2021高考物理一轮复习第十二章热学实验12用油膜法估测分子的大小学案新人教版
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——教学资料参考参考范本——【高中教育】高考物理一轮复习实验增分专题13用油膜法估测分子的大小学案______年______月______日____________________部门考纲要求考情分析命题趋势用油膜法估测分子的大小近五年未出现高考题高考对本实验的考查主要侧重于以下三个方面:1.实验原理的理解;2.“数格法”估算面积的应用;3.实验数据处理和误差分析知识梳理·夯实基础一、原理与操作二、注意事项(1)油酸酒精溶液配制后不宜长时间放置,以免浓度改变,产生误差.(2)油酸酒精溶液的浓度以小于为宜.(3)痱子粉的用量不要太大,否则不易成功.(4)测1滴油酸酒精溶液的体积时,滴入量筒中的油酸酒精溶液的体积应为整毫升数,应多滴几毫升,数出对应的滴数,这样求平均值误差较小.(5)浅盘里水离盘口面的距离应较小,并要水平放置,以便准确地画出薄膜的形状,画线时视线应与板面垂直.(6)要待油膜形状稳定后,再画轮廓.(7)本实验只要求估算分子的大小,实验结果的数量级符合即可.三、误差分析(1)纯油酸体积的计算引起误差;(2)油膜形状的画线误差;(3)数格子法本身是一种估算的方法,自然会带来误差.核心考点·分层突破考点1 原验原理[例1]在“用油膜法估测分子的大小”实验中,(1)(多选)该实验中的理想化假设是( ABD )A.将油膜看成单分子层油膜B.不考虑各油酸分子间的间隙C.不考虑各油酸分子间的相互作用力D.将油酸分子看成球形(2)实验中使用到油酸酒精溶液,其中酒精溶液的作用是( B )A.可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓B.对油酸溶液起到稀释作用C.有助于测量一滴油酸的体积D.有助于油酸的颜色更透明便于识别(3)某老师为本实验配制油酸酒精溶液,实验室配备的器材有:面积为0.22 m2的蒸发皿、滴管、量筒(50滴溶液滴人量筒体积约为1毫升)、纯油酸和无水酒精若干.已知分子直径数量级为10-10 m,则该老师配制的油酸酒精溶液浓度(油酸与油酸酒精溶液的体积比)至多为__1.1__‰(保留两位有效数字).解析(1)计算分子直径是根据体积与面积之比,所以需将油膜看成单分子层油膜,不考虑各油酸分子间的间隙,将油酸分子看成球形,故选项A、B、D正确.(2)实验中使用到油酸酒精溶液,其中酒精溶液的作用是对油酸起到稀释作用,酒精稀释油酸是为了进一步减小油酸的面密度,使油酸分子尽可能的少在竖直方向上重叠,更能保证其形成单层分子油膜,也就是为了减小系统误差.(3)根据题意可得=0.22,解得x=0.001 1,所以千分比为1.1‰.考点2 实验数据处理[例2]油酸酒精溶液的浓度为每10 000 mL油酸酒精溶液中有油酸6 mL,用滴管向量筒内滴75滴上述溶液,量筒中的溶液体积增加1 mL.若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中,由于酒精溶于水,油酸在水面展开,稳定后形成的单分子油膜的形状如图所示.(1)若每一小方格的边长为10 mm,则油酸薄膜的面积为__1.15×10-2__m2;(2)每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为__8×10-12__m3;(3)根据上述数据,估算出油酸分子的直径为__7×10-10__m.(保留一位有效数字)解析(1)从题图中数出方格数约为115个,则油酸薄膜的面积为115×1 cm2=1.15×10-2 m2;(2)每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为=8×10-12 m3;(3)根据上述数据,估算出油酸分子的直径d==m≈7×10-10 m.对应演练·迁移运用1.(多选)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( AC )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滴解析由d=可知,选项A、C正确;油酸中含酒精,酒精能挥发,对实验结果无影响,选项B错误;求每滴体积时,1 mL溶液的滴数多记了10滴,故d偏小,选项D错误.2.某油剂的密度为0.8×103 kg/m3,取这种油剂0.8 g滴在水面上,最后形成的油膜的最大面积约为( B )A.10-10 m2 B.104 m2C.1010 cm2 D.104 cm2解析S== m2=1×104 m2,故选项B正确.3.关于将油膜形状画在玻璃板上的步骤,下列说法正确的是( B )A.滴上油酸后在油膜扩散到最大面积时画B.滴上油酸后等油酸形状稳定后尽快画C.等的时间越长越好D.随便什么时候画都行解析油酸酒精溶液在滴入水中后由于表面张力的作用会扩散,刚开始时由于油膜中有酒精,所以面积较大,酒精溶于水后会很快挥发,油膜面积又会缩小,此后有一段时间,油膜形状处于稳定状态,测油膜面积应该在这段时间内测,所以选项A错误,选项B正确;如果等的时间过长,则油膜的形状会发生变化,痱子粉所形成的包围圈会逐渐破裂,无法再测,所以选项C、D错误.4.用油膜法测出油酸分子的直径后,要测定阿伏加德罗常数,还需要知道油酸的( B )A.摩尔质量B.摩尔体积C.质量D.体积解析设一个油酸分子体积为V,则V=π()3,由NA=可知,要测定阿伏加德罗常数,还需知道油酸的摩尔体积,故选项B正确.5.(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__量筒、痱子粉、坐标纸__.(2)在用油膜法估测分子大小的实验中,在哪些方面作了理想化的假设:__将油膜看成单分子油膜,将油酸分子看作球形,认为油酸分子是一个紧挨一个的__;实验中滴在水面的是油酸酒精溶液而不是纯油酸,且只能滴一滴,这是因为__纯油酸粘滞力较大,直接测量体积时误差太大__;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,这样做是为了__界定油膜大小的边界__.(3)如图甲所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤,将它们按操作先后顺序排列应是__dacb__.(用符号表示)甲(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,如图乙所示,测得油膜占有的小正方形个数为X.①用以上字母表示油酸分子直径的大小d=!!!###.②从图中数得油膜占有的小正方形个数为X=__55__.。
高三 物理 导学案 高三物理第一轮复习 反思积累,水滴石穿第 1 页 共1页实验:用油膜法估测油酸分子大小【学习目标】1.知道物体是由大量分子组成的。
2.知道油膜法测分子大小的原理,并能进行测量和计算。
通过油膜法实验使学生知道科学研究中的一种方法:利用宏观量求微观量。
3.知道分子的球形模型,知道分子直径的数量级。
4.知道阿伏伽德罗常数的物理意义、数值和单位。
【合作学习】用油膜法估测分子的大小 问题1:用油膜法估测分子大小的原理(1)理想化:把很小的一滴油酸滴在水面上,水面 上会形成一块油酸薄膜,薄膜是由 的 油酸分子组成的。
(2)模型化:在估测油酸分子大小的数量级时,可以把它简化为 ,认为油膜的 就是油酸分子的直径。
(3)计算方法:获得很小的一小滴油酸并测出其体积V ;测量这滴油酸在水面上形成的油膜面积S 。
则油膜的厚度d = 。
问题2:如何获得很小的一滴油酸?为什么要“很小”?① ②课本实验中油酸酒精溶液的浓度是多少? 假设实验中油酸酒精溶液的浓度为C ,N 滴溶液的体积为V 总,则一滴溶液中含纯油酸的体积V= 。
问题3:如何测量油膜的面积?数小正方形个数时,不足半个的、大于半个的怎么处理?【小试牛刀】1、下列说法中正确的是( A ) A .物体是由大量分子组成的B .无论是无机物质的小分子,还是有机物质的大分子,分子大小的数量级都是10-10mC .本节中所说的“分子”,只包含了化学中的分子,不包括原子和离子D .分子的质量是很小的,其数量级为10-10kg2、在“用油膜法估测分子的大小”实验中,需要的记录的数据有( AD )A .1ml 油酸溶液中所含油酸溶液的滴数B .1mol 油酸溶液中所含油酸溶液的滴数C .1ml 油酸溶液在水中形成的単分子层油膜的面积D .一滴油酸溶液在水中形成的単分子层油膜的面积3、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( B ) A .用注射器向量筒里逐滴滴入配制好的溶液至1mL ,记下滴数n ,则1滴溶液含纯油酸的体积V =1n mLB .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多滴几滴在水面上D .用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形4、已知水的摩尔质量M A =18×10-3 kg/mol ,阿伏伽德罗常数N A =6×1023mol -1,试估算水分子的质量和直径。
实验十六 用油膜法估测油酸分子的大小1.实验目的用油膜法估测分子的大小。
2.实验原理利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜(如图所示),将油酸分子看作球形,测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积,用d =V S计算出油膜的厚度,其中V 为一滴油酸溶液中纯油酸的体积,S 为油膜面积。
这个厚度就近似等于油酸分子的直径。
3.实验器材已稀释的油酸若干毫升、量筒1个、浅盘1只(30 cm×40 cm)、纯净水、注射器(或滴管)1支、透明玻璃板一块、坐标纸、彩色水笔1支、痱子粉或石膏粉(带纱网或粉扑)。
4.实验步骤(1)取1 mL(1 cm 3)的油酸溶于酒精中,制成200 mL 的油酸酒精溶液。
(2)往边长约为30~40 cm 的浅盘中倒入约2 cm 深的水,然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上。
(3)用滴管(或注射器)向量筒中滴入n 滴配制好的油酸酒精溶液,使这些溶液的体积恰好为1 mL ,算出每滴油酸酒精溶液的体积V 0=1nmL 。
(4)用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液,油酸就在水面上慢慢散开,形成单分子油膜。
(5)待油酸薄膜形状稳定后,将一块较大的玻璃板盖在浅盘上,用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。
(6)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,算出油酸薄膜的面积。
(7)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 ,根据纯油酸的体积V 和薄膜的面积S ,算出油酸薄膜的厚度d =V S ,即为油酸分子的直径。
比较算出的分子直径, 看其数量级(单位为m)是否为10-10,若不是10-10需重做实验。
5.注意事项(1)在水面上撒石膏粉时,注意不要触动浅盘中的水。
(2)在有机玻璃板上描绘轮廓时动作轻而迅速,眼睛视线要始终与玻璃垂直。
(3)酒精油酸溶液配制后不要长时间放置,以免改变浓度,产生误差。
(4)注射器针头高出水面的高度应在 1 cm 之内。
当针头靠水面很近(油酸未滴下之前)时,会发现针头下方的粉层已被排开,是由针头中酒精挥发所致,不影响实验效果。
第1讲分子动理论内能用油膜法估测分子的大小知识点一分子动理论的基本观点和实验依据、阿伏加德罗常数1.物体是由大量分子组成的:阿伏加德罗常数是联系宏观物理量与微观物理量的桥梁,1 mol的任何物质都含有相同的粒子数。
通常取N A=6.02×1023_mol-1。
2.分子永不停息地做无规则运动(1)扩散现象并不是外界作用引起的,也不是化学反应的结果,而是由物质分子的无规则运动产生的。
温度越高,扩散越快。
(2)布朗运动①布朗运动是固体颗粒的运动,反映了液体内部分子的无规则运动。
②微粒越小,布朗运动越明显;温度越高,布朗运动越剧烈。
(3)热运动:分子永不停息的无规则运动叫作热运动。
分子的无规则运动和温度有关,温度越高,分子无规则运动越剧烈。
3.分子间的相互作用力(1)分子间同时存在相互作用的引力和斥力。
实际表现出的分子力是引力和斥力的合力。
(2)引力和斥力都随分子间距离的减小而增大;随分子间距离的增大而减小;斥力比引力变化快。
(3)分子力F与分子间距离r的关系(r0的数量级为10-10 m)。
距离分子力F Fr图象r=r0F引=F斥F=0r<r0F引<F斥F表现为斥力r>r0F引>F斥F表现为引力r>10r0F引→0F斥→0F→0知识点二温度、内能1.温度:两个系统处于热平衡时,它们必定具有某个共同的热学性质,把表征这一“共同热学性质”的物理量叫作温度。
一切达到热平衡状态的系统都具有相同的温度。
温度标志物体内部大量分子做无规则运动的剧烈程度。
2.摄氏温标和热力学温标单位规定关系摄氏温标(t)℃在标准大气压下,冰的熔点是0_℃,水的沸点是100 ℃T=(t+273.15) KΔT=Δt热力学温标(T)K零下273.15_℃即为0 K(1)分子动能是分子热运动所具有的动能。
(2)分子热运动的平均动能是所有分子热运动的动能的平均值,温度是分子热运动的平均动能的标志。
实验用油膜法估测分子的大小须知1.实验前应检查方盘是否干净。
2.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。
3.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。
4.计算油膜面积时,以坐标纸上方格的数目来计算,不足半个的舍去,多于半个的算1个。
热点一实验原理和基本操作[例1] “用油膜法估测分子的大小〞实验的简要步骤如下:A.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去,多于半个的算一个),再根据方格的边长求出油酸膜的面积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 =V S,求出薄膜厚度,即油酸分子直径的大小。
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 。
上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完整的,请指出:(1)______________。
(2)______________。
上述实验步骤的合理顺序是________。
某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较,数据偏大,对出现这种结果的原因,以下说法中可能正确的选项是________。
A .错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算B .计算油酸膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理C .计算油酸膜面积时,只数了完整的方格数D .水面上痱子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开答案 (1)C 步骤中,要在水面上撒上痱子粉或细石膏粉(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,记下量筒内增加一定体积时液滴的数目 CFBAED ACD[变式训练]1.用油膜法估测分子的大小。
实验器材有:浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1 mL 的量筒、盛有适量清水的浅盘、痱子粉、胶头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸(最小正方形边长为 1 cm)。
实验十二用油膜法估测分子的大小前期准备·明确原理——知原理 抓住关键【实验目的】1.估测油酸分子的大小。
2.学会间接测量微观量的原理和方法。
【实验原理】1.利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜,如图所示。
2.将油酸分子看做球形,测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积。
3.用d =VS 计算出油膜的厚度(V 为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积,S 为油膜面积),这个厚度就近似等于油酸分子的直径。
【实验器材】清水、盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。
再现实验·重视过程——看过程 注重数据【实验步骤】1.取1 mL 油酸溶于酒精中,制成200 mL 油酸酒精溶液。
2.往边长约为30 cm ~40 cm 的浅盘中倒入约2 cm 深的水,然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上。
3.用滴管(或注射器)向量筒中滴入n 滴配制好的油酸酒精溶液,使这些溶液的体积恰好为1 mL ,算出每滴油酸酒精溶液的体积V 0=1nmL 。
4.用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液,油酸就在水面上慢慢散开,形成单分子油膜。
5.待油酸薄膜形状稳定后,将准备好的玻璃板盖在浅盘上,用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。
6.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,算出油酸薄膜的面积。
方法是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,把正方形的个数乘以单个正方形的面积就是油膜的面积。
7.据油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V ,利用一滴溶液中纯油酸的体积V 和薄膜的面积S ,算出油酸薄膜的厚度d =VS ,即为油酸分子的直径。
比较算出的分子直径,看其数量级(单位为m)是否为10-10,若不是10-10需重做实验。
【数据处理】根据上面记录的数据,完成以下表格内容。
【误差分析】1.油酸酒精溶液配制后长时间放置,溶液的浓度会改变,会给实验带来较大误差。
第四讲油膜法估测分子大小适用学科高中物理适用年级高三适用区域全国人教版课时时长(分钟)120知识点 1.分子的大小2.阿伏加德罗常数及微观量的估测3.实验:用油膜法估测分子的大小教学目标一、知识与技能1.知道一般分子直径和质量的数量级;2.知道阿伏伽德罗常数的含义,记住这个常数的数值和单位;3.知道用单分子油膜方法估算分子的直径。
二、过程与方法培养学生在物理学中的估算能力,会通过阿伏伽德罗常数估算固体和液体分子的质量、分子的体积(或直径)、分子数等微观量。
三、情感、态度与价值观渗透物理学方法的教育。
运用理想化方法,建立物质分子是球形体的模型,是为了简化计算,突出主要因素的理想化方法。
教学重点 1.理解和学会用单分子油膜法估算分子大小(直径)的方法。
2.运用阿伏伽德罗常数估算微观量(分子的体积、直径、分子数等)的方法。
最新修正版教学难点运用估算方法和建立理想模型方法研究固体、液体分子的体积、直径、分子数的重要意义。
教学过程一、复习预习提出问题:假如全世界60亿人同时数1 g水的分子个数,每人每小时可以数5000个,不间断地数下去,则数完这些分子大约需要10万年.从以上的事例你对分子有什么样的认识?二、知识讲解课程引入:本节课是学习热学的基础,通过本节的学习可以使学生认识到物质是由大量分子组成的,分子很微小,可以用油膜法测出直径.分子数目很庞大,可以用阿伏加德罗常数进行估算.本节内容是高考的热点.考点/易错点1、分子的大小(1)油膜法估测分子直径①油膜法是一种粗略测定分子大小的方法,其方法是把油酸滴到水面上,油酸在水面上散开,形成单分子油膜,如图、所示.如果把分子看成球形,单分子油膜的厚度就可以认为等于油酸分子的直径.②如果1滴油滴的体积为V,单分子油膜的面积为S,则分子的大小(即直径)为d=V/S.在此忽略了分子间的空隙.(2)分子的大小除了一些有机物质的大分子外,多数分子大小的数量级为10-10 m.考点/易错点2、阿伏加德罗常数及微观量的估测(1)定义1 mol的任何物质都含有相同的粒子数,这个数量可以用阿伏加德罗常数表示.(2)数值阿伏加德罗常数通常取N A=6.02×1023_mol-1,粗略计算中可取N A =6.0×1023_mol-1.(3)意义阿伏加德罗常数是一个重要常数.它把摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量与分子质量、分子大小等微观物理量联系起来了,即阿伏加德罗常数N A是联系宏观量与微观量的桥梁.(4)阿伏加德罗常数的应用①相关物理量:摩尔质量M mol、摩尔体积V mol、物质的质量m、物质的体积V、物质的密度ρ等宏观量,跟单个分子的质量m0、单个分子的体积V0等微观量都通过阿伏加德罗常数这个桥梁联系起来.②桥梁作用其中密度ρ=m V =M molV mol ,但要切记ρ=m 0V 0是没有物理意义的.(5)重要的关系式若用M 表示摩尔质量,V mol 表示摩尔体积,ρ表示密度,d 、m 、V 0分别表示每个分子直径、分子质量、分子体积,则:①一个分子的质量:m =MN A . ②一个分子的体积:V 0=M ρN A. ③一摩尔物质的体积:V mol =M ρ. ④单位质量中所含分子数:n =N A M .⑤单位体积中所含分子数:n ′=ρN A M. ⑥气体分子间的距离:d=3VmolN A.⑦分子球体模型d=36VmolπN A.注意:求每个分子的体积时用公式V=MρN A,只适用于固体和液体,因为组成固体、液体的分子间隙比较小,可近似认为分子紧密排列,即忽略分子间隙,但此公式不能用于求气体分子的体积,因为气体分子间距离较大,用此公式求出的是每个气体分子平均占有的体积.考点/易错点3、实验:用油膜法估测分子的大小1.实验步骤(1)在浅盘中倒入约2 cm深的水,将痱子粉均匀撒在水面上.(2)用注射器往小量筒中滴入1 mL配制好的油酸酒精溶液(浓度已知),记下滴入的滴数n,算出一滴油酸酒精溶液的体积V.(3)将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上.(4)待油酸薄膜形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用水彩笔(或钢笔)画出油酸薄膜的形状.(5)将玻璃板放在坐标纸上,通过数方格数,算出油酸薄膜的面积S.计算方格数时,不足半个的舍去,多于半个的算一个.(6)根据已配制好的油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V .(7)计算油酸薄膜的厚度d =V S,即为油酸分子的大小. 2.数据处理计算方法:(1)一滴油酸溶液的平均体积V V =N 滴油酸溶液的体积N .(2)一滴油酸溶液中含纯油酸的体积VV =V ×油酸溶液的体积比(体积比=纯油酸体积溶液的体积). (3)油膜的面积S =n ×1 cm 2(n 为有效格数,小方格的边长为1 cm).(4)分子直径d =V S(代入数据时注意单位的统一). 注意:简化处理是在一定场合、一定条件下突出客观事物的某种主要因素、忽略次要因素而建立的.将分子简化成球形,并且紧密排列,有利于主要问题的解决.三、例题精析【例题1】【题干】下列说法中不正确的是()A. 当两分子间的距离为“r0”时,分子间就没有相互作用B. 布朗运动反映了液体分子的无规则热运动C. 物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例随温度升高而减小D. 晶体的物理性质不都是各向异性的【答案】AC【解析】当两分子间的距离为“r0”时,分子间的引力和斥力相等,分子力表现为零,选项A错误;布朗运动反映了液体分子的无规则热运动,选项B正确;物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例随温度升高而增加,选项C错误;晶体的物理性质不都是各向异性的,单晶体的物理性质各向异性,多晶体的物理性质各向同性,选项D正确;此题选择不正确的选项,故选AC.【例题2】【题干】下列说法中正确的是_______。
实验12 用油膜法估测分子的大小
一、实验目的
(1)体会通过测量宏观量估算微观量的方法. (2)学习一种估测分子大小的数量级的方法. 二、实验原理
实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子直径的大小.油酸对水有很强的亲和力.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,油酸在水面上形成如图甲所示形状的一层纯油酸单分子薄膜.如图乙所示,实验中如果测算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积,即可算出油酸分子的大小,即d =V S
.
三、实验器材
(1)油酸酒精溶液若干毫升,体积配比为1∶200. (2)注射器或滴管1支. (3)量筒1个.
(4)浅盘1个,规格为30 cm ×40 cm.
(5)玻璃板1块(面积大于30 cm ×40 cm),坐标纸. (6)彩色水笔1支. (7)痱子粉(或石膏粉)1盒. (8)清水若干升. 四、实验步骤
(1)配制油酸酒精溶液,把1 mL 的油酸溶于酒精中,制成200 mL 的油酸酒精溶液. (2)往浅盘中倒入约2 cm 深的水,然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上. (3)用滴管(或注射器)向量筒中滴入n 滴油酸酒精溶液,使溶液体积恰好为1 mL ,算出每滴油酸酒精溶液所含油酸的体积V 0=1
200n
mL.
(4)用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴油酸酒精溶液,油酸在水面上慢慢散开,形成单分子油膜.
(5)待油酸薄膜形状稳定后,将一块较大的玻璃板盖在浅盘上,用彩笔将油酸薄膜的形
状画在玻璃板上.
(6)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,算出油酸薄膜的面积.求面积时,以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位,数出轮廓内正方形的个数,不足半格的舍去,多于半格的算一格.
(7)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,根据一滴油酸的体积V
和其形成的薄膜的面积S,算出油酸薄膜的厚度d=V
S
,即为油酸分子的大小.比较算出的分
子大小,看其数量级是否为10-10 m.
五、注意事项
1.实验前,必须将所有的实验用具擦洗干净.实验时,吸取油酸、酒精和油酸酒精溶
液的滴管不能混用,否则会增大实验误差.
2.油酸酒精溶液中油酸与酒精的体积比以1∶200为宜.
3.浅盘里的水面离盘口面的距离应较小,并要水平放置,以便准确地画出油酸薄膜的
形状,画线时视线应与板面垂直.
4.油酸在水面上形成的薄膜先扩散后收缩,要在薄膜形状稳定后再画轮廓.薄膜扩散
后又收缩的原因有两个:一是水面受油酸滴冲击凹陷后又恢复;二是酒精挥发后,薄膜回缩.
5.滴油酸溶液的滴口应在离水面1 cm之内,否则油酸薄膜难以形成.实验前要注意训
练好滴法.
考点一实验原理和实验步骤
典例在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,有下列实验步骤:
①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.
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方格纸上,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.
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,记下量筒内每增加一定
体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积.
⑤将玻璃板放在浅盘上,然后用彩笔将油膜的形状描绘在玻璃板上.
完成下列填空:
(1)上述步骤中,正确的顺序是________(填写步骤前面的数字).
(2)将1 cm3的油酸溶于酒精,制成300 cm3的油酸酒精溶液;测得1 cm3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,测得所形成的油膜的面积是0.13 m2.由此
估算出油酸分子的直径为____________m(结果保留一位有效数字).
解析:(1)实验前需先测量配置好的一滴油酸酒精溶液的体积;再将痱子粉均匀撒在盛有水的浅盘内;待痱子粉稳定后将一滴油酸溶液滴在撒有痱子粉的水面上;等到油膜的形状稳定后描绘油膜的轮廓;再利用方格纸计算油膜的面积,最后计算分子直径.故本实验的正确顺序是④①②⑤③.
(2)一滴油酸酒精溶液中油酸的体积为V =1×10-6
50 ×1300 m 3=SD ,其中S =0.13 m 2
,故
油酸分子的直径D =V
S
=5×10
-10
m.
答案:(1)④①②⑤③ (2)5×10-10
解决“用油膜法估测分子的大小”实验问题的关键是要理解分子模型,也就是理解油酸分子在水面上形成的薄膜的厚度即分子直径.数油膜面积对应的格子数时,完整的算一格,不完整的大于等于半格的算一格,不到半格的舍去.
考点二 实验数据处理
典例 在“用单分子油膜估测分子大小”的实验中. (1)(多选)某同学计算出的结果明显偏大,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 .求每滴溶液中纯油酸的体积时,1 mL 溶液的滴数多记了10滴
(2)在做实验时,油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL 溶液中有纯油酸1 mL ,用注射器测得1 mL 上述溶液有200滴.把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里,待水面稳定后,测得油膜的近似轮廓如图所示.图中正方形小方格的边长为1 cm ,根据上述数据,估测出油酸分子的直径是________nm.
解析:(1)分子直径d =V S
,计算出的结果明显偏大,若油酸未完全散开,面积偏小,直径偏大,A 正确;若油酸中含有大量酒精,会使油膜面积偏大,直径偏小,B 错误;若计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格,会使油膜面积偏小,直径偏大,C 正确;求每滴溶液中纯油酸的体积时,1 mL 溶液的滴数多记了10滴,会使液滴体积变小,直径偏小,D 错误.
(2)油酸酒精溶液的浓度为
11 000,一滴溶液中含有纯油酸的体积为1200×1
1 000
mL ,形成油膜约占125个小格,即S =125×10-4
m 2
,则油酸分子的直径d =V S
=4×10
-10
m =0.4 nm.
答案:(1)AC (2)0.4
正方形小方格数法注意:不足半格舍掉,超过半格算一格,相当于四舍五入.
考点三 实验拓展创新
典例 测量分子大小的方法有很多,如油膜法、显微法.
(1)在“用油膜法估测分子大小”的实验中,用移液管量取0.25 mL 油酸,倒入标注250 mL 的容量瓶中,再加入酒精后得到250 mL 的溶液.然后用滴管吸取这种溶液,向小量简中滴入50滴溶液,溶液的液面达到量筒中1 mL 的刻度,再用滴管取配好的油酸溶液,向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下1滴溶液,在液面上形成油酸薄膜,待油膜稳定后,放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜,如图甲所示.坐标格中每个小正方形方格的大小为2 cm ×2 cm.由图可以估算出油膜的面积是________cm 2
,由此估算出油酸分子的直径是____________m(保留一位有效数字).
(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).
解析:(1)数油膜的正方形格数,大于半格的算一格,小于半格的舍去,得到油膜的面
积S =64×2 cm ×2 cm =256 cm 2
.溶液浓度为11 000,每滴溶液体积为150 mL ,1滴溶液中所含
油酸体积为V =2×10-5
cm 3
.油膜厚度即油酸分子的直径是d =V
S
≈8×10
-10
m.
(2)直径为1.43×10-8
m 的圆周周长为D =πd ≈4.49×10-8
m ,可以估算出铁原子的直径约为
d ′=4.49×10-8
48 m ≈9.4×10-10
m.
答案:(1)256 8×10-10
(2)9.4×10
-10。