2013年高考物理 考前指導 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 用油膜法估測分子的大小 一、實驗目的 1．估測油酸分子的大?。? 2．學習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?。敯岩坏斡镁凭♂屵^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紙上，算出油酸薄膜的面積S(求面積時以坐標紙上邊長為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?。? 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在1 cm之內(nèi)，當針頭靠水面很近(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．擴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；第二，酒精揮發(fā)后液面收縮． 3．當重做實驗時，將水從盤的

5、一側邊緣倒出，在這側邊緣會殘留油酸，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)某學生在“用油膜法估測分子的大小”的

6、實驗中，計算結果明顯偏大，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)學習了“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%(體積分數(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%(體積分數(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%(體積分數(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紙上，以坐標紙上邊長為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%(體積分數(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紙上，以坐標紙上邊長為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， 某同學實驗操作如下： ①用游標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紙上，以坐標紙上邊長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