滴入了两滴油酸酒精溶液
C.丙在计算油膜面积时，把轮廓范围内不满的正方形都算成了一个
D.丁同学在水面上撒入了过多的痱子粉
答案　(1)bca　(2)9×10-10　(3)ABC
(3)甲使用了配制好但在空气中搁置了较长时间的油酸酒精溶液，则溶液的实际浓度变大，代入计算的浓度偏小，测得的1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积偏小，则测得的油酸分子直径偏小，故A正确；乙在向水面滴入油酸酒精溶液时，未发现不慎滴入了两滴油酸酒精溶液，计算时的体积代入1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积，则测得的油酸分子直径偏小，故B正确；丙在计算油膜面积时，把轮廓范围内不满的正方形都算成了一个，则油膜面积测量值偏大，测得的油酸分子直径偏小，故C正确；丁同学在水面上撒入了过多的痱子粉，则油膜面积测量值偏小，测得的油酸分子直径偏大，故D错误。
2.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：
①往浅盘里倒入一定深度的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上；
②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；
③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；
④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积；
⑤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。
完成下列问题：
(1)上述步骤中，正确的顺序是__________(填写步骤前面的序号)。
(2)该实验中，使用到的研究方法是________。
A.等效替代法 B.理想模型法
C.微小量放大法 D.控制变量法
(3)已知实验室中使用的油酸酒精溶液每104 mL 溶液中含有2 mL油酸，又用滴管测得每50滴这种溶液的总体积为1 mL，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1 cm 的正方形小格的纸上(如图)。
①一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积为________mL；
②油膜的面积约为________cm2；
③油酸分子直径的大小D＝________m(结果保留一位有效数字)。
(4)(多选)某学生在“用油膜法估测油酸分子的大小”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.计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格
C.计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格
D.在计算一滴溶液的体积时，少算了滴数
答案　(1)④①②⑤③　(2)B　(3)①4×10-6 ②63　③6×10-10　(4)ACD
(4)油酸未完全散开，则S测量值偏小，则直径测量值偏大，故A正确；计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格，则S测量值偏大，则直径测量值偏小，故B错误；计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格，则S测量值偏小，则直径测量值偏大，故C正确；计算溶液体积时，少算了液滴数，则纯油酸体积将偏大，计算得到的分子直径也将偏大，故D正确。
3.(2025·广西桂林高二期末)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验方法及步骤如下：
①向体积V油＝1 mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总＝500 mL；
②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n＝100滴时，测得其体积恰好是V0＝1 mL；
③先往边长为30～40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水，然后将痱子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，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；
⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内小方格的个数N，小方格的边长a＝20 mm。
根据以上信息，回答下列问题：
(1)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V′为______mL；油酸
薄膜的面积S约为______mm2；由此可知，油酸分子的直径D约
为________(结果均保留两位有效数字)。
(2)(多选)某同学在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，计算结果明显偏大，可能是由于________。
A.粉末太薄使油酸边界不清，导致油膜面积测量值偏大
B.粉末太厚导致油酸未完全散开
C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D.计算每滴油酸酒精溶液的体积时，1 mL的溶液滴数多数了几滴
答案　(1)2.0×10-5　4.5×104(4.3～4.7×104都正确)　4.4×10-10 m(4.3～4.7×10-10 m都正确)　(2)BC
4.(2025·辽宁大连高二月考)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.往边长约为40 cm 的浅盘里倒入约2 cm 深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上；
B.用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定；
C.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，根据油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子直径的大小；
D.用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积；
E.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。
完成下列填空：
(1)上述步骤中，正确的顺序是______________(填写步骤前面的序号)。
(2)将6 mL 的纯油酸溶于酒精，制成104 mL 的油酸酒精溶液，测得1 mL 的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，待水面稳定后，测得所形成的油膜的形状如图所示。坐标中正方形小方格的边长为20 mm，求：
①油酸膜的面积是______________m2 ；
②每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是____________mL；
③根据上述数据，估测出油酸分子的直径是____________m
(以上结果均保留两位有效数字)。
答案　 (1)DABEC　(2)①2.3×10-2 ②1.2×10-5　③5.2×10-10
5.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中：
(1)(多选)下列说法正确的是________。
A.将一滴油酸酒精溶液滴入小量筒中，测出其体积
B.油酸酒精溶液滴到水面上时，油膜先变大，后收缩至稳定
C.为了测量准确，往浅盘中滴入油酸酒精溶液后应立即描绘油膜轮廓
D.如果不用痱子粉，将会导致油酸边缘看不清
(2)(多选)如图所示，实验中得到两幅油膜图，图甲中油膜呈“爆炸”形，图乙中痱子粉和油膜变得“支离破碎”，关于形成原因，下列说法正确的是______。
A.图甲可能是因为水面上痱子粉撒得太多太厚
B.图甲可能是因为酒精加入过多
C.图乙可能是因为撒粉太少，粉膜太薄
D.图乙可能是因为酒精加入太少
(3)实验时，将体积为m的纯油酸，配制成体积为n的油酸酒精溶液，测得k滴溶液的总体积为V，将一滴溶液滴入浅盘，稳定后将油酸膜轮廓描绘在坐标纸上，测得轮廓面积为S。则油酸分子直径D＝ __________(用上述符号表示)。
6.(2025·湖北随州高二期中)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中：
(1)在该实验中，体现的物理思想方法是________。
A.理想模型法 B.控制变量法 C.等效替代法
(2)实验中所用的油酸酒精溶液为1 000 mL溶液中有纯油酸2 mL，用量筒测得1 mL上述溶液为100滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图甲所示，图中正方形方格的边长为2 cm，油膜所占方格数约为80个，可以估算出油膜的面积是__________m2 (结果保留两位有效数字)，由此估算出油酸分子的直径是__________m(结果保留三位有效数字)。
(3)在一次实验中由于痱子粉撒得过多，得到了如图乙所示的油膜，如果按此油膜来计算分子直径，你认为测量结果相对真实值会______(选填“偏大”“偏小”或“无系统误差”)。
答案　(1)A　(2)3.2×10-2　6.25×10-10 (3)偏大
解析　(1)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上形成单分子油膜，将油酸分子看作球形，认为油酸分子是一个紧挨一个的，估算出油膜面积，从而求出分子直径，这里用到的方法是理想模型法。故选A。

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