資源簡介

(共44張PPT)
2. 實驗：用油膜法估測油酸分子的大小
人教版（2019）物理（選擇性必修第三冊）
第一章 分子動理論
目錄
素養目標
01
課程導入
02
新課講解
03
總結歸納
04
課堂練習
05
正確教育
素養目標
1.知道獲得單分子油墨的方法
2.掌握油膜法估測分子大小的實驗原理以及數據處理的思路和方法
分子十分微小。以水為例，一個直徑為10-3 mm左右的水珠，它的大小與細菌差不多，用肉眼無法觀察，就是在這樣小的水珠里，分子的個數竟比地球上人口的總數還多上好幾倍！
那么，通過什么途徑可以知道分子的大小呢
正確教育
新課講解
思考
是否有其他方法測量綠豆的直徑呢？
分子太小，肉眼不可見
等效替代
拿綠豆模擬分子，體會測量方法
可以使用螺旋測微器直接測量
方法一：將綠豆排成一行，測出總長，根據總長和綠豆個數得到綠豆直徑
L
方法二：測出多個綠豆的總體積，根據總體積和綠豆的個數，得到綠豆直徑
方法三：量出單層綠豆鋪開的面積，測出單層綠豆的總體積，根據總體積和面積，得到綠豆直徑
L1
L2
正確教育
第一節
準備實驗
實驗原理
模型建立和理想化處理
把滴在水面上的油酸層當作單分子油膜層
把分子看成球形
油分子一個緊挨一個整齊排列
參考測量綠豆直徑的方法三
把油酸分子簡化為球形處理，并認為它們緊密排布(如圖)。測出油膜的厚度d，它就相當于分子的直徑
油酸分子在水面上形成單分子油膜。
分子是球形的
單分子油膜
分子間沒有空隙
三個假設
需要測量的物理量：V、S
水
油酸分子
d
讓油膜在水面上充分擴散，形成單層油酸分子組成的薄膜，此時油膜的厚度d 就是分子的直徑，若事先量得油酸體積為V，油膜面積為S，則 d＝
配制好的一定濃度的油酸酒精溶液、淺盤、水、爽身粉、注射器、燒杯、帶有坐標方格的玻璃板、彩筆。
實驗器材
油酸酒精溶液
實驗中，為了使油酸充分展開，獲得一塊單分子油膜，我們需要將油酸在酒精中稀釋后再滴入水中。這樣的油酸酒精溶液滴在水面，溶液中的酒精將溶于水并很快揮發,從而獲得純油酸形成的油膜。
正確教育
第二節
實驗步驟
①配制油酸酒精溶液：取1 mL的油酸，用無水酒精按1∶200的體積比稀釋，使油酸在酒精中充分溶解。
②用酒精及清水清洗淺盤，充分洗去油污、粉塵.在淺盤中盛入適量的水，將爽身粉均勻地撒在水面上，使水處于穩定狀態.
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
，記下量筒內增加一定體積(如1 mL)時的滴數，由此求出
一滴油酸酒精溶液的平均體積。
實驗步驟
爽身粉均勻地撒在水面
便于觀察所形成的油膜的輪廓。因為油膜在水面上擴散后，會將水面上擴散后，會將形成清晰的邊緣，中間油酸擴散形成的圖形是透明的。
撒爽身粉的小技巧
實驗中爽身粉的作用是界定油膜的邊界，爽身粉過厚，易刺破油膜，爽身粉太少，油膜邊界不清楚，為了控制爽身粉的量，可將易拉罐去掉上底，洗凈后裝入少量爽身粉，用兩層較密的紗布蓋在易拉罐口，用橡皮筋將紗布扎牢，這樣用一般的力直接在液面上方垂直搖動易拉罐，就可以得到全水面上都有的一層均勻的、很薄的爽身粉。
④用注射器將一滴油酸酒精溶液滴在淺盤水面中央，形成油膜。待油酸薄膜的形狀穩定后，將帶有坐標方格的玻璃板放在淺盤上，并將油酸薄膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上。
⑤將繪有油膜輪廓的膠片或玻璃板放在坐
標紙上，數出輪廓內正方形的個數，不足
半個的舍去，多于半個的算一個，然后計
算出油膜的面積。
⑥根據油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V，根據油酸的體積V 和油膜的面積S 算出油酸薄膜的厚度d＝V/S。
⑦重復以上實驗，多測幾次油酸薄膜的厚度，并求其平均值，即為油酸分子直徑的大小
演示視頻1
演示視頻2
正確教育
第三節
數據分析
（1）1滴油酸酒精溶液的平均體積
數據處理
（2）1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積
（3）油膜的面積S = na2（n為小正方形的有效個數，a為小正方形的邊長）
根據油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V，根據油酸的體積V 和油膜的面積S 算出油酸分子的直徑 d＝V/S 。
除了一些有機物質的大分子外，多數分子大小的數量級為
實驗只要求估測大小，實驗結果的數量符合要求即可。
（1）配制油酸酒精溶液時，由于油滴大小不一而引起誤差
（2）純油酸體積的計算引起的誤差
（3）油膜未完全展開而形成的誤差
（4）描畫油酸薄膜的輪廓及油膜面積的計算造成的誤差等
誤差分析
（1）實驗前，必須將所有的實驗用具擦洗干凈；實驗時，吸取油膜、酒精和溶液的移液管要分別專用，不能混用，否則會增大誤差，影響實驗結果.
（2）待測油酸面擴散后又收縮，要在穩定后再畫輪廓，擴散后又收縮有兩個原因：一是水面受油酸液滴的沖擊凹陷后又恢復；二是酒精揮發后液面收縮。
注意事項
（3）本實驗只要求估算分子大小，實驗結果的數量級符合要求即可。
（4）爽身粉不宜撇得過厚，油酸酒精溶液的濃度以小于1/1000為宜。
（5）向水面滴油酸酒精溶液時，應靠近水面，不能離水面太高，否則油膜輪廓難以形成。
注意事項
經典例題
用“油膜法估測油酸分子大小”的實驗中，下列說法正確的是( )
A.將油酸分子看成球形且緊密排列，體現的是等效替代法的物理思想方法
B.應先滴油酸酒精溶液，再撒痱子粉
C.向量筒中滴5滴溶液，測出5滴溶液的體積，算得1滴溶液的體積
D.待油膜形狀穩定后，再在玻璃板上描出油膜的形狀
D
答案：D
解析：A.將油酸分子看成球形且緊密排列，體現的是理想模型法的物理思想方法，故A錯誤；B.實驗時應先把痱子粉均勻地撒在水面上，再滴油酸酒精溶液，這樣可以形成邊界清晰的油膜，易于對油膜面積的測定，故B錯誤；C.向量筒中滴5滴溶液，滴數太少，算得1滴油酸溶液體積時誤差較大，故C錯誤；D.待油酸薄膜形狀穩定后，在玻璃板上描下油酸膜的形狀，故D正確。故選D。
經典例題
在“油膜法估測分子大小”的實驗中，將1 mL的純油酸配制成x ml的油酸酒精溶液，再將1滴體積為V1的溶液滴入到準備好的淺盤中，淺盤中水的體積為V2，描出的油膜輪廓共占y個小方格，每格邊長是l，則可估算出油酸分子直徑為( )
A. B. C. D.
A
答案：A
解析：根據題意可知，滴入淺盤中的油酸體積為
滴入淺盤中的油酸形成單分子層的面積為
則油酸分子直徑為
故選A。
實驗：用油膜法估算油酸分子的大小
一、實驗思路
二、實驗器材
三、實驗步驟
四、數據分析
五、誤差分析及注意事項
實驗原理：
多數分子大小的數量級為10－10 m
配制好的一定濃度的油酸酒精溶液、淺盤、水、爽身粉、注射器、燒杯、帶有坐標方格的玻璃板、彩筆
1.測量1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V
2.測量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積S
1.在“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，下列說法正確的是( )
A.可以把油酸分子簡化成球形處理，并認為它們緊密排布
B.為清晰顯示油膜輪廓，應先滴入油酸酒精溶液，再撒痱子粉
C.若描繪輪廓時油酸未完全散開，將導致測得的分子直徑偏小
D.計算輪廓范圍內正方形個數時，不足一個的需全部舍去
A
答案：A
解析：AB.油膜法測分子直徑實驗中，將油酸稀釋配置成一定濃度的油酸酒精溶液，為清晰顯示輪廓，先在淺盤中均勻撒上一層痱子粉，然后滴入1滴油酸酒精溶液，最后形成單分子油膜，若將油酸分子簡化成球形模型，認為它們緊密排列，則該油膜的厚度即為油酸分子的直徑，A正確，B錯誤；
CD.根據溶液的濃度可以求出1滴溶液中純油酸的體積V，等輪廓穩定后利用數格數的方法，不足半格的含去，大于半格的當做一格，記下格數，則輪廓的面積等于格數乘以每格的面積，記作S，根據公式 從而計算出油酸分子的直徑，如果描繪輪廓時油酸還未散開就會導致S偏小，從而導致測得的分子直徑偏大，CD錯誤。
2.將1cm3油酸溶于酒精中，制成200cm3油酸酒精溶液。已知1cm3溶液中有50滴，現取一滴油酸酒精溶液滴到水面上，隨著酒精溶于水后，油酸在水面上形成一單分子薄層。已測出這薄層的面積為0.2m2，由此估測油酸分子的直徑為( )
A. 2×10-10 m
B. 5×10-10 m
C. 2×10-9 m
D. 5×10-9 m
B
答案：B
解析：1滴油酸酒精溶液中含有的油酸體積為
油膜分子是單分子油膜，
根據
故B正確，ACD錯誤。故選B。
3.在“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗過程中，下列說法正確的是( )
A.將一滴油酸酒精溶液滴入量筒并讀出其體積
B.滴入油酸酒精溶液，再撒入痱子粉
C.配制的油酸酒精溶液濃度過低會形成如圖所示的油膜
D.若按圖示的油膜計算，油酸分子的直徑測量值將偏大
D
答案：D
解析：A.通過測量1ml溶液有多少滴，從而得一滴油酸酒精溶液的體積，故A錯誤；B.應先撒入痱子粉，再滴入油酸酒精溶液，故B錯誤；C.形成如圖所示的油膜是由于痱子粉太厚造成的，故C錯誤；D.如圖所示的油膜沒有充分展開，并不是單分子油膜，油膜面積偏小，根據 ，測量結果偏大，故D正確。故選D。
4.（1）如圖1反映“用油膜法估測分子的大小”實驗中的4個步驟，將它們按操作先后順序排列應是_______（用符號表示）；
bcad
4.（2）在做“用油膜法估測分子的大小”的實驗中，將油酸溶于酒精，其濃度為每1000mL溶液中有0.6mL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，待水面穩定后，畫出油膜的形狀。如圖2所示，坐標紙中正
方形方格的邊長為1cm，試求：
①油酸膜的面積是_______cm2;
②每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是_______;
③按以上實驗數據估測出油酸分子的直徑是_______m。（結果保留兩位有效數字）
1.3×102
8.0×10-12m3
6.1×10-10
4.（3）若阿伏加德羅常數為NA，油酸的摩爾質量為M。油酸的密度為ρ。則下列說法正確的是_______。
A.1kg油酸所含有分子數為
B.1m3油酸所含分子數為
C.1個油酸分子的質量為
D.油酸分子的直徑約為
B
答案：（1）bcad（2）1.3×102;8.0×10-12m3;6.1×10-10（3）B
解析：（1）用“用油膜法估測分子的大小”的實驗步驟為：配制油酸酒精溶液→測定一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積→準備淺水盤→形成油膜→描繪油膜邊緣→測量油膜面積→計算分子直徑。因此操作先后順序排列應是bcad。
（2）①圖中油膜中大約有131個小方格，則油酸膜的面積為
②每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積為
答案：（1）bcad（2）1.3×102;8.0×10-12m3;6.1×10-10（3）B
解析：③油酸分子的直徑為
（3）A.1kg油酸所含有分子數為 故A錯誤；
B.1m3油酸所含分子數為
故B正確；
答案：（1）bcad（2）1.3×102;8.0×10-12m3;6.1×10-10（3）B
解析：C.1個油酸分子的質量為
故C錯誤；
D.設油酸分子的直徑為d，則有
解得
故D錯誤。
故選B。

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