实验十六 用油膜法估测分子的大小

实验十六用油膜法估测分子的大小第1页，共27页，2023年，2月20日，星期六

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.【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.【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.把洗干净的浅盘水平放置,倒入约2cm深的水.用纱网(或粉扑)将适量的痱子粉(或石膏粉)轻轻洒在水面上.第2页，共27页，2023年，2月20日，星期六3.用滴管(滴管距离水面约1cm)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.在浅盘上盖上透明塑料盖板,用彩色水笔在透明塑料盖板上描出油膜的边缘轮廓.4.数出透明塑料盖板上所描出的油膜边缘轮廓线内含有的方格数,(数方格时,不足半个格的舍去,多于半格的算1个格),估测出油膜的面积,估算油酸分子的直径.5.清洗浅盘,擦去透明塑料盖板上的油膜轮廓线,重复做2次至3次实验.第3页，共27页，2023年，2月20日，星期六【数据处理】根据上面记录的数据,完成以下表格内容.实验次数量筒内增加1mL溶液时的滴数轮廓内的小格子数轮廓面积S12实验次数一滴纯油酸的体积V分子的大小(m)平均值12第4页，共27页，2023年，2月20日，星期六【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，轮廓的不规则性容易带来计算误差.为减小误差,不足半个格子的舍去,多于半个格子的算一个.方格边长的单位越小,计算出的面积越精确.3.测量量筒内溶液增加1mL的滴数时，注意正确的观察方法.4.油膜形状的画线误差.第5页，共27页，2023年，2月20日，星期六【注意事项】1.实验前，必须将所有的实验用具擦洗干净.实验时,吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分别专用,不能混用,否则会增大实验误差.2.痱子粉和油酸的用量都不可太大,否则不易成功.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距离应较小,并要水平放置,以便准确地画出薄膜的形状,画线时视线应与板面垂直.第6页，共27页，2023年，2月20日，星期六5.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1cm之内,否则油膜难于形成.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,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.第7页，共27页，2023年，2月20日，星期六8.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.第8页，共27页，2023年，2月20日，星期六【例1】“用油膜法估测油酸分子的大小”实验器材有:浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1mL的量筒、盛有适量清水的45×50cm2浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸.(1)下面是实验步骤,请填写所缺的步骤CA.用滴管将浓度为0.05%油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下滴入1mL油酸酒精溶液时的滴数N典例剖析第9页，共27页，2023年，2月20日，星期六B.将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上,用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液,从低处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止.记下滴入的滴数n

C.__________________________________________D.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1cm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S(2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的直径大小___________(单位:cm).第10页，共27页，2023年，2月20日，星期六解析

(1)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.(2)1滴油酸溶液中含有的油酸体积为,向浅盘中共滴入油酸的体积所以单个油酸分子的直径为答案

(1)见解析(2)第11页，共27页，2023年，2月20日，星期六【例2】在“用油膜法估测分子的大小”实验中,油酸酒精溶液的浓度为每104

mL溶液中有纯油酸6mL.用注射器测得1mL上述溶液共有75滴.把1滴该溶液滴入盛水的浅盘图1里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油酸的轮廓,随后把玻璃板放在坐标纸上,其形状和尺寸如图1所示,坐标纸中正方形方格的边长为1cm.试求:(1)油酸膜的面积是多少?

(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少.

(3)根据上述数据,估测出油酸分子的直径.第12页，共27页，2023年，2月20日，星期六解析

(1)根据图形,数得格子数为129个，那么油膜面积S=129×1cm2=129cm2.(2)根据已知条件,1mL溶液中有75滴，所以1滴溶液的体积是又已知每104

mL溶液中有纯油酸6mL,溶液中纯油酸的体积是(3)油酸分子的直径为答案

(1)129cm2(2)8×10-6

mL(3)6.2×10-10

m第13页，共27页，2023年，2月20日，星期六【例3】利用油膜法可以粗略测出阿伏加德罗常数，把密度ρ=0.8×103

kg/m3的某种油,用滴管滴出一滴油在水面上形成油膜,已知这滴油的体积为V=0.5×10-3

cm3,形成的油膜面积为S=0.7m2,油的摩尔质量M0=0.09kg/mol.若把油膜看成是单分子层,每个油分子看成球形,那么:(1)油分子的直径是多少?(2)由以上数据可精确测出阿伏加德罗常数NA是多少?(先列出文字计算式,再代入数据计算,只要求保留一位有效数字.)第14页，共27页，2023年，2月20日，星期六解析

(1)利用油膜法测出分子直径(2)已知油的摩尔质量M0，若求出一个油分子的质量m,即可根据,求出阿伏加德罗常数.每个分子看成球形,则每个分子的体积一滴油中含有的油分子数由题意可知一滴油的质量M=ρV

第15页，共27页，2023年，2月20日，星期六一个油分子的质量所以阿伏加德罗常数代入数据=6×1023

mol-1答案

(1)7.1×10-10

m(2)6×1023

mol-1

第16页，共27页，2023年，2月20日，星期六1.某学生在用油膜法估测分子直径实验中,计算结果明显偏大,可能是由于()A.油酸未完全散开B.油酸中含有大量酒精C.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格D.求每滴体积时,1mL的溶液的滴数多计了10滴

解析

油酸未完全散开,其厚度就可能是分子直径的成千上万倍;而油酸中含有酒精会溶于水,并很快挥发,不影响分子直径的大小;C项中计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格,会使油膜面积的测量值减小,D项中会使一滴溶液体积测量值减小.素能提升AC第17页，共27页，2023年，2月20日，星期六2.用油膜法粗测分子直径实验的科学依据是()A.将油膜看成单分子油膜B.不考虑各油酸分子间的间隙C.考虑了各油酸分子间的间隙D.将油膜分子看成球形

解析

用油膜法粗测分子直径.此实验的原理是将一滴油酸(体积为V)，滴入水中使之形成一层单分子油膜,成为一个单层排列的球形体.显然,球形体的直径即为单分子油膜的厚度d.假设单分子油膜面积为S,必然有所以,用油膜法粗测分子直径实验的科学依据是A、

B、D.ABD第18页，共27页，2023年，2月20日，星期六3.在用油膜法测量分子的大小的实验中,下列说法正确的是()A.油酸可以用汽油代替,因为汽油也不溶入水而能溶入酒精B.可以直接用量筒量取一定的油酸酒精溶液倒在水盘中C.可以用汽油代替酒精,因为油酸能溶入汽油D.不溶入水的各种油不一定能在较短时间内在水面上形成单分子油膜解析

因为汽油易挥发,滴在水面上的汽油将很快挥发,而且汽油也不象油酸分子一样一端有亲水性,一端有憎水性，所以汽油在水面上不易形成单分子第19页，共27页，2023年，2月20日，星期六油膜,故A选项错.为了使水面上的油酸体积尽量小，应该向水中滴上一滴溶液而不是用量筒倒入，所以B选项错.因为汽油不溶于水,将油酸汽油溶液滴入水面上时,汽油也浮在水面上,所以用汽油代替酒精是不合适的,故C选项错.由于各种油的分子不是都和油酸分子一样有憎水端和亲水端,有的油分子间有较大的粘连作用,不容易在水面上分开,所以不一定能在水面形成单分子油膜.故D选项正确.答案

D第20页，共27页，2023年，2月20日，星期六4.下列步骤中错误的是_________.(1)用酒精稀释油酸来配置油酸酒精溶液，油酸和溶液的比是1∶200.(2)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内油酸酒精溶液的体积V和滴入的油酸酒精溶液的滴数N,反复试验三次,最后取平均滴数.则一滴油酸酒精溶液的体积为V1=V/N.(3)将水倒入塑料浅盘,水深约1cm~2cm,或达盘深的一半即可.(4)将石膏粉(或痱子粉)均匀的撒在水面上,目的为了便于看清油膜.第21页，共27页，2023年，2月20日，星期六(5)用注射器(或滴管)吸取配好的油酸酒精溶液并在浅盘中央水面上方1cm内,滴一滴稀释的油酸溶液.(6)将有机玻璃迅速盖在浅盘上,并用水彩笔在有机玻璃板上描绘出油酸薄膜的轮廓图.(7)将有机玻璃放在坐标纸上,计算出油酸薄膜的面积S,求面积时以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位,计算轮廓内正方形的个数,不足半个的舍去,多于半个的算一个.(8)根据d=V1/S即可计算出油酸薄膜的厚度,即油酸分子的大小.第22页，共27页，2023年，2月20日，星期六(9)清理好有机玻璃及浅盘,使表面没有油酸残留,将仪器整理好、归位.(10)处理实验数据,填好记录表.解析

(6)有错,待油酸膜形状稳定后,将玻璃板轻放在浅盘上,等待油膜面积不再变化后再用水彩笔描出油膜轮廓;(8)有错，应用1滴油酸酒精溶液中纯油酸体积计算.

答案

(6)(8)第23页，共27页，2023年，2月20日，星期六5.在用油膜法估测分子的大小实验中,已知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1∶500,1mL溶液油酸是250滴,那么一滴溶液的体积是_____mL,所以一滴溶液中纯油酸体积为V油酸=_____cm3.若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长度值L0=1.12×10-10

m做比较,判断此实验是否符合数量级的要求.次数S/cm2L的平均值153324933563第24页，共27页，2023年，2月20日，星期六解析由题给条件得,一滴溶液的体积由题意可知:一滴溶液中油酸体积据此算得3次测得L的结果分别为1.50×10-8

cm、1.62×10-8

cm、1.42×10-8

cm,其平均值L==1.51×10-10

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.