1.2 第2节　实验：用油膜法估测油酸分子的大小 课件--《创新课堂》选择性必修三（40页ppt）

(共40张PPT)
第2节　
实验：用油膜法估测油酸分子的大小
课前知识梳理
PART
01
第一部分
一、实验目的
1．估测油酸分子大小的数量级。
2．体验通过油膜法测量油酸分子大小的思想方法。
单
球
厚度d
体积V
面积S
油酸酒精溶液
爽身粉
总体积
总滴数
均匀
油酸酒精溶液
描下薄膜的形状
舍去
油膜的面积S
六、注意事项
1．实验前，必须把所有的实验用具擦洗干净，否则难以形成油膜；实验时吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分别专用，不能混用，否则会增大误差，影响实验结果。
2．油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免改变浓度，造成较大的实验误差。
典例分类讲解
PART
02
第二部分
题型一　实验原理和实验操作
　(2024·天津期中)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：
a．用注射器将事先配制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；
c．根据一滴溶液中纯油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子直径；
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；
e．往浅盘里倒入约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。
完成下列填空：
(1)上述步骤中，正确实验步骤的排列顺序是________(填写步骤前面的字母)。
[解析]　该实验按步骤可简化为准备浅水盘、形成油膜、描绘油膜边缘、测量油膜面积、计算分子直径，所以顺序为eadbc。
eadbc
(2)在实验中将油酸分子看成是球形的，所采用的方法是________。
A．等效替代法 B．理想模型法
C．控制变量法 D．比值定义法
[解析]　在实验中将油酸分子看成是球形的，是把分子模型理想化了，所采用的方法是理想模型法。
B
(2024·黑龙江齐齐哈尔期中)某同学用“油膜法”来粗略估测油酸分子的大小，把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，油酸分子就立在水面上，完成油酸分子大小测定。
(1)该同学用“油膜法”来粗略估测分子的大小，下列有助于较准确完成实验的理想化方法有__________。
A．分子都视为立方体
B．分子都能形成单分子油膜
C．分子都是一个一个紧挨着排列的
D．滴入的油酸酒精溶液是高浓度的油酸酒精溶液
BC
[解析]　该同学用“油膜法”来粗略估测分子的大小，下列有助于较准确完成实验的理想化方法有，滴入的油酸溶液是稀释的油酸酒精溶液，可认为油酸分子都能形成单分子油膜，并将分子都视为一个一个紧挨着排列的球体，故B、C正确，A、D错误。
(2)为了减小“用油膜法估测分子的大小”的实验误差，下列方法可行的是________。
A．油酸未完全散开时开始描绘油膜轮廓
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，再用滴管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
B
[解析]　为了减小“用油膜法估测分子的大小”的实验误差，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，要等油酸完全散开时开始描绘油膜轮廓，故B正确，A错误；
先在浅盘水中撒些痱子粉，再用滴管把油酸酒精溶液滴一滴在水面上，等油酸分子自由扩散，形成稳定的单分子油膜，不能用牙签把水面上的油膜拨弄成矩形，故C、D错误。
(3)现体积为a的纯油酸配制成体积为b的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个装有约2 cm深水的浅盘，一支滴管，一个量筒。现用滴管从量筒中取体积为V的油酸酒精溶液，让其自由滴出，全部滴完共N滴。现用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，待油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图所示(已知坐标纸上每个小方格面积为S，求油膜面积时，半个以上方格面积记为S，不足半个舍去)。估算油酸分子直径的表达式为____________。
题型二　数据处理和误差分析
　 (2024·云南昆明阶段练)在“油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，实验步骤如下：
a.将1 mL油酸配制成1 000 mL油酸酒精溶液；
b.用小注射器取一段油酸酒精溶液，并将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，直到1 mL时一共滴入50滴；
c．向浅盘中倒入约2 cm深的水，并将爽身粉均匀地撒在水面上；
d.用注射器在水面上滴一滴配制好的油酸酒精溶液；
e.待油酸薄膜的形状稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，并用彩笔在玻璃板上描出油酸薄膜的形状，如图所示。
(1)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________mL。
2×10－5
(2)已知每一小方格的边长为1 cm，则油膜面积为________cm2。
[解析]　多于半个的方格算一个，少于半个的方格舍去，可得油膜面积S＝61×1 cm2＝61 cm2。
61
(3)根据上述数据得出油酸分子的直径是____________m(保留1位有效数字)。
3×10－9　
(4)关于本实验下列说法正确的有________________。
A．油酸酒精溶液长时间放置，会使分子直径的计算结果偏大
B．若油酸没有充分散开，会使分子直径的计算结果偏小
C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，会使分子直径的计算结果偏小
D．在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，会使分子直径的计算结果偏大
D
[解析]　油酸酒精溶液长时间放置，会使酒精挥发，油酸的浓度增大，从而每滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积测量值偏小，造成分子直径的计算结果偏小，A错误；
若油酸没有充分散开，导致面积S的测量值偏小，从而会使分子直径的计算结果偏大，B错误；
如果舍去了所有不足一格的方格，测量油膜的面积偏小，从而造成分子直径的计算结果偏大，C错误；
若滴数少记了几滴，使每滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积测量值偏大，从而造成分子直径的计算结果偏大，D正确。
随堂巩固落实
PART
03
第三部分
1．(2024·河南南阳阶段练)某同学做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。
(1)下列说法正确的是________。
A．该实验中将油膜看作由一个个油酸分子紧密排列的单层分子膜
B．一滴油酸酒精溶液滴入水面，油膜的面积会先扩张后又稍微收缩了一些
C．实验时应先将一滴油酸酒精溶液滴入水面，再把痱子粉洒在水面上
D．分子直径近似等于油酸酒精溶液的体积与油膜的面积之比
AB
解析：该实验中将油膜看作由一个个油酸分子紧密排列的球状单层分子膜，油膜厚度即为油酸分子的直径，故A正确；
一滴油酸酒精溶液滴入水面，水面凹陷以及溶液中的酒精溶于水后油酸分子需要填补分子间的空隙，因此油膜的面积会先扩张后又稍微收缩了一些，故B正确；
实验时应先将痱子粉洒在水面上，然后将一滴油酸酒精溶液滴入水面，这样就可以形成边界清晰的油膜，易于对油膜面积的测定，故C错误；
分子直径近似等于一滴油酸酒精溶液中油酸的体积与油膜的面积之比，故D错误。
(2)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验操作步骤：
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，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。
上述步骤中，正确的顺序是______________(填写步骤前面的数字)。
④①②⑤③
解析：根据实验思路，首先应该计算出一滴油酸酒精溶液的体积，然后在浅水盘中放入水和痱子粉，滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，形成稳定的油膜，接着把玻璃板放在浅水盘上获取油膜的形状，最后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，即正确的顺序为④①②⑤③。
(3)每滴油酸酒精溶液的体积为V，将该溶液滴一滴到水面上，稳定后形成油膜的面积为S。溶液的浓度为ρ，则油酸分子直径大小的表达式为d＝________。
(4)某同学实验中，配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，所测的分子直径________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
解析：配置溶液的过程中将酒精倒多了一些，将会造成油酸酒精溶液中油酸的体积分数偏小，但实际用到的计算数据偏大，因此计算得到的油酸分子的直径偏大。
偏大
2．(2024·天津武清阶段练)(1)某同学在做课本上粗测油酸分子大小的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于__________。
A．油酸未完全散开
B．油酸中含有大量的酒精
C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D.求每滴溶液的体积时，1 mL的溶液的滴数误多记了10滴
AC
油酸中含有大量的酒精不会影响直径的测量，因为油酸本来就是要加入酒精稀释的，故B错误；
计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，油酸分子层的面积测量值偏小，故计算结果明显偏大，故C正确；
求每滴溶液的体积时，1 mL的溶液的滴数误多记了10滴，使得一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积计算值偏小，故计算结果明显偏小，故D错误。
(2)在做“用油膜法估测油酸分子大小”的实验时，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，测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1 cm，估算油膜面积时超过半格以一格计算，小于半格就舍去，估算出40格，则油酸膜的面积是____________m2，每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是__________m3。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是__________m。(保留2位有效数字)
4.0×10－3
5.0×10－12
1．3×10－9