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1、第二节 测量分子的大小,分子动理论,1理解用油膜法测量分子的原理 2会利用宏观测定微观量的数量级的方法,对于物质分子大小的测量，利用现代技术，像离子显微镜或扫描隧道显微镜已经能观察到物质表面的分子，但是这毕竟离中学物理尚远. “用油膜法估测分子的大小”实验设计思想十分巧妙，它用宏观量的测量来估测微观量的数值，有利于科学思维方法的培养；有利于深化对微观世界的认识；有利于提高实验技能、技巧. 你能“用油膜法估测分子的大小”吗？大胆猜想，提出各种假设、理清实验的设计思想，把握住关键步骤进行实验探究，收集实验数据，得出实验结论,【实验器材】 1:200油酸酒精溶液， 20 mL注射器(或滴管)，塑料水
2、槽(30 cm40 cm)，10 mL量筒，30 cm40 cm 玻璃板，坐标纸，彩笔，痱子粉,【实验原理】 油酸分子式为C17H33COOH，是一种结构较为复杂的高分子由两部分组成，一部分是 C17H33是不饱和烃具有憎水性另一部分是COOH对水有很强的亲和力被酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸溶液会在水面上很快散开，其中酒精先溶于水，并很快挥发，最后在水面上形成一块纯油酸薄膜,a,b,其中C17H33部分冒出水面，另一部分COOH则浸在水中，油酸分子直立在水面上形成一个单分子层油膜(如图a)如果那滴油酸_可以算出再测得单分子油膜的_即可估算出油酸分子的直径(大小)d_.（如图b. 【实验过
3、程】 1用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液(1:200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(如1 mL)时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的_，然后再按油酸酒精溶液的浓度计算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的_,体积V,V/S,体积,体积V,面积S,2往边长约为3040 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，待水稳定后，将适量痱子粉均匀地洒在水面上 3用注射器或滴管将老师事先配制好的油酸酒精溶液滴在水面上一滴，形成如上图所示的形状，待油酸薄膜的形状稳定后，将准备好的玻璃板放在浅盘上，(注意玻璃板不能与油膜接触)然后将油膜的形状用彩笔描在玻璃板上,4将画有油膜轮廓的玻璃板正确
4、的放在坐标纸上，计算出油膜的面积S，求面积时以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位，计算出正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个 5根据纯油酸的体积V和油酸的面积S可计算出油酸薄膜的厚度d ，即油酸分子的大小,【实验记录】,理解用油膜法测量分子的原理,将油酸滴在水面上，让油酸尽可能散开，可认为油酸在水面上形成单分子油膜层，如果把分子看作球形，单分子油膜层的厚度就可以看作油酸分子的直径，事先测出油酸滴的体积V和油膜的面积S，就可以算出分子的直径： d .,在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，某同学的实验步骤如下： A将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数(不足半个的舍
5、去，多于半个的算一个)，再根据方格的边长求出油膜的面积S. B将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上,C用浅盘装入约2 cm深的水 D用公式d 求出薄膜厚度，即油酸分子的直径 E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. 上述实验步骤中有遗漏或步骤不完全的，请你指出来： (1)_； (2)_ 请你为他将合理的步骤排列出来：_.,解析：(1)C步骤中，要将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上 (2)实验时，还需要F.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，记下溶液的滴数n与量筒中增加的溶液体积V0. 合
6、理步骤：CFBAED,课堂训练,1一滴油在水面上形成的油膜最大面积是1.25 m2，若油滴原来的体积是1.0 mm3，密度为0.86103 kg/m3，此种油的摩尔质量为131.3 g/mol，试估算阿伏加德罗常数(取两位有效数字).,实验操作的注意事项,1油酸溶液配制不要长时间放置，以免改变浓度产生实验误差 2实验前应检查方盘是否干净，如果有油渍则导致实验无法完成 3方盘中的水应保持稳定状态，最好静置一段时间， 痱子粉均匀撒在水面上从盘的中央加痱子粉，使粉自动扩散至均匀,4向水面滴油酸酒精溶液时，针尖应竖直、靠近水面，如果离水面太高，可能无法形成油膜，最好在1 cm左右滴油酸酒精溶液时要注意
7、控制好，只滴1滴 5计算油膜面积时，以坐标纸上方格的数目来计算(边长1 cm) .不足半个的舍去，多于半个的算1个实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可,6当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧面残留的油酸，可用少量的酒精清洗，并用脱脂棉擦去，再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁,(双选）某学生在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，计算结果偏大，可能是由于( ) A油酸未完全散开 B油酸中含有大量酒精 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的溶液的滴数多记了10滴,解析：油酸分子直径d .计算结果明显偏大，可能是V取大了或S取小了，油酸未完全散开，所
8、测S偏小，d偏大，A正确；油酸中含有大量的酒精，不影响结果，B错；若计算油膜面积时舍去了所在不足一格的方格，使S偏小，d变大，C正确；若求每滴体积时，1 mL的溶液的滴数多记了10滴，使V变小，D不正确 答案：AC,课堂训练,2下列说法不是用油膜法粗测分子直径实验的科学依据是( ) A将油膜看成单分子油膜 B不考虑各油分子间的间隙 C考虑了各油分子间的间隙 D将油膜分子看成球形,解析：该实验的原理就是将油分子视为球形，且认为是一个一个紧挨着单层分布，即不考虑分子间的间隙即C不正确 答案：C,实验误差分析,1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； (2)数
9、格子法本身是一种估算的方法，自然带来误差,为了减小“用油膜法估测分子的大小”的误差，下列方法可行的是( ) A用注射器向量筒里滴100滴油酸酒精溶液，并读出量筒里这些溶液的体积V1，则每滴油酸酒精溶液的体积V2 B把浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一些 C先在浅盘水中撒些痱子粉，再用注射器把油酸酒精溶液滴4滴在水面上 D用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形,解析：测一滴油酸酒精溶液的体积时，滴数是准确的，误差主要是出在从量筒中读出n滴溶液的体积，如果不是整体积数，那么估读的体积误差就大了，应数出量筒里每增加一个整体积数(量筒的最小分度)所滴入的滴数故A错，对B项的分析是正确的
10、多滴几滴确实对测量形成油膜的油酸体积会更精确些，但多滴以后会使油膜面积增大，可能使油膜这个不规则形状的一部分与浅盘的壁相接触，这样油膜就不是单分子油膜了(做实验的浅盘的面积都不大) 答案：B,课堂训练,3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n，又用滴管测得每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(如下图)测得油膜占有的小正方形个数为m.,(1)用以上字母表示油酸分子的大小d_. (2)从上图中数得油膜占有的小正方形个数为m_.,1利用油膜法估测分子的
11、直径，需要测量的物理量是( ) A一滴油的质量和它的密度 B一滴油的体积和它的密度 C一滴油的体积和它散开成油膜的最大面积 D所形成油膜的厚度和它的密度,2在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，体积为V的油滴在水面上形成近似圆形的单分子油膜，油膜直径为D，则测得油分子的直径大约为( ),3在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，测出油酸分子的直径后，若还要测定阿伏加德罗常数，只需要再知道( ) A油滴的质量 B油滴的体积 C油酸的摩尔质量 D油酸的摩尔体积,4利用油膜法测出了分子直径D后，若滴在液面上一滴油酸的体积为V，水面上形成的油膜面积为S，这滴油酸中的油酸分子数为N，阿伏加德罗常数为NA，
12、则下述表达式近似正确的是( ),5一油轮装载着密度为900 kg/m3的原油在海上航行，由于某种事故而使原油发生部分泄露，设共泄露9 t，则这次事故造成的最大可能的污染面积约为( ) A1011 m2 B1012 m2 C108 m2 D1010 m2,6在做“用油膜法估测分子直径的大小”的实验中，备有以下器材：用酒精稀释过的油酸、滴管、痱子粉、浅盘及水、玻璃板、彩笔，还缺少的器材有_,量筒、坐标纸,7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溶液有50滴，现取1滴油酸酒精溶液滴在水上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一层单分子薄层，测出这一薄层面积为0.2
13、m2，由此可估算出油酸分子的直径约为_m.,8体积为1.2103 cm3的油滴在静止的水面上扩展为4 m2的单分子油膜，假设分子间是紧密排列的，则可估算出这种油分子的直径为_，1 mol这种油的体积为_，油分子的质量为_(油的密度为0.8103 kg/m3),9“用油膜法估测分子的大小”的实验利用油酸在水面上形成一单分子层的油膜，估测分子大小实验步骤如下： 将5 mL的油酸倒入盛有酒精的玻璃量杯中，盖上盖并摇动，使油酸均匀溶解形成油酸酒精溶液，读出该溶液的体积为N mL. 用滴管将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入空量杯中，记下当杯中溶液到达1 mL时的总滴数n. 在边长约40 cm的浅盘里倒入自来水
14、，深约2 cm，将少许石膏粉均匀地轻轻撒在水面上,用滴管往盘中水面上滴一滴油酸酒精溶液由于酒精溶于水而油酸不溶于水，于是该滴中的油酸就在水面上散开，形成油酸薄膜 将平板玻璃放在浅方盘上，待油酸薄膜形成稳定后可认为已形成单分子层油酸膜用彩笔将该单分子层油酸膜的轮廓画在玻璃板上 取下玻璃板放在方格子上，量出该单分子层油酸膜的面积S cm2.,在估算油酸分子大小时，可将分子看成球形用以上实验步骤中的数据和符号表示，油酸分子的半径r_.,10用油膜法可粗略测出阿伏加德罗常数，把密度0.8103 kg/m3的某种油，用滴管滴一滴油在水面上形成油膜，已知这滴油的体积V0.5103 cm3，形成的油膜的面积S0.7 m2，油的摩尔质量M10.09 kg/mol.若把油膜看成单分子层，每个油分子看成球形，那么： (1)油分子的直径为多大？ (2)由以上数据可测出的阿伏加德罗常数大约为多少？(保留一位有效数字),感谢您的使用，退出请按ESC键,本小节结束,