第5讲 实验：用油膜法估测油酸分子的大小

第5讲实验：用油膜法估测油酸分子的大小开始0102实验知能·系统归纳迁移应用·发展素养第5讲实验：用油膜法估测油酸分子的大小(基础实验)一、理清原理与操作操作要领1.配制油酸酒精溶液2.用注射器通过累积法得到1滴油酸酒精溶液的体积，再计算出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V3.借助坐标纸测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S三、扫描实验盲点1．注意事项(1)注射器针头高出水面的高度应在1cm之内，当针头靠水面很近(油酸未滴下之前)时，会发现针头下方的粉层已被排开，这是针头中酒精挥发所致，不影响实验效果。(2)待测油酸薄膜扩散后又会收缩，要在油酸薄膜的形状稳定后再画轮廓。扩散后又收缩有两个原因：①水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复；②酒精挥发后液面收缩。(3)当重做实验时，将水从浅盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去，再用清水冲洗，这样做可保持浅盘的清洁。(4)本实验只要求估测油酸分子的大小，实验结果的数量级符合要求即可。2．误差分析(1)纯油酸体积的计算引起误差。(2)油膜面积的计算造成误差。(3)油膜形状的边界画线造成误差。(4)数格子的个数造成误差。(5)油酸酒精溶液浓度的改变造成误差。1．用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是________________________________________。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以_________________________________________________________________。为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是________________________。解析：用油膜法估测分子直径时，需使油酸在水面上形成单分子层油膜，为使油酸尽可能地散开，将油酸用酒精稀释。根据V＝Sd，要求得分子的直径d，则需要测出油膜面积，以及一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积。这样需要测出一滴油酸酒精溶液的体积，其方法可用累积法，即测出1mL油酸酒精溶液的滴数。答案：使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜用注射器吸取一定体积的油酸酒精溶液，把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积单分子层油膜的面积2．在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，(1)该实验中的理想化假设是________。A．将油膜看成单分子层油膜B．不考虑各油酸分子间的间隙C．不考虑各油酸分子间的相互作用力D．将油酸分子看成球形(2)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精的作用是________。A．可使油酸和爽身粉之间形成清晰的边界轮廓B．对油酸起到稀释作用C．有助于测量一滴油酸的体积D．有助于油酸的颜色更透明便于识别(3)某老师为本实验配制油酸酒精溶液，实验室配备的器材有：面积为0.22m2的蒸发皿、注射器、烧杯(注射器中1毫升溶液滴入烧杯中的滴数为50滴)、纯油酸和无水酒精若干。已知油酸分子直径数量级为10－10m，则该老师配制的油酸酒精溶液体积浓度(油酸与油酸酒精溶液的体积比)至多为______‰(保留两位有效数字)。解析：(1)根据实验原理可知A、B、D项内容为理想化假设的内容。(2)实验中为了使油酸充分展开，获得单分子层油膜，需用酒精对油酸稀释。答案：(1)ABD

(2)B

(3)1.13．在“用油膜法估测油酸分子直径”的实验中，我们通过宏观量的测量间接计算微观量。(1)本实验利用了油酸分子易在水面上形成________(选填“单层”或“多层”)分子油膜的特性。若将含有纯油酸体积为V的一滴油酸酒精溶液滴到水面上，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为________。(2)某同学实验中先取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液，测量并计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积后，接着又进行了下列操作：A．将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜B．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面积C．将玻璃板盖到浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上D．向浅盘中倒入约2cm深的水，将爽身粉均匀地撒在水面上以上操作的合理顺序是________(填字母代号)。(3)若实验时爽身粉撒得太厚，则所测的分子直径会________(选填“偏大”或“偏小”)。(2)实验步骤为：配制好油酸酒精溶液，用注射器通过累积法测出1滴此溶液的体积，然后将1滴此溶液滴在浅盘中撒有爽身粉的水面上，等待形状稳定后，将玻璃板盖在浅盘上，用彩笔描绘出油酸薄膜的形状，将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算出油酸薄膜的面积。故答案为DACB。4．(1)在做“用油膜法估测油酸分子大小”的实验时，已经准备的器材有：一定浓度的油酸酒精溶液、烧杯、浅盘和水、玻璃板、彩笔，要完成本实验，还缺少的器材有__________________________________________________。(2)在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中，在哪些方面做了理想化的假设______________________________________________________________；实验中滴在水面的是油酸酒精溶液而不是纯油酸，且只能滴一滴，这是因为______________________________________________________________；在将油酸酒精溶液滴向水面前，要先在水面上均匀撒上爽身粉，这样做是为了___________________________________________________________。(3)下面4个图反映“用油膜法估测油酸分子大小”实验中的4个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是________(用符号表示)。(4)在做“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中，已知实验室中使用的油酸酒精溶液的体积浓度为c，又用注射器测得每N滴这种油酸酒精溶液的总体积为V，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上(如图所示)，测得油膜占有的小正方形个数为X。①每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积的表达式V0＝________。②油膜的面积表达式S＝________，从图中可数出小正方形的有效个数X＝________。③用以上字母表示油酸分子的大小D＝________。解析：(1)在本实验中，要用注射器通过累积法得到一滴油酸酒精溶液的体积，先在浅水盘中撒上爽身粉，再将用酒精稀释过的油酸用注射器滴到水面上，将玻璃板盖在浅水盘上画出油膜的边界，将画出油膜边界的玻璃板放在坐标纸上，用数格子的方法得出形成的面积，则可根据体积公式求得分子直径。故实验中还需要：注射器、爽身粉及坐标纸。(2)在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中，一般将油膜看成单分子膜，将油酸分子看成球形，将油酸分子看成是紧挨在一起的；实验中滴在水面上的是油酸酒精溶液而不是纯油酸，且只能滴一滴，这是因为一滴纯油酸中含油酸分子数量过多，形成的油膜面积可能大于浅水盘面积，且纯油酸粘滞力较大，不易形成单分子油膜；在滴入油滴之前，要先在水面上均匀撒上爽身粉，这样做的目的是使油膜边界清晰，便于描绘油膜形状。答案：(1)注射器、爽身粉、坐标纸(2)将油膜看成单分子膜，将油酸分子看成球形，将油酸分子看成是紧挨在一起的一滴纯油酸中含油酸分子数量过多，形成的油膜面积可能大于浅水盘面积，且纯油酸粘滞力较大，不易形成单分子油膜使油膜边界清晰，便于描绘油膜形状(3)dacb

5.油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.5mL，用注射器吸取1mL油酸酒精溶液，把该溶液滴入烧杯内，总滴数为50滴。若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示。(以下计算结果均保留2位有效数字)(1)若每一小方格的边长为10mm，则油酸薄膜的面积为________m2。(2)每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为________m3。(3)根据上述数据，估算出油酸分子的直径为______m。(4)为了尽可能准确地估测出油酸分子的大小，下列哪些措施是可行的______。A．油酸浓度适当大一些B．油酸浓度适当小一些C．油酸扩散后立即绘出轮廓图

D．油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图解析：(1)每个小正方形的面积为S1＝(10mm)2＝1×10－4m2，面积超过小正方形面积一半的个数为80个，则油酸膜的面积约为

S＝80S1＝80×10－4m2＝8.0×10－3m2。(4)为能形成单分子油膜，油膜浓度应适当小些；绘制轮廓图应在油酸扩散稳定后进行，B、D正确，A、C错误。答案：(1)8.0×10－3(7.8×10－3～8.5×10－3均可)(2)1.0×10－11

(3)1.3×10－9(或1.2×10－9)

(4)BD6．某班级做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，实验前，将酒精加入1mL的油酸中配制成1000mL的油酸酒精溶液。(1)在实验时需要测量出一滴油酸酒精溶液的体积，具体的操作是用________将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入烧杯，记下一定体积该溶液的液滴数目。(2)在浅盘的水面撒上爽身粉，将1滴油酸酒精溶液滴入水中后，下列现象或判断正确的是________。A．油膜的面积先扩张后又稍微收缩了一些B．油膜的面积先快速扩张后慢慢趋于稳定C．若出现如图的情况，说明油酸浓度太大，需重新配制油酸酒精溶液再进行实验D．若出现如图的情况，可在水面上重新撒上爽身粉，再次滴入油酸酒精溶液进行实验(3)甲实验小组测得1mL油酸酒精溶液为80滴，通过数1滴溶液在水面稳定后形成的油膜面积对应的正方形的个数得到油膜的面积为250cm2，可估算油酸分子的直径为________m。(4)乙实验小组算得的油酸分子直径偏小，可能是由于______。A．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格B．油酸酒精溶液中酒精挥发，导致油酸浓度变大C．水面上爽身粉撒得较多，油酸未完全散开D．求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数少计了10滴(5)当结束实验或重复做实验时，需将水从浅盘的一角倒出，在这个角的边缘会遗留少许油酸，为了保持浅盘的清洁，不影响下次使用，应如何处理？________________________________________________

。解析：(1)在实验时需要测量出一滴油酸酒精溶液的体积，具体的操作是用注射器将事先配