搜索
实验----用油膜法估测分子的大小1．用油膜法估测分子的大小．2．加深对分子动理论基本内容的理解．3．学会间接测量微观量的方法．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图1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，则：d＝VS.图2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．1．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．用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为1mL，算出每滴油酸酒精溶液的体积V0＝1nmL.3．往边长约为30～40cm的浅盘中倒入约2cm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，用彩笔将油酸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．7．据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，据一滴油酸的体积V和薄膜的面积S，算出油酸薄膜的厚度d＝VS，即为油酸分子的直径．比较算出的分子直径，看其数量级(单位为m)是否为10－10，若不是10－10须重做实验．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121．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，多于半格的算一个．用油膜法估测分子直径，实验误差通常来自三个方面．1．不能形成单分子油膜．2．油滴的体积V的测量产生误差．3．计算油膜的面积S有误差．题型一实验数据的处理[例1]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104mL溶液中有6mL油酸．用注射器测得1mL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，坐标纸上正方形方格的边长为1cm，试求：(1)油酸膜的面积是多少？(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．图3[解析](1)根据图形，数得格子数为129个，那么油膜面积是S＝129×1cm2＝129cm2.(2)根据已知条件可知，1mL溶液中有75滴，1滴溶液的体积是175mL，又已知每104mL溶液中有纯油酸6mL，175mL溶液中纯油酸的体积是V＝6×175104mL＝8×10－6mL.(3)油酸分子的直径为d＝VS＝8×10－6129cm≈6.2×10－10m.[答案](1)129cm2(2)8×10－6mL(3)6.2×10－10m题后反思(1)必须注意单位的统一．(2)计算油膜面积时，必须遵循“数格子法”的原则(不足半个的舍去，大于半个的算一个)．(3)要注意纯油酸体积的计算方法．变式1—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1mL油酸酒精溶液时的滴数NB．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nC．________________________________________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)．解析：本题考查实验操作和理解能力．(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0.05%NmL，向浅盘中共滴入油酸的体积V＝0.05%nNcm3，所以单个油酸分子的直径为d＝VS＝0.05%nNScm.答案：见解析1．利用单分子油膜法估测分子的直径，需要测量的物理量是()A．一滴油的体积和它的密度B．一滴油的体积和它散成油膜的最大面积C．一滴油的质量和它的密度D．一滴油形成油膜的厚度和它的密度答案：B解析：利用单分子油膜法估测分子的直径时，油应在水面上尽可能散成单分子油膜，只有单分子油膜的厚度才是分子的直径，因此d＝VS中，S应为油散成的油膜的最大面积，所以只有B正确．2．把V1mL的油酸倒入适量的酒精中，稀释成V2mL的油酸酒精溶液，测出1mL油酸酒精溶液共有N滴．取一滴溶液滴入水中，最终在水中形成Scm2的单分子油膜．则该油酸分子的直径大约为()答案：DA.V1NV2SmB.NV2V1SmC.V2NV1ScmD.V1NV2Scm3．同学在用油膜法估测分子直径的实验中，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溶液的滴数误多记了10滴解析：本题主要考查油膜法估测分子直径的实验原理、方法及注意事项等．如果油酸未完全散开，形成的油膜的厚度大于分子直径，结果会偏大，选A.油酸中含有酒精会很快挥发或溶于水，酒精有助于形成单分子膜，使测量更准确，不选B.如果舍去了所有不足一格的方格，油膜的面积变小，由d＝VS计算出的直径偏大，选C.滴数误多记了10滴，会使每滴的体积减小，由d＝VS计算出的直径偏小，不选D.答案：AC4．在用油膜法估算分子大小的实验中：(1)下面是一些实验步骤及注意事项：A．在准备实验时，油酸酒精溶液要提前一天配制，以免因溶液不均匀产生误差；B．一定要仔细清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘、以免给实验带来误差；C．用注射器(或滴管)将V＝1毫升油酸酒精溶液一滴一滴的滴入量筒中，并记下滴数n，计算出每滴油酸酒精溶液的平均体积V0＝Vn；D．向浅盘里注入适量的水，并将痱子粉(或石膏粉)从盘的中央加入，使粉扩散至均匀，再用注射器(或滴管)从适当高处将一滴油酸酒精溶液滴在水面上；E．等待油酸薄膜的形状稳定后，用数格子法测算出面积S；F．根据一滴油酸酒精溶液的体积V0和膜的面积S计算出油酸薄膜的厚度L＝V0S；G．重复实验测几次油酸薄膜的厚度并求出平均值，即可认为就是油酸分子的直径．其中错误的是：________；不必要的是：________(只填前面的字母)．(2)这个实验中产生误差的主要原因有：___________________________________________________________________________.答案：(1)FA(2)计算一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积时，由于一滴油酸酒精溶液的体积和浓度测不准产生误差；用数格子法求油酸薄膜的面积本身就是一种估算方法5．(2010·江苏南京二模)用油膜法估测分子大小的实验步骤如下：①向体积为V1的纯油酸中不断加入酒精，直到油酸酒精溶液总体积为V2；②用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒，当滴入n滴时体积为V0；③先往边长为30～40cm的浅盘里倒入约2cm深的水；④用注射器往水面上滴一滴上述油酸酒精溶液；⑤等油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的轮廓；⑥将画有油膜轮廓的玻璃板放在画有许多边长为a的小正方形的坐标纸上，计算出油膜面积为Na2；⑦整理器材．上述实验操作过程中遗漏了一个什么步骤？油酸分子的直径d是多少？解析：油酸酒精溶液的浓度为V1V2，一滴油酸酒精溶液的体积为V0n，一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸体积为V＝V1V2×V0n.答案：遗漏的步骤是“将痱子粉均匀撒在水面上”V1V0NnV2a2