实验 用油膜法估测分子的大小

实验用油膜法估测分子的大小第一页，共四十三页，编辑于2023年，星期二实验分析与导引一、设计实验【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．第二页，共四十三页，编辑于2023年，星期二【实验原理】利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜(如图11－3－1所示)，将油酸分子看成球形，测出一定体积油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积，用d＝V/S计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，S为第三页，共四十三页，编辑于2023年，星期二油膜面积．这个厚度就近似等于油酸分子的直径．图11－3－1第四页，共四十三页，编辑于2023年，星期二【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(或细石膏粉)，油酸，酒精，量筒，容量瓶(500mL)，彩笔．第五页，共四十三页，编辑于2023年，星期二【实验步骤】1．配制溶液：取1毫升(1cm3)的油酸溶于酒精中，制成200毫升的油酸酒精溶液．2．求液滴体积：用注射器(或滴管)将稀释的油酸滴入量筒，数出每毫升的滴数，求出每滴油酸酒精溶液体积的平均第六页，共四十三页，编辑于2023年，星期二值，记入表格．3．倒水撒粉：在水平放置的浅盘中倒入约2cm深的水，用纱网(或粉扑)将适量痱子粉轻轻撒在水面上．4．滴油描轮廓：用滴管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，在浅盘上盖上塑料盖板，用彩笔描出油膜的边缘轮廓．第七页，共四十三页，编辑于2023年，星期二5．数格算面积：数出轮廓内的格数，不足半格舍去，超过半格作一格，再据坐标纸上一格面积求出总面积S.6．求分子直径：根据油酸酒精溶液的浓度，计算出一滴溶液中纯油酸的体积V，根据第八页，共四十三页，编辑于2023年，星期二第九页，共四十三页，编辑于2023年，星期二二、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第十页，共四十三页，编辑于2023年，星期二实验次数一滴纯油酸的体积V分子的大小(m)平均值12第十一页，共四十三页，编辑于2023年，星期二第十二页，共四十三页，编辑于2023年，星期二3．测1滴油酸酒精溶液的体积时，滴入量筒中的油酸酒精溶液的体积应为整毫升数，应多滴几毫升，数出对应的滴数，这样求平均值误差较小．4．浅盘里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．第十三页，共四十三页，编辑于2023年，星期二5．要待油膜形状稳定后，再画轮廓．6．利用坐标纸求油膜面积时，以边长1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，不足半格的舍去，大于半格的算一个．第十四页，共四十三页，编辑于2023年，星期二7．做完实验后，把水从盘的一侧边缘倒出，并用少量酒精清洗，然后用脱脂棉擦去，最后用水冲洗，以保持盘的清洁．第十五页，共四十三页，编辑于2023年，星期二四、误差分析1．形成的油膜不是单分子油膜让油膜尽可能散开，等收缩到稳定状态再进行测量．要求使用的酒精的浓度、痱子粉的用量适宜等．第十六页，共四十三页，编辑于2023年，星期二2．纯油酸体积的计算误差要用累积法测油滴的体积．先测出1mL的油酸酒精溶液的滴数，从而计算出一滴油酸酒精溶液的体积．再由油酸的浓度算出油酸的体积．3．油膜的面积S测算产生的误差(1)油膜形状画线误差：用浅盘使玻璃第十七页，共四十三页，编辑于2023年，星期二尽量靠近液面，画线尽量和油膜边缘对应．(2)数格子法带来的误差用坐标纸，测出形状不规则油膜的面积．数出不规则图形的轮廓包围的方格数，计算方格数时，不足半格的舍去，多于半格的算一个，方格边长的单位越小，用这种方法求出的面积越精确．第十八页，共四十三页，编辑于2023年，星期二一、基本实验操作的考查用油膜法估测油酸分子的大小，请完成以下空格：(1)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________、盛有适量清水的45×50cm2典例透析与示范例1第十九页，共四十三页，编辑于2023年，星期二浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、________.(2)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C.A．用滴管将浓度为0.05%的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第二十页，共四十三页，编辑于2023年，星期二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第二十一页，共四十三页，编辑于2023年，星期二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(3)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的直径为______(单位：cm)．第二十二页，共四十三页，编辑于2023年，星期二第二十三页，共四十三页，编辑于2023年，星期二第二十四页，共四十三页，编辑于2023年，星期二第二十五页，共四十三页，编辑于2023年，星期二【规律总结】完成基本操作的前提是明确实验的目的和每一步的作用，亲自完成实验是正确获取知识的关键．第二十六页，共四十三页，编辑于2023年，星期二二、实验数据的处理例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104mL溶液中有纯油酸6mL.第二十七页，共四十三页，编辑于2023年，星期二图11－3－2第二十八页，共四十三页，编辑于2023年，星期二用注射器测得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11－3－2所示，坐标纸中正方形方格的边长为1cm.试求：第二十九页，共四十三页，编辑于2023年，星期二(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．第三十页，共四十三页，编辑于2023年，星期二第三十一页，共四十三页，编辑于2023年，星期二第三十二页，共四十三页，编辑于2023年，星期二【答案】

(1)129cm2

(2)8×10－6mL

(3)6.2×10－10m【规律总结】解决分子油膜实验关键是要理解分子模型，也就是理解油酸分子在水面上形成的薄膜的厚度即分子直径，已知油酸体积和水面上形成的油酸第三十三页，共四十三页，编辑于2023年，星期二面积．数油膜面积对应的格子数时，完整的每个算一个，不完整的大于等于半格的算一个，不到半格的舍去．第三十四页，共四十三页，编辑于2023年，星期二三、创新实验例3

某同学设计了如下一个“用油膜法估测分子的大小”的实验．第三十五页，共四十三页，编辑于2023年，星期二图11－3－3第三十六页，共四十三页，编辑于2023年，星期二他配制的油酸酒精溶液的浓度为103mL溶液中有纯油酸1mL，用注射器量得1mL上述油酸酒精溶液中有液滴50滴，将其中的1滴滴入水面撒有痱子粉的浅盘里，待稳定后，形成了清晰的油膜轮廓．他然后将一有机玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下了油膜的形状．第三十七页，共四十三页，编辑于2023年，星期二但他没有坐标纸，就先用游标卡尺测量了该玻璃板的厚度如图11－3－3所示，然后用剪刀剪出了面积等于油膜形状的有机玻璃板，如图所示，并用天平称出了其质量为0.3kg，已知该有机玻璃板的密度为ρ＝3×103kg/m3，请根据以上数据估测：第三十八页，共四十三页，编辑于2023年，星期二(1)油酸膜的实际面积；(2)油酸分子的直径．【解析】

(1)由图读出有机玻璃板的厚度d＝2.5×10－3m油酸膜的实际面积S第三十九页，共四十