第18講熱學、光學實驗與創(chuàng)新用油膜法估測分子的大小，主要對如何通過采用估算的方法測出微小量分子直徑的方法，體現如何進行理想化處理；探究氣體實驗定律、測定玻璃的折射率實驗方法主要體現在基本作圖上，這也是實驗基本方法，一定要掌握好．用雙縫干涉測光的波長實驗方法主要體現在精密量具的讀數上，掌握了游標卡尺和螺旋測微器的原理和讀數方法后，對實驗四的讀數也就會了.命題點一用油膜法估測分子的大小1．實驗原理．利用油酸酒精溶液在平靜的水面上形成單分子油膜，將油酸分子看作球形，測出一定體積油酸溶液在水面上形成的油膜面積，用d＝eq\f(V,S)計算出油膜的厚度，其中V為一滴油酸溶液中所含油酸的體積，S為油膜面積，這個厚度就近似等于油酸分子的直徑．2．實驗步驟．(1)取1mL(1cm3)的油酸溶于酒精中，制成NmL的油酸酒精溶液，則油酸的純度為eq\f(1,N).(2)往邊長為30～40cm的淺盤中倒入約2cm深的水，然后將爽身粉均勻地撒在水面上．(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，使這些溶液的體積恰好為1mL，算出每滴油酸酒精溶液的體積V0＝eq\f(1,n)mL.(4)用滴管(或注射器)向水面中央滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散開，形成單分子油膜．(5)待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將一塊較大的玻璃板蓋在淺盤上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上．(6)將玻璃板取出放在坐標紙上，算出油酸薄膜的面積S.3．數據處理．(1)計算一滴溶液中油酸的體積：V＝eq\f(1,Nn)(mL)．(2)計算油膜的面積：利用坐標紙求油膜面積時，以邊長為1cm的正方形為單位，計算輪廓內正方形的個數，不足半個的舍去，大于半個的算一個．(3)計算油酸的分子直徑：d＝eq\f(V,S)(注意單位統(tǒng)一)．4．誤差分析．(1)油酸酒精溶液的實際濃度和理論值間存在偏差；(2)一滴油酸酒精溶液的實際體積和理論值間存在偏差；(3)油酸在水面上的實際分布情況和理想中的“均勻”“單分子純油酸層”間存在偏差；(4)采用“互補法(即不足半個舍去，大于半個的算一個)”計算獲得的油膜面積與實際的油膜面積間存在偏差．某實驗小組完成“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗．(1)該小組進行下列實驗操作，請選出需要的實驗操作，并將它們按操作先后順序排列：D________C(用字母符號表示)．(2)某次實驗時，滴下油酸酒精溶液后，爽身粉迅速散開形成如圖所示的“鋸齒”邊沿圖案，出現該圖樣的可能原因是________．A．盆中裝的水量太多B．爽身粉撒得太多，且厚度不均勻C．盆太小，導致油酸無法形成單分子層解析：(1)“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗步驟為：用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內每增加一定體積時的滴數，由此計算出一滴油酸酒精溶液的體積；往淺盤里倒入約2cm深的水，水面穩(wěn)定后將適量爽身粉均勻撒在水面上；用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)定，將帶有坐標方格的玻璃板放在淺盤上，然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上；計算出油膜的面積，根據油酸的體積和面積計算出油酸分子直徑的大?。畡t實驗操作順序為DBFEC.(2)出現該圖樣的可能原因是：爽身粉撒得太多，且厚度不均勻，導致油酸沒有均勻排列開．故選B.答案：(1)BFE(2)B在做“用油膜法估測分子的大小”實驗中，油酸酒精溶液的濃度為每104mL溶液中有純油酸6mL.用注射器得1mL上述溶液中有液滴50滴．把1滴該溶液滴入盛水的淺水盤里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺水盤上，在玻璃板上描出油膜的輪廓，隨后把玻璃放在坐標紙上，其形狀如圖所示，坐標中正方形小方格的邊長為20mm.求：(1)油酸膜的面積是多少？(2)每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是多少？(3)根據上述數據，估測出油酸分子的直徑是多少？解析：(1)求油酸膜的面積時，先數出“整”方格的個數，對剩余小方格的處理方法是：不足半個的舍去，多于半個的算一個，數一下共有59個小方格．面積S＝nS0＝59×(20×10－3)2m2＝2.4×10－2m2.(2)由于104mL中有純油酸6mL，則1mL中有純油酸eq\f(6,104)mL＝6×10－4mL，而1mL上述溶液有50滴，故1滴溶液中含有純油酸為eq\f(6×10－4,50)mL＝1.2×10－5mL＝1.2×10－11m3.(3)由d＝eq\f(V,S)知，油酸分子直徑d＝eq\f(1.2×10－11,2.4×10－2)m＝5.0×10－10m.答案：(1)2.4×10－2m2(2)1.2×10－5mL(3)5×10－10m1．在“油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，(1)本實驗中做了三點理想化假設：將油酸分子視為球形；______________；油酸分子是緊挨在一起的；(2)配制油酸酒精溶液時，油酸酒精溶液的濃度為每1000mL溶液中有純油酸5mL，用注射器測得0.5mL上述溶液有100滴，把一滴該溶液滴入盛水的表面撒有爽身粉的淺盤里，測得油酸膜的近似輪廓如圖1所示，圖1中正方形小方格的邊長為2cm，則估測出油酸分子的直徑是________m(結果保留兩位有效數字)；(3)在一次實驗中得到了如圖2所示的油膜，如果按此油膜來計算分子直徑，你認為測量結果相對真實值會____________(選填“偏大”“偏小”或“無系統(tǒng)誤差”)．解析：(1)本實驗中做了三點理想化假設：將油酸分子視為球形；油酸分子形成單層分子膜；油酸分子是緊挨在一起的．(2)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積為V＝eq\f(5,1000)×eq\f(0.5,100)mL≈2.5×10－5mL，按照超過半格的算一個，不足半格的舍去原則，可得油酸膜的面積為S＝60×4cm2＝240cm2，估測出油酸分子的直徑為d＝eq\f(V,S)＝eq\f(2.5×10－5,240)cm≈1.0×10－9m.(3)由圖可知該次實驗中爽身粉撒的太多，油膜未能充分展開，此時所測油膜面積偏小，所以油酸分子的直徑測量結果相對真實值偏大．答案：(1)油酸分子形成單層分子膜(2)1.0×10－9(3)偏大2．(1)在用油膜法估測分子大小的實驗中，用移液管量取0.25mL油酸，倒入標注250mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250mL的溶液．然后用滴管吸取這種溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面達到量筒中1mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有爽身粉的盛水淺盤中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜穩(wěn)定后，放在帶有正方形坐標格的玻璃板下觀察油膜，如圖甲所示．坐標格的每個小正方形大小為2cm×2cm.由圖可以估算出油膜的面積是________cm2，由此估算出油酸分子的直徑是________m(保留1位有效數字)．(2)圖乙是用掃描隧道顯微鏡拍下的一個“量子圍欄”的照片．這個量子圍欄是由48個鐵原子在銅的表面排列成直徑為1.4×10－8m的圓周而組成的，由此可以估算出鐵原子的直徑約為________m(結果保留1位有效數字)．解析：(1)數油膜的正方形格數，大于半格的算一格，小于半格的舍去，得到估算出油膜的面積是S＝格數(64)×2cm×2cm＝256cm2，由題意可知溶液濃度為eq\f(0.25,250)＝1×10－3，每滴溶液體積為eq\f(1,100)mL，2滴溶液中所含油酸體積為V＝2×10－5cm3，油膜厚