第2节 实验：用油膜法估测油酸分子的大小

第2节实验：用油膜法估测油酸分子的大小

实验目的1．用油膜法估测油酸分子的大小。2．初步学会用统计的方法求物理量。

实验器材清水、酒精、油酸、浅盘(边长30～40cm)、注射器、烧杯、玻璃板、彩笔、痱子粉、坐标纸、容量瓶(500mL)。

实验步骤1．用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以减少实验误差。2．配制油酸酒精溶液：取油酸1mL，注入500mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500mL刻度线为止，摇动容量瓶，使油酸分子充分与酒精分子结合，这样就得到了浓度为0.2%的油酸酒精溶液。3．用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度读取该段溶液的总体积，再把注射器中的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入烧杯中，并记下液滴的总滴数N。4．向浅盘里倒入约2cm深的水，并将痱子粉均匀地撒在水面上。5．用注射器将油酸酒精溶液滴在水面上一滴。6．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸薄膜的形状用彩笔画在玻璃板上。

误差分析

产生原因减小方法偶然误差测量油膜面积不准确使用的坐标纸的方格要小一些，待液面稳定后再测量面积系统误差油膜的厚度不是单分子排列使油酸酒精溶液的浓度小一些

注意事项1．油酸酒精溶液配制好后，不要长时间放置，以免浓度改变，产生误差。2．实验之前应练习好滴定方法，注射器针头高出水面的高度应在1cm之内。3．待测油酸液面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：第一，水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复；第二，酒精挥发后液面收缩。4．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，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦拭，再用清水冲洗，这样做可保持盘的清洁。[典例]在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，(1)某同学操作步骤如下：①取定量的无水酒精和油酸制成一定浓度的油酸酒精溶液；②在量筒中滴入一滴该溶液测出它的体积；③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；④在蒸发皿上覆盖透明玻璃板描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积。实验原理与操作上述四步操作中，不可能实现的一步是________，可改为_______________________；不完善的一步是________，应改为___________________________________________________________________________________________________________________。(2)本实验中，估测分子大小的方法是将每个分子视为________模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为________油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的________。(3)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10－3mL，其形成的油膜面积为50cm2，则估测出油酸分子的直径为________m。[答案]

(1)②在量筒中滴入N滴溶液后测量它的体积③先在水面上撒上薄薄的一层痱子粉，再滴入一滴油酸酒精溶液(2)球形单分子直径(3)9.6×10－10[典例]某小组同学在实验室做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验时，实验的方法及步骤如下：①向体积V油＝1mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总＝500mL；②用注射器吸取一段①中配制好的油酸酒精溶液，由注射器上的刻度读取该段溶液的总体积为V0＝1mL，把它一滴一滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数n＝100滴；③往边长为30～40cm的浅盘里倒入2cm深的水，将爽身粉均匀地撒在水面上；数据处理和误差分析④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内的小方格的个数，小方格的边长l＝20mm。根据以上信息，回答下列问题：(1)该同学有遗漏的实验步骤是________，其正确做法是_________________________________________________________________________________________________。(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V′是________mL。(3)油酸分子的直径D＝______m(保留一位有效数字)。(4)若爽身粉撒得过厚，则会使分子直径的测量结果偏________(选填“大”或“小”)。(4)若爽身粉撒得过厚，油酸膜不能充分展开，则测量的油酸膜面积S偏小，导致测量结果偏大。[答案]

(1)④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸膜形状稳定后，再将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状(2)2×10－5

(3)5×10－10

(4)大1．在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，下列对实验过程的分析正确的是

(

)A．测量一滴油酸酒精溶液体积用的是微小量放大法B．在水面上撒爽身粉是为了使油膜边缘形成规则形状C．在坐标纸上计算油膜轮廓内格子数采用的是比值法D．该实验采用的是借助物理模型间接测量的方法解析：测量一滴油酸酒精溶液体积用的是累积法，选项A错误；在水面上撒爽身粉是为了使油膜边缘形成清晰的界面，选项B错误；在坐标纸上计算油膜轮廓内格子数采用的是累加法，选项C错误；该实验采用的是借助物理模型间接测量的方法，选项D正确。答案：D

2.在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，下列说法中正确的是(

)A．用油膜法可以精确测量油酸分子的大小B．油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油酸膜面积C．计算油酸膜面积时，应舍去所有不足一格的方格D．实验时应先将一滴油酸酒精溶液滴入水面，再把爽身粉撒在水面上解析：“用油膜法估测油酸分子的大小”实验是假设油酸分子是单层并且紧密相连的，并不完全符合实际，故不能精确测量油酸分子的大小，选项A错误；根据实验原理可知，分子直径等于纯油酸的体积除以相应的油酸膜面积，选项B正确；在计算面积时，超过半格的算一个，不足半格的才能舍去，选项C错误；实验时要先撒爽身粉，再滴油酸酒精溶液，选项D错误。答案：B

3.某同学在实验室做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，已知每1×104mL油酸酒精溶液中有纯油酸6mL，用注射器抽得上述溶液2mL，现缓慢地滴出1mL溶液，共有液滴数为50滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘中，在刻有小正方形方格的玻璃板上描出油膜的轮廓如图所示，小正方形方格的边长为20mm。试问：(1)这种估测方法是将每个分子视为________模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为________油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的__________。(2)图中油膜面积是________mm2；每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________mL；根据上述数据，估测出油酸分子的直径约为________m(最后一空保留一位有效数字)。解析：(1)这种估测方法是将每个分子视为球体模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径。答案：(1)球体单分子直径(2)23200

1.2×10－5

5×10－104．测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法等。(1)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，取0.25mL油酸溶于酒精，制成250mL的油酸酒精溶液。然后用滴管吸取一些油酸酒精溶液，一滴一滴地向小量筒中滴入100滴溶液，此时液面恰好达到量筒中1mL的刻度，再用滴管取配制好的油酸酒精溶液，向撒有爽身粉的盛水浅盘中滴入2滴油酸酒精溶液，在水面上形成油膜，待油膜稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上并描下油膜的形状，如图甲所示。小方格的边长为2cm。由图可以估算出油膜的面积是________cm2，由此估算出油酸分子的直径是________m(结果保留一位有效数字)。(2)通过查找资料，得知油酸分子的直径为4.6×10－10m，则造成实验结果偏差的原因可能是________。A．爽身粉撒得过多B．勾画油膜形状时面积圈大了C．计算1滴油酸酒精溶液的体积时，1mL溶液的滴数多计了几滴D．在滴入量筒之前，配置好