熱學實驗—高考物理二輪復習實驗清單大全

實驗十六：用油膜法估測油酸分子的大小

考查頻次：低。

【知識梳理】

一、實驗目的

1.了解本實驗的實驗原理及所需要的器材，了解實驗的注意事項。

2.會正確測出一滴油酸酒精溶液中油酸的體積及形成油膜的面積。

3.會計算分子的大小，正確處理實驗數據。

二、實驗原理

如圖所示，測出一滴油酸酒精溶液在水面上形成的單分子油膜面積，將油酸分子看成球形，用

計算出油膜的厚度，其中V為一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積，S為油膜面積，這個厚

度d就是油酸分子的直徑。

三、實驗器材

清水、酒精、油酸、量筒、淺盤（邊長約30?40cm）、注射器（或滴管）、玻璃板（或有機玻璃板）、

彩筆、癢子粉（或石膏粉）、坐標紙、容量瓶（500mL）。

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1mL,注入500mL的容量瓶中，然后向容量瓶內注入酒精，

直到液面達到500mL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1mL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，并記下量筒內增加一定體積皈

時的滴數N。

4.根據Vo=竽算出每滴油酸酒精溶液的體積口。

5.向淺盤里倒入約2cm深的水，并將癢子粉或石膏粉均勻地撒在水面上。

6.用注射器或滴管在水面上滴一滴油酸酒精溶液。

7.待油酸薄膜的形狀穩定后，將玻璃板(或有機玻璃板)放在淺盤上，并用彩筆在玻璃板上描

畫出油酸薄膜的形狀。

四、數據處理

1.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，多于半個的算一

個)。

2.根據油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴溶液中純油酸的體積V,并代入公式算出油

酸薄膜的厚度九

3.重復實驗，多測幾次油酸薄膜的厚度，求平均值，即為油酸分子的直徑大小。

五、誤差分析

產生原因減小辦法

偶然誤差：(1)為減小濃度的變化，可將配好的溶液密

(1)油酸酒精溶液配制后長時間放置，溶液的濃封

度改變，會給實驗帶來較大誤差⑵計算輪廓范圍內小格子個數時，不足半

(2)利用小格子數計算油膜輪廓面積時，輪廓的個格子的舍去，大于等于半個格子的算一

不規則性容易帶來計算誤差個。方格邊長的單位越小，計算出的面積越

⑶測量量筒內溶液增加1mL的滴數時，體積精確

觀測不準確會帶來誤差(3)選用內徑小的量筒，讀數時平視

(4)油膜輪廓的畫線不準會帶來誤差(4)畫圖時圖線輪廓邊緣清晰

系統誤差：

將油酸分子看成球形且緊密排列，忽略了分子——

間隙

六、注意事項

1.油酸酒精溶液配制后不要長時間放置，以免濃度改變，產生誤差。

2.注射器針頭高出水面的高度應在1cm之內，當針頭靠水面很近(油酸酒精溶液未滴下)時,

會發現針頭下方的粉層已被排開，這是由于針頭中酒精揮發所致，不影響實驗效果。

3.實驗之前要訓練好滴法。

4.待測油酸面擴散后又收縮，要在穩定后再畫輪廓，擴散后又收縮有兩個原因：一是水面受

油酸液滴沖擊凹陷后又恢復，二是酒精揮發后液面收縮。

5.當重做實驗時，水從淺盤的一側邊緣倒出，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，這樣可保持淺盤的清潔。

6.從淺盤的中央加癢子粉，使粉自動擴散至均勻，這是由以下兩種因素所致：第一，加粉后

水的表面張力系數變小，水將粉粒拉開；第二，粉粒之間的排斥。這樣做比粉撒在水面上的實

驗效果好。

7.本實驗只要求估算分子大小，實驗結果數量級符合要求即可。

8.實驗中所用的油酸及酒精都應取較純藥品，否則會影響結果。另外，實驗中所有的容器必

須潔凈，不能有油污。

9.計算時注意單位和數量級，以及有效數字要求，細心求解、計算。

【試題練習】

1.在“油膜法估測分子大小”的實驗中，將1mL的純油酸配制成5000mL的油酸酒精溶液，用注

射器測得1mL溶液為80滴，再滴入1滴這樣的溶液到準備好的淺盤中，描出的油膜輪廓如圖

所示，每格邊長是0.5cm,根據以上信息，回答下列問題：

(1)1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為mL；

(2)油酸分子的直徑約為m；(此小題保留一位有效數字)

(3)甲、乙、丙三位同學分別在三個實驗小組做“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗，但都

發生了操作錯誤。其中會導致所測的分子直徑d偏小的是。

A.甲同學在配制油酸酒精溶液時，不小心把酒精倒少了一點，導致油酸酒精溶液的實際濃度比

計算值大一些

B.乙在計算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液體積后，不小心拿錯了一個注射器把溶液滴在水

面上，這個拿錯的注射器的針管比原來的細，每滴油酸酒精溶液的體積比原來的小

C.丙在計算油膜面積時，把凡是不足一格的油膜都不計，導致計算的面積比實際面積小一些

1.答案：(1)2.5xIO-6

(2)7xlO-10

(3)A

5

解析：(1)根據題意可知一滴溶液中含純油的體積為％='x-^mL=2.5xl(rmL

°805000

(2)由圖示油膜可知，油膜所占坐標紙的格數約140個，油膜的面積為

S=140x0.5x0.5cm2=35cm2

則酸分子的直徑約為d=%="'IO_"0m標7xIO-10m

S35X10-4

V

(3)根據d=&

S

A.甲同學在配制油酸酒精溶液時，不小心把酒精倒少了一點，導致油酸濃度比計算值大了一些,

算出的一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積比實際值小，導致所測的分子直徑d偏小，故A正

確；

B.乙同學在計算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液體積后，不小心拿錯了一個注射器把溶液滴

在水面上，這個拿錯的注射器的針管比原來的細，每滴油酸酒精溶液的體積比原來的小，則一

滴油酸酒精溶液中純油酸的體積變小，對應的油膜面積S變小，但體積匕還是按原來的細的

算的，導致所測的分子直徑d偏大，故B錯誤；

C.丙在計算油膜面積時，把凡是不足一格的油膜都不計，則計算的油膜面積S比實際面積小一

些，導致所測的分子直徑d偏大，故C錯誤。

故選Ao

2.(1)如圖1反映“用油膜法估測分子的大小”實驗中的4個步驟，將它們按操作先后順序排

列應是(用符號表示)；

（2）在做“用油膜法估測分子的大小”的實驗中，將油酸溶于酒精，其濃度為每1000mL溶液

中有0.6mL油酸。用注射器測得1mL上述溶液有75滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待

水面穩定后，畫出油膜的形狀。如圖2所示，坐標紙中正方形方格的邊長為1cm,試求：

圖2

①油酸膜的面積是cm2;

②每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是；

③按以上實驗數據估測出油酸分子的直徑是mo（結果保留兩位有效數字）

（3）若阿伏加德羅常數為NA,油酸的摩爾質量為油酸的密度為小則下列說法正確的是

A.lkg油酸所含有分子數為夕/B.lm3油酸所含分子數為小

M

C.1個油酸分子的質量為叢D.油酸分子的直徑約為陋

MPN、

2.答案：（1）bead（2）1.3x102;8.0x1012m3;6.lx1010（3）B

解析：（1）用“用油膜法估測分子的大小”的實驗步驟為：配制油酸酒精溶液一測定一滴油酸

酒精溶液中純油酸的體積一準備淺水盤一形成油膜一描繪油膜邊緣一測量油膜面積一計算分

子直徑。因此操作先后順序排列應是bead。

（2）①圖中油膜中大約有131個小方格，則油酸膜的面積為

S=132xl2cm2=132cm2al.3x102cn?

②每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積為％=Win?=8.0x10"n?

°100075

③油酸分子的直徑為d=%=出生=m76.1xlOT°m

S132x10-4

（3）A.lkg油酸所含有分子數為

故A錯誤；

B.In?油酸所含分子數為n二七/二義

MAM

P

故B正確；

C.l個油酸分子的質量為陽）="

NA

故c錯誤;

D.設油酸分子的直徑為力則有3兀（g）3=*_

32pNA

故D錯誤。

故選B。

實驗十七：探究等溫情況下一定質量氣體壓強與體積的關系（氣體實驗定律）

考點平均卷面分：9；考查頻次：中。

【知識梳理】

一、實驗目的

探究一定質量的氣體在溫度不變的條件下的壓強與體積的關系。

二、實驗器材

注射器、橡膠塞、壓力表。如圖所示。

壓力表

三、數據收集

⑴空氣的壓強?可以從儀器上方的壓力表讀出，空氣柱的長度/可以在玻璃管側的刻度尺上讀

出，空氣柱的長度/與橫截面積S的乘積就是它的體積V。

⑵用手把柱塞向下壓或向上拉，讀出體積與壓強的幾組數據。

四、數據處理

在等溫過程中，氣體的壓強和體積的關系在P-V圖像中呈現為雙曲線。處理實驗數據時，要

通過變換.即畫圖像，把雙曲線變為直線，說明P和V成反比，如圖所示。這是科學研究

中常用的數據處理的方法，因為一次函數反映的物理規律比較直接，容易得出對實驗研究有用

相關的參數。

一定質量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強P與體積V成反比，所以P-V圖線是雙曲

線，但不同溫度下的圖線是不同的.如圖是一定質量的氣體分別在Ti、T2溫度下等溫變化的2

-V圖線，其中溫度較高的是72。

六、注意事項

1.為保證氣體密閉，應在活塞與注射器壁間涂上潤滑油。

2.為保持氣體溫度不變，實驗過程中不要用手握住注射器有密閉氣體的部位；同時，改變體

積過程應緩慢，以免影響密閉氣體的溫度。

3.注射器內外氣體的壓強差不宜過大。

4.在等溫過程中，氣體的p-V圖像呈現為雙曲線，不便確定p與V的關系，要通過坐標變換，

畫2-，圖。

像，把雙曲線變為直線，以便判斷p和V成反比。

七、誤差分析

1.橡膠套密封不嚴會使空氣柱的質量變化引起誤差。

2.實驗過程環境溫度變化或柱塞向下壓或向上拉的過快會使空氣柱的溫度變化引起誤差。

3.活塞直徑的測量、空氣柱長度的測量、氣壓計的讀數等引起的誤差。

【試題練習】

3.用圖所示裝置完成“探究氣體等溫變化的規律”實驗。

(1)下列說法正確的是。

A.實驗時需要用手扶住注射器外壁

B.實驗時緩慢地向上拉或向下壓柱塞，是為了盡量減小注射器與柱塞間的摩擦

C.封閉一定質量的氣體時，先要摘除橡膠套，拉動柱塞使之移到適當位置后，再用橡膠套封閉

注射器的注射孔

(2)某實驗小組進行了兩次規范的實驗，并由記錄的數據作出了"-V圖像，如圖甲、乙圖線

所示。若兩次實驗氣體的質量一定，則氣體溫度。;若兩次實驗氣體的溫度不變，則

氣體質量加甲叫(兩空均選填或"=")。

解析：（1）A.實驗時為防止溫度發生變化，不能用手握注射器推拉柱塞，故A錯誤；

B.實驗時緩慢地向上拉或向下壓柱塞，是為了防止溫度發生變化，故B錯誤；

C.在封閉一定質量的氣體時，要先摘除橡膠套，拉動柱塞使之移到適當位置后，再用橡膠套封

閉注射器的注射孔，故C正確。

故選C。

（2）在夕-V圖象中，根據比

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