第3讲　实验：用油膜法测分子的大小 讲义

1、.第3讲实验：用油膜法测分子的大小见学生用书P198微知识1 实验目的1估测油酸分子的大小。2学习间接测量微观量的原理和方法。微知识2 实验原理利用油酸的酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜如下图，将油酸分子看做球形，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用d计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积。这个厚度就近似等于油酸分子的直径。微知识3 实验器材盛水浅盘、滴管或注射器、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。微知识4 实验步骤1用滴管或注射器将油酸酒精溶液滴入量筒，数出每毫升油酸酒精溶液的滴数，算出每滴液滴体积的平均值。2把洗干净的浅盘程

2、度放置，倒入约2 cm深的水。用纱网或粉扑将适量的痱子粉或石膏粉轻轻撒在水面上。3用滴管滴管间隔 水面约1 cm将一滴油酸酒精溶液轻轻滴入水面中央，待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下油酸膜的形状。4将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓范围内正方形小方格的个数缺乏半格的舍去，多于半格的算一个格，估测出油膜的面积，估算油酸分子的直径。5清洗浅盘，擦去玻璃板上的油膜轮廓线，重复做2次至3次实验。微知识5 数据处理根据上面记录的数据，完成以下两个表格内容。微知识6 本卷须知1实验前，必须将所有的实验用具擦洗干净。实验时，汲取油酸、酒精和溶液的移液管要分别专用，不

3、能混用，否那么会增大实验误差。2痱子粉和油酸的用量都不可太大，否那么不易成功。3油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜，不宜长时间放置。4浅盘中的水离盘口面的间隔 应较小，并要程度放置，以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直。5油酸在水面上形成油膜时先扩散后收缩，要在稳定后再画轮廓。扩散后又收缩的原因有两个：一是水面受液滴冲击凹陷后又恢复；二是酒精挥发后，油膜回缩。6滴油酸酒精溶液的滴口应在离水面1 cm之内，否那么油膜难于形成。7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。由于加粉后水的外表张力系数变小，水将粉粒拉开，同时粉粒之间又存在着

4、排斥作用，粉会自动扩散至均匀。这样做，比将粉撒在水面上的实验效果要好；撒痱子粉后，不要再触动盘中的水。8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，再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁。9本实验只要求估算分子的大小，实验结果数量级符合要求即可。微知识7 误差分析1油酸酒精溶液配制后长时间放置，溶液的浓度容易改变，会给实验带来较大误差。2利用小格子数计算轮廓面积时，轮廓的不规那么性容易带来计算误差。为减小误差，缺乏半个格子的舍去，多于半个格子的算一个。方格边长的单位越小，计算出的面积越准确。3测量量筒内溶

5、液增加1 mL的滴数时，注意正确的观察方法。4油膜形状的画线误差。一、思维辨析判断正误，正确的画“，错误的画“。1油膜法测分子直径实验的原理关系式为d，其中V指一滴油酸溶液的体积，S指油膜的面积。2用数格子的方法计算油膜面积时，多于半格的算一个，少于半格舍去。二、对点微练1实验原理和操作“用油膜法估测分子的大小实验的简要步骤如下：A将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数缺乏半个的舍去，多于半个的算一个，再根据方格的边长求出油膜的面积SB将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上C用浅盘装入约2 cm深的水D用公式d

6、求出薄膜厚度，即油酸分子的大小E根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V1上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完全，请指出：_。_。2上述实验步骤的合理顺序是_。解析1C步骤中，要在水面上均匀地撒上细石膏粉或痱子粉。实验中，要有步骤F：用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数。2合理顺序为CFBAED。答案1见解析2CFBAED2数据处理在做“用油膜法估测分子的大小的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每104 mL溶液中有6 mL油酸。用注射器测得1 mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔

7、在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和大小如下图，坐标中正方形方格的边长为1 cm，求：1油酸膜的面积是多少？2每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？3按以上实验数据估测出油酸分子的直径。解析1根据题图，数得格子数为129个，那么油膜面积是S1291 cm2129 cm2。2根据条件可知，1 mL溶液中有75滴，1滴溶液的体积是 mL。又每104 mL溶液中有纯油酸6 mL，一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是V mL8106 mL。3油酸分子的直径为d cm6.21010 m。答案1129 cm228106 mL36.21010 m见学生用书P199微考点实验操作和数据处

8、理核|心|微|讲本实验中处理数据要注意两点：一是根据体积比计算出一定体积的油酸酒精溶液中纯油酸的体积；二是计算油膜面积时，必须遵循“数格子法的原那么，即缺乏半个的舍去，多于半个的算一个。典|例|微|探【例】油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.6 mL，现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1 mL，假设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，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜的形状如下图。假设每一小方格的边长为25 mm，那么：1这种估测方法是将每个油酸分子视为_模型，让油酸尽可能地在水面上散开，那么形成的油膜可视为_油膜，这

9、层油膜的厚度可视为油酸分子的_。图中油酸膜的面积为_ m2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积为_ m3；根据上述数据，估测出油酸分子的直径为_m。结果均保存两位有效数字2某同学在实验过程中，在距水面约2 cm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：_。【解题导思】1油膜法测分子大小的原理是形成单分子油膜，把每个分子看成球形，那么分子直径如何表示？答：d，其中V指一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积。2油酸在水面上形成油膜时先扩散后收缩，要在稳定后再画轮廓，为什么？答：有两个原因：一是水面受液滴冲击引起

10、；二是酒精挥发。解析1油膜面积占68小格，面积约为S682525106 m24.3102 m2，一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为V106 m31.21011 m3，油酸分子的直径约等于油膜的厚度d m2.81010 m。2实验过程中除了按步骤进展操作，还要仔细观察实验现象，并学会分析所观察到的现象。答案1球体单分子直径431021.210112.810102主要有两个原因：水面受到落下油滴的冲击，先陷下后又恢复程度，因此油膜的面积扩张；油酸酒精溶液中的酒精挥发，使液面收缩题|组|微|练1在“用油膜法估测分子的大小实验中，用a mL的纯油酸配制成b mL的油酸酒精溶液，再用滴管取1 mL油酸酒

11、精溶液，让其自然滴出，共n滴。如今让其中一滴落到盛水的浅盘内，待油膜充分展开后，测得油膜的面积为S cm2，那么：1估算出油酸分子的直径大小是_cm。2用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏伽德罗常数，还需要知道油滴的_。填选项字母A摩尔质量B摩尔体积C质量D体积解析1油酸酒精溶液的浓度为，一滴油酸酒精溶液的体积为 mL，一滴油酸酒精溶液含纯油酸 mL，那么油酸分子的直径大小为d cm。2设一个油酸分子体积为V，那么V3，由NA可知，要测定阿伏伽德罗常数，还需知道油滴的摩尔体积，故B项正确。答案12B2在“用油膜法估测分子的大小的实验中，详细操作如下：取油酸0.1 mL注入250 mL的容量

12、瓶内，然后向瓶中参加酒精，直到液面到达250 mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液。用滴管汲取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒到达1.0 mL为止，恰好共滴了100滴。在边长约40 cm的浅盘内注入约2 cm深的水，将细石膏粉均匀地撒在水面上，再用滴管汲取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，膜上没有石膏粉，可以清楚地看出油膜轮廓。待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油膜的形状。将画有油膜形状的玻璃板放在边长为1.0 cm的方格纸上，算出完好的方格有67个，大于半格的有14个

13、，小于半格的有19个。1这层油膜的厚度可视为油酸分子的_。2利用上述详细操作中的有关数据可知一滴油酸酒精溶液含纯油酸为_ m3，求得的油膜分子直径为_ m。结果保存两位有效数字解析1油膜的厚度可视为油酸分子的直径。2一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V mL4.0106 mL4.01012 m3形成油膜的面积S1.06714 cm28.1103 m2油酸分子的直径d4.91010 m。答案1直径24.010124.91010见学生用书P2001在“用油膜法估测分子的大小实验中，一滴溶液中油酸的体积为V油酸，配制的油酸溶液中，纯油酸与溶液体积之比为15 000,1 mL溶液滴25滴，那么1滴溶

14、液的体积是_mL，所以1滴溶液中油酸的体积为V油酸_cm3。假设实验中测得结果如下表所示，请根据所给数据填写出空白处的数值，并与公认的油酸分子直径d01.121010 m作比较，判断此实验是否符合数量级的要求：_。填“是或“否解析由题给条件得，1滴溶液的体积V溶液 mL4102 mL，因为，故1滴溶液中油酸的体积为V油酸V溶液 cm38106 cm3。据此算得3次测得d的结果分别为150108 cm,1.62108 cm,1.42108 cm，d的平均值1.511010 m。这与公认值的数量级相吻合，故本次估测数值符合数量级的要求。答案410281061.501081.621081.42108

15、1.511010是2在“用油膜法估测分子大小的实验中，实验室中使用的油酸酒精溶液的浓度为A，N滴溶液的总体积为V。在浅盘中的水面上均匀撒上痱子粉，将一滴溶液滴在水面上，待油膜稳定后，在带有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓，如下图，测得油膜占有的正方形小格数为X。1用以上字母表示一滴油酸酒精溶液中的纯油酸的体积为_。2油酸分子直径约为_。解析1由题意可知，一滴油酸酒精溶液中的纯油酸的体积为V0。2一滴所形成的油膜的面积为SXa2，所以油膜的厚度，即为油酸分子的直径为d。答案123测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法。1在“用油膜法估测分子大小的实验中，用移液管量取0.25 mL油酸，倒入标注250 mL的溶液。然后用滴管汲取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面到达量筒中1 mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒的痱子粉的盛水浅盘中滴入2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待薄膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如下图。坐标格的正方形大小为2 cm2 cm。由图可以估算出油膜的面积是_ cm2保存两位有效数字，由此估算出油酸分子的直径是_ m。保存一位有效数字2如图是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏的照片。这个量子围栏是由48个铁原子在铜的外表排列成