2013年高考物理 考前指導(dǎo) 用油膜法估測分子的大小

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1、2013年高考物理考前指導(dǎo) 用油膜法估測分子的大小 一、實驗?zāi)康? 1．估測油酸分子的大?。? 2．學(xué)習(xí)間接測量微觀量的原理和方法． 二、實驗原理 實驗采用使油酸在水面上形成一層單分子油膜的方法估測分子的大小．當(dāng)把一滴用酒精稀釋過的油酸滴在水面上時，油酸就在水面上散開，其中的酒精溶于水，并很快揮發(fā)，在水面上形成如圖1所示形狀的一層純油酸薄膜．如果算出一定體積的油酸在水面上形成的單分子油膜的面積，即可算出油酸分子的大?。肰表示一滴油酸酒精溶液中所含油酸的體積，用S表示單分子油膜的面積，用d表示分子的直徑，如圖2所示，則：d＝. 圖1　　　　　　　　　圖2 三、實驗器材 盛水淺

2、盤、滴管(或注射器)、試劑瓶、坐標(biāo)紙、玻璃板、痱子粉、油酸酒精溶液、量筒、彩筆． 四、實驗步驟 1．用稀酒精溶液及清水清洗淺盤，充分洗去油污、粉塵，以免給實驗帶來誤差． 2．配制油酸酒精溶液，取油酸1 mL，注入500 mL的容量瓶中，然后向容量瓶內(nèi)注入酒精，直到液面達(dá)到500 mL刻度線為止，搖動容量瓶，使油酸充分在酒精中溶解，這樣就得到了500 mL含1 mL純油酸的油酸酒精溶液． 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，并記下量筒內(nèi)增加一定體積Vn時的滴數(shù)n. 4．根據(jù)V0＝算出每滴油酸酒精溶液的體積V0. 5．向淺盤里倒入約2 cm深的水，并將痱子粉或石膏粉均

3、勻地撒在水面上． 6．用注射器或滴管將一滴油酸酒精溶液滴在水面上． 7．待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板(或有機玻璃板)放在淺盤上，并將油酸膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上． 8．將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油酸薄膜的面積S(求面積時以坐標(biāo)紙上邊長為1 cm的正方形為單位計算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)，不足半個的舍去，多于半個的算一個)． 9．根據(jù)油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V，并代入公式d＝算出油酸薄膜的厚度d. 10．重復(fù)以上實驗步驟多測幾次油酸薄膜厚度，并求平均值，即為油酸分子的大小． 五、數(shù)據(jù)處理 根據(jù)上面記錄的數(shù)據(jù)，完成以下表格內(nèi)容.

4、實驗次數(shù) 量筒內(nèi)增加1 mL 溶液時的滴數(shù) 輪廓內(nèi)的 小格子數(shù) 輪廓面積S 1 2 實驗次數(shù) 一滴純油酸 的體積V 分子的大小(m) 平均值 1 2 六、注意事項 1．注射器針頭高出水面的高度應(yīng)在1 cm之內(nèi)，當(dāng)針頭靠水面很近(油酸未滴下之前)時，會發(fā)現(xiàn)針頭下方的粉層已被排開，這是由于針頭中酒精揮發(fā)所致，不影響實驗效果． 2．待測油膜面擴散后又收縮，要在油膜面穩(wěn)定后再畫輪廓．?dāng)U散后又收縮有兩個原因：第一，水面受油酸液滴沖擊凹陷后又恢復(fù)；第二，酒精揮發(fā)后液面收縮． 3．當(dāng)重做實驗時，將水從盤的

5、一側(cè)邊緣倒出，在這側(cè)邊緣會殘留油酸，可用少量酒精清洗，并用脫脂棉擦去再用清水沖洗，這樣做可保持盤的清潔． 4．從盤的中央加痱子粉，使粉自動擴散至均勻，這樣做，比將粉撒在水面上的效果好．因為：一，加粉后水的表面張力系數(shù)變小，水將粉粒拉開；二，粉粒之間相互排斥． 【2013高考突破】 1．(9分)假設(shè)一艘油輪裝載有密度為ρ＝9×102kg/m3的原油在海上航行，由于某種事故使原油泄漏了9t，則這次事故造成的最大可能污染的海洋的面積約為 (　　) A．1012m2　　　B．109m2　　　C．108m2　　　D．1011m2 2．(9分)某學(xué)生在“用油膜法估測分子的大小”的

6、實驗中，計算結(jié)果明顯偏大，可能是由于 (　　) A．油酸未完全散開 B．油酸中含有大量酒精 C．計算油膜面積時，舍去了所有不足一格的方格 D．求每滴體積時，1mL的溶液的滴數(shù)誤多記了10滴 3．(9分)學(xué)習(xí)了“用油膜法估測分子的大小”的實驗后，我校課外物理興趣小組欲體驗一下真實情況，小組同學(xué)將體積為1.2×10－3cm3的石油滴在平靜的水面上，經(jīng)過一段時間后，石油擴展為3m2的單分子油膜，請你估算一下油分子的直徑為 (　　) A．6.0×10－10m B．4.0×10－10m C．4.0×10－8m

7、 D．4.0×10－12m 4．(9分)用油膜法估測分子的大小時，要滿足的理想化條件是 (　　) A．把在水面上盡可能充分散開的油膜視為單分子油膜 B．把形成單分子油膜的分子看作緊密排列的球形分子 C．將油膜視為單分子油膜，但需要考慮分子間隙 D．將單分子視為立方體模型 5．(9分)利用油膜法可粗略地測定阿伏加德羅常數(shù)．若已知n滴油的總體積為V，一滴油形成的油膜面積為S，這種油的摩爾質(zhì)量為M，密度為ρ，油分子可視為球體，則阿伏加德羅常數(shù)NA應(yīng)為 (　　) A．NA＝ B．NA＝ C．NA＝ D．NA＝ 6．(11分

8、)用油膜法估測油酸分子的大小，實驗器材有：濃度為0.05%(體積分?jǐn)?shù))的油酸酒精溶液、最小刻度為0.1mL的量筒、盛有適量清水的45×50cm2淺盤、痱子粉、滴管、玻璃板、彩筆、坐標(biāo)紙． (1)下面是實驗步驟，請?zhí)顚懰钡牟襟EC. A．用滴管將濃度為0.05%(體積分?jǐn)?shù))的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下滴入1mL油酸酒精溶液時的滴數(shù)N B．將痱子粉均勻地撒在淺盤內(nèi)水面上，用滴管吸取濃度為0.05%(體積分?jǐn)?shù))的油酸酒精溶液，從低處向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足夠大的面積又不與器壁接觸為止，記下滴入的滴數(shù)n. C．___________________________

9、_____________________________________________. D．將畫有油薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，以坐標(biāo)紙上邊長為1cm小方格為單位，數(shù)出輪廓內(nèi)小方格的個數(shù)，算出油酸薄膜的面積Scm2. (2)用已給的和測得的物理量表示單個油酸分子的大小____________(單位：cm) 7．(11分)利用油膜法估測油酸分子的大小，實驗器材有：濃度為0.05%(體積分?jǐn)?shù))的油酸酒精溶液、最小刻度為0.1mL的量筒、盛有適量清水的45×50cm2淺盤、痱子粉、橡皮頭滴管、玻璃板、彩筆、坐標(biāo)紙．則： (1)下面給出的實驗步驟中，正確順序為________． A．

10、將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上 B．用滴管將濃度為0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下滴入1mL油酸酒精溶液時的滴數(shù)N C．將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，以坐標(biāo)紙上邊長為1cm的正方形為單位，計算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)，等出油酸薄膜的面積S(單位為cm2) D．將痱子粉均勻地撒在淺盤內(nèi)水面上，用滴管吸取濃度為0.05%的油酸酒精溶液，從低處向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足夠大的面積又不與器壁接觸為止，記下滴入的滴數(shù)n (2)該實驗測得的單個油酸分子的直徑約為________(單位：cm)． A. B. C.

11、D. 8．(11分)在做“用油膜法估測油酸分子直徑的大小”實驗時， 某同學(xué)實驗操作如下： ①用游標(biāo)卡尺測得用完了的中性筆筆芯外徑如圖所示，用小刀截取一段剖開，用游標(biāo)卡尺測得筆芯筒的厚度為0.95mm，記下內(nèi)徑d； ②用筆芯吸取濃度為A的油酸酒精溶液，用小刀在溶液上、下兩個界面刻線做上記號； ③將筆芯中一滴這種溶液滴在淺盤中的水面上； ④將筆芯中所剩溶液一滴一滴的滴入原裝溶液的容器中，數(shù)得有N滴； ⑤用游標(biāo)卡尺測得兩條刻線記號之間的距離為h； ⑥待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描出油酸薄膜的輪廓，再把玻璃板放在畫有邊長為a的正方形小格的紙上如圖所示，測得油酸薄

12、膜占有的小正方形個數(shù)為X. (1)中性筆筆芯的內(nèi)徑為________cm； (2)從圖上數(shù)得油膜占有的小正方形個數(shù)為X＝________； (3)用以上字母表示油酸分子直徑的大小D＝________. 9．(11分)在“用油膜法估測分子直徑”的實驗中，有下列操作步驟，請補充實驗步驟C的內(nèi)容及實驗步驟E中的計算式： A．用滴管將濃度為0.05%的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒中，記下滴入1mL的油酸酒精溶液的滴數(shù)N； B．將痱子粉末均勻地撒在淺盤內(nèi)的水面上，用滴管吸取濃度為0.05%的油酸酒精溶液，逐滴向水面上滴入，直到油酸薄膜表面積足夠大，且不與器壁接觸為止，記下滴入的滴數(shù)n； C．_

13、_______________________________________________________________________； D．將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，以坐標(biāo)紙上邊長1cm的正方形為單位，計算出輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)m； E．用上述測量的物理量可以估算出單個油酸分子的直徑d＝______cm. 10．(11分)用“單分子油膜法測定液體分子大小”時，要求油滴在水面上散開到最大面積，形成單分子油膜，其理論基礎(chǔ)是將分子看作________．若油滴體積為V，油膜面積為S，則分子直徑約為d＝________，一般分子直徑的數(shù)量級為________m．已知水的密度是1.0×103kg/m3，如果忽略水分子間的空隙，試估算一個水分子的體積為________m3. 【答案】　球體　V/S　10－10　3.0×10－29