用油膜法估测油酸分子的大小

第四单元　实验：用油膜法估测分子的大小 一、实验目的 1．用油膜法估测分子的大小． 2．学会间接测量微观量的方法． 二、实验原理 实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小．当把一滴用酒精稀释过的油酸酒精溶液滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成如图1所示形状的一层纯油酸薄膜．如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，即可算出油酸分子的大小．用V表示一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积，用S表示单分子油膜的面积，用d表示分子的直径，如图2所示，则：. 三、实验器材 配制好的油酸酒精溶液、浅盘、痱子粉(或石膏粉)、注射器(或滴管)、量筒、玻璃板、彩笔、坐标纸 (二)形成油膜并测出其面积 3．往边长约为30 cm～40 cm的浅盘中倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上． 4．用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成单分子油膜． 5．待油酸薄膜形状稳定后，将一块较大的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油配薄膜的形状画在玻璃板上． 6．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积． 根据上面记录的数据，完成以下表格内容. 五、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． 5．在水面撒痱子粉后，再不要触动盘中的水． 6．利用坐标纸求油膜面积时，以边长1 cm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，多于半格的算一个． 2．油滴的体积V 用累积法测油滴的体积．先测出1 mL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．再用油酸的浓度算出油滴的体积． 3．油膜的面积S 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，这种方法求出的面积越精确． 【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0.1 mL的量筒、盛有适量清水的45×50 cm2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C A．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1 mL油酸酒精溶液时的滴数N. 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1 cm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)． 【例2】　在做用油膜法估测分子大小的实验中，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，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图3所示，坐标中正方形方格的边长为1 cm，试求： (1)油酸膜的面积是多少 cm2? (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)根据图形，数得格子数为126个，那么油膜面积是S＝126×1 cm2＝126 cm2. 【例3】　利用单分子油膜法可以粗略地测量油酸分子的大小和阿伏加德罗常数．如果已知体积为V的一滴油酸在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S，求这种油酸分子的直径表达式；如果这种油酸的摩尔质量为M，密度为ρ，写出阿伏加德罗常数的表达式． 分析：油酸在水面上展开形成单分子油膜，油膜厚度等于分子直径大小，把油酸分子视为一个个紧挨着的小球，根据摩尔体积和分子体积，可求出1 mol油酸中的分子个数，即阿伏加德罗常数． 高分通道 油膜法测分子直径的原理：(1)油酸在水面上尽量扩散后形成单分子油膜．(2)把油酸分子简化成小球，认为油酸分子紧密排列．(3)油酸膜的厚度等于分子直径． 1．某油剂的密度为8×102 kg/m3，取这种油剂0.8 g滴在水面上，最后形成的油膜最大的面积约为 (　　) A．10－10 m2　　　　　

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1、实验 一用油膜法估测分子.的大小.二五咗旨曲;厂石亦疝煎#亍帝庶示厂药丽爲jj鬲薔亦斤鬲亦:二、实验署则:请水、榦水哉盘、胶头痫曾(或玮射黑h试捌瓶、哩林城釀笨板，痒子(哦匸传初、油槪萨精常液、就简、卷笔.L_:三.实些步骤；在方盘中童入适fit的水(fta rm*L i證圧虹于稳宦状总0:用注射器克魁头滴骨)取帅光配好的i【油邃简満人区間記下风向；滴入I n儿瀋液所需肺入济港的禱散。:(3)祢疥了粉闻匀地赧在水血影:用注时塞(義胶头満當)鼎近4C血45- I:滴油缺酒稍溶酒濟任点血上(5)持油綾很飾面枳忌底后.杞啓审柜放隹:方喪上.用囊笔描绘出汕腮的形状.I1習金木面上油醴莎了:四.实验数据

2、I池醱沽練辭液屮袖餓的萍祝，抽腰的血祝:五，注意莘項：0实验満应检件方盘理否干净*Oi (2方豈巾的朋曲加持贾定狀裔毘好懈直最时闾J 丨揶了粉均匀接任朋面上*；(3)阿水面濟油磴禅荊辭椎吋，注耕倉针尖应轻卅柿 i近木面如果离虑面成馬，叮傩无法形成油脱.亞离躍!:軒杵1 51用右*：让算紬服面枳时，以蠻标堆卜一方楼的St忖来讣算！;不足半牛的舍左务于李平的加1牛.突破点(一)实验原理与操作例1(2018南京模拟)“用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下：A 将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去,多于半个的算一个)，再根据方格的边长求出油酸膜的面积S。B 将

3、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 = V，求出薄膜厚度，即油酸分子直径的大小。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V。(1)上述步骤中有步骤遗漏或不完整的，请指出： 上述实验步骤的合理顺序是 。(3)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这种结 果的原因，下列说法中可能正确的是 。A 错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算B.计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理C 计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数

4、D 水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开解析(1)C步骤中，要在水面上均匀撒上痱子粉或细石膏粉。实验时，还需要：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液滴的数目。（2）实验步骤的合理顺序是 CFBAED。（3）由d= V可知，测量结果偏大有两个原因，一是体积比正常值偏大，二是面积比正常S值偏小，故可能正确的说法是 A、C、D。答案见解析集训冲关1. 多选（2019东台月考）关于“用油膜法估测分子大小”的实验，下列说法中正确的是（）A .单分子油膜的厚度被认为是油酸分子的直径10B.测量结果表明，分子直径的数量级是10 mC 实验时先将一滴

5、油酸酒精溶液滴入水面，再把痱子粉撒在水面上D 处理数据时将一滴油酸酒精溶液的体积除以油膜面积就算得油酸分子的直径解析：选AB 单分子油膜的厚度被认为是油酸分子的直径，选项A正确；测量结果表明，分子直径的数量级是 1010 m,选项B正确；实验时先把痱子粉撒在水面上，再将一滴 油酸酒精溶液滴入水面，选项C错误；处理数据时将一滴油酸酒精溶液中含有的油酸的体积除以油膜面积就算得油酸分子的直径，选项D错误。2. 多选（2018盐城期末）如图所示，在“用油膜法估测分子的胃:_丿严大小”实验中，下列操作正确的是（）A 在量筒中仅滴一滴油酸酒精溶液，测出其体积B.适量的痱子粉洒在水面后，用玻璃棒轻轻地搅匀C

6、 先在水面上撒适量的痱子粉，后滴入一滴油酸酒精溶液D .计算油膜面积时，舍去不足半格的方格，半格或超过半格计为一格解析：选CD 一滴油酸酒精溶液的体积太小，为减小误差，测N滴油酸酒精溶液的体积，再计算出一滴油酸酒精溶液的体积，故A错误；先在水面上撒适量的痱子粉，后滴入一滴油酸酒精溶液，这样有利于油膜的展开，故B错误，C正确；在计算油膜面积时，不足半格的方格舍去，半格或大于半格的方格算一格，故D正确。3. （2019连云港质检）“用油膜法估测分子的大小”的实验的方法及步骤如下： 向体积 V油=1 mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总=500 mL ； 用注射器吸取中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴