选修3-3第十一章实验 用油膜法估测分子的大小

1、一、实验目的一、实验目的1估测油酸分子的大小估测油酸分子的大小2学会间接测量微观量的原理和方法学会间接测量微观量的原理和方法二、实验原理二、实验原理 实验采用使油酸在水面上形成一实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小层单分子油膜的方法估测分子的大小当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面当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，其中的酒精溶于水，上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水，图实图实1并很快挥发，在水面上形成如图实并很快挥发，在水面上形成如图实1所示形状的一层纯所示形状的一层纯油酸薄膜如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分油酸薄膜如果算出一定体

2、积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，即可算出油酸分子的大小用子油膜的面积，即可算出油酸分子的大小用V表示一滴表示一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积，用油酸酒精溶液中所含油酸的体积，用S表示单分子油膜的表示单分子油膜的面积，用面积，用d表示分子的直径，如图实表示分子的直径，如图实2所示，则：所示，则：d .实实2三、实验器材三、实验器材 盛水浅盘、滴管盛水浅盘、滴管(或注射器或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉、油酸酒精溶液、量筒、彩笔等板、痱子粉、油酸酒精溶液、量筒、彩笔等四、实验操作四、实验操作1实验步骤实验步骤(1)取取1毫升毫升(1 cm3)的油酸溶于酒精中

3、，制成的油酸溶于酒精中，制成200毫升的油酸毫升的油酸 酒精溶液酒精溶液(2)往边长约为往边长约为30 cm40 cm的浅盘中倒入约的浅盘中倒入约2 cm深的水，深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上(3)用滴管用滴管(或注射器或注射器)向量筒中滴入向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精滴配制好的油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为溶液，使这些溶液的体积恰好为1 mL，算出每滴油酸酒精，算出每滴油酸酒精溶液的体积溶液的体积V0 mL.(4)用滴管用滴管(或注射器或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精 溶液，油酸就在水面上慢

4、慢散开，形成单分子油膜溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成单分子油膜(5)待油酸薄膜形状稳定后，将一块较大的玻璃板盖在浅盘待油酸薄膜形状稳定后，将一块较大的玻璃板盖在浅盘 上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上(6)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油 酸薄膜的面积酸薄膜的面积(7)据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体 积积V，据一滴油酸的体积，据一滴油酸的体积V和薄膜的面积和薄膜的面积S，算出油酸薄，算出油酸薄 膜的厚度膜的厚度d ，即为油酸分子

5、的直径比较算出的，即为油酸分子的直径比较算出的 分子直径，看其数量级分子直径，看其数量级(单位为单位为m)是否为是否为1010，若不，若不 是是1010需重做实验需重做实验2数据处理数据处理 根据上面记录的数据，完成以下表格内容根据上面记录的数据，完成以下表格内容.实验次数实验次数量筒内增加量筒内增加1 mL溶液时的滴数溶液时的滴数轮廓内的轮廓内的小格子数小格子数轮廓面积轮廓面积S12实验次数实验次数一滴溶液中纯油一滴溶液中纯油酸的体积酸的体积V分子的大小分子的大小(m)平均平均值值12五、注意事项五、注意事项1为了防止油酸滴落时外溅，且容易形成较理想的油膜边为了防止油酸滴落时外溅，且容易形成

6、较理想的油膜边 界，滴油酸溶液时针头离水面高度为界，滴油酸溶液时针头离水面高度为1 cm较为适当当较为适当当 针头靠近水面时针头靠近水面时(油滴未滴下油滴未滴下)，会发现针头下方的粉层，会发现针头下方的粉层 已经被排开，这是由于针头中的酒精挥发所致，不影已经被排开，这是由于针头中的酒精挥发所致，不影 响实验效果响实验效果2画轮廓时要等待油酸面扩散后又收缩稳定时才可进画轮廓时要等待油酸面扩散后又收缩稳定时才可进 行油酸扩散后又收缩有两个原因：一是由于水面受行油酸扩散后又收缩有两个原因：一是由于水面受 油酸滴冲击凹陷后又恢复，二是酒精挥发后液面收缩油酸滴冲击凹陷后又恢复，二是酒精挥发后液面收缩3因

7、为水和油酸都是无色透明的液体，所以要用痱子粉因为水和油酸都是无色透明的液体，所以要用痱子粉 来显示油膜的边界注意要从盘的中央加痱子粉由来显示油膜的边界注意要从盘的中央加痱子粉由 于加痱子粉后水的表面张力系数变小，水将粉粒拉开，于加痱子粉后水的表面张力系数变小，水将粉粒拉开， 同时粉粒之间又存在着排斥作用，痱子粉会自动扩散同时粉粒之间又存在着排斥作用，痱子粉会自动扩散 至均匀这样做，比将痱子粉撒在水面上的实验效果至均匀这样做，比将痱子粉撒在水面上的实验效果 要好要好4当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘 会残留油酸，为防止影响下次实验时油酸

8、的扩散和油会残留油酸，为防止影响下次实验时油酸的扩散和油 膜面积的测量，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去，膜面积的测量，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去， 再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁5本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数量级符本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数量级符 合要求即可合要求即可六、误差分析六、误差分析1纯油酸体积的计算误差纯油酸体积的计算误差2油膜面积的测量误差油膜面积的测量误差(1)油膜形状的画线误差；油膜形状的画线误差；(2)数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差 利用油膜法估测油酸

9、分子的大小，实验器材利用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有：浓度为有：浓度为0.05%(体积分数体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度的油酸酒精溶液、最小刻度为为0.1 mL的量筒、盛有适量清水的浅盘、痱子粉、橡皮的量筒、盛有适量清水的浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸(1)下面给出的实验步骤中，正确顺序为下面给出的实验步骤中，正确顺序为_A将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在 玻璃板上玻璃板上B用滴管将浓度为用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入 量筒中，记

10、下滴入量筒中，记下滴入1 mL油酸酒精溶液时的滴数油酸酒精溶液时的滴数NC将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标 纸上边长为纸上边长为1 cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的正方形为单位，计算轮廓内正方形 的个数，算出油酸薄膜的面积的个数，算出油酸薄膜的面积S cm2D将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓 度为度为0.05%的油酸酒精溶液，滴一滴到浅盘中，一段的油酸酒精溶液，滴一滴到浅盘中，一段 时间后，油膜具有了稳定的形状时间后，油膜具有了稳定的形状(2)该实验测得的单个油酸分子的直径

11、约为该实验测得的单个油酸分子的直径约为_ (单位：单位：cm) A. B. C. D.解析解析本题考查实验操作及理解能力，由实验步骤可知本题考查实验操作及理解能力，由实验步骤可知顺序应为顺序应为B、D、A、C.滴入一滴溶液时纯油酸的体积为滴入一滴溶液时纯油酸的体积为V 0.05% cm3，则油膜的厚度为则油膜的厚度为d即油酸分子的直径为即油酸分子的直径为答案答案(1)B、D、A、C(2)B (2010黄冈模拟黄冈模拟)油酸酒精溶液油酸酒精溶液的浓度为每的浓度为每1000 mL油酸酒精溶液中有油酸酒精溶液中有油酸油酸0.6 mL，现用滴管向量筒内滴加，现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的

12、溶液体积增加了滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1 mL，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面入足够大盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的纯油膜的形状如图实展开，稳定后形成的纯油膜的形状如图实3所示若所示若每一小方格的边长为每一小方格的边长为25 mm，试问：，试问：图实图实3(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为这种估测方法是将每个油酸分子视为_模型，让模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为_油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的油膜，这层油膜的

13、厚度可视为油酸分子的_图实图实3中油酸膜的面积为中油酸膜的面积为_m2；每一滴油酸酒精溶液中含；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是有纯油酸体积是_m3；根据上述数据，估测出油酸；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是分子的直径是_m(结果保留两位有效数字结果保留两位有效数字)(2)某同学在实验过程中，在距水面约某同学在实验过程中，在距水面约2 cm的位置将一滴的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，实验时观察到，油膜的油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，实验时观察到，油膜的面积会先扩张后又收缩了一些，这是为什么呢？面积会先扩张后又收缩了一些，这是为什么呢？请写出你分析的原因：请写出你分析的原因：_.解析解析油膜面积约占油膜面积约占70小格，面积约为小格，面积约为S702525106 m24.4102 m2，一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为V 106 m31.210