2021高考物理一轮复习实验十七用油膜法估测油酸分子的大形件鲁科版

1、实验十七用油膜法估测油酸分子的大小【实验目的实验目的】用油膜法估测分子的大小。用油膜法估测分子的大小。【实验原理实验原理】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( (油酸分油酸分子简化成球形子简化成球形) )。当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时。当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时, ,油酸就在水面油酸就在水面上散开上散开, ,其中的酒精溶于水中并很快挥发其中的酒精溶于水中并很快挥发, ,在水面上形成在水面上形成近似圆形的一层纯油酸薄膜近似圆形的一层纯油酸薄膜, ,如图所示。如图所示。实验中如果算出一定体积

2、的油酸在水面上形成的单分子实验中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油膜的面积s,s,即可算出油酸分子的大小即可算出油酸分子的大小, ,直径直径d=d= 。vs【实验器材实验器材】清水、酒精、油酸、量筒、浅盘清水、酒精、油酸、量筒、浅盘( (边长约边长约30 cm30 cm40 cm)40 cm)、注射器、注射器( (或滴管或滴管) )、玻璃板玻璃板( (或有机玻璃板或有机玻璃板) )、彩笔、痱子粉、彩笔、痱子粉( (石膏粉石膏粉) )、坐标纸、容量瓶、坐标纸、容量瓶(500 ml)(500 ml)。【实验过程实验过程】1.1.往边长约为往边长约为303040 cm40 cm的

3、浅盘里倒入约的浅盘里倒入约2 cm2 cm深的水深的水, ,然后将痱子粉或石膏粉然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上。均匀地撒在水面上。2.2.用注射器或滴管将事先配制好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒中用注射器或滴管将事先配制好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒中, ,记下记下量筒内增加量筒内增加1 ml1 ml时的滴数。时的滴数。3.3.用注射器或滴管将事先配制好的酒精油酸溶液滴用注射器或滴管将事先配制好的酒精油酸溶液滴在水面上一滴在水面上一滴, ,油酸就在水面上散开油酸就在水面上散开, ,其中的酒精溶其中的酒精溶于水中于水中, ,并很快挥发并很快挥发, ,在水面上形成如图所示形状的在水面上

4、形成如图所示形状的一层纯油酸薄膜。一层纯油酸薄膜。4.4.待油酸薄膜的形状稳定后待油酸薄膜的形状稳定后, ,将事先准备好的有机玻璃板放在浅盘上将事先准备好的有机玻璃板放在浅盘上, ,然后将然后将油酸薄膜的形状用彩笔画在玻璃上。油酸薄膜的形状用彩笔画在玻璃上。5.5.将画有油酸薄膜轮廊的玻璃板放在坐标纸上将画有油酸薄膜轮廊的玻璃板放在坐标纸上, ,算出油酸薄膜的面积算出油酸薄膜的面积s(s(求面积求面积时以坐标纸上边长为时以坐标纸上边长为1 cm1 cm的正方形为单位的正方形为单位, ,计算轮廓内正方形的个数计算轮廓内正方形的个数, ,不足半不足半个的舍去个的舍去, ,多于半个的算一个多于半个的

5、算一个) )。6.6.根据配制的酒精油酸溶液的浓度根据配制的酒精油酸溶液的浓度, ,算出一滴溶液中纯油酸的体积算出一滴溶液中纯油酸的体积v v。7.7.根据一滴油酸的体积根据一滴油酸的体积v v的薄膜的面积的薄膜的面积s,s,即可算出油酸薄膜的厚度即可算出油酸薄膜的厚度, ,即油酸分即油酸分子的大小。子的大小。【数据处理数据处理】在实验中由在实验中由d=d= 计算分子的直径计算分子的直径,“v”,“v”是经过换算后一滴油酸溶液中纯油酸是经过换算后一滴油酸溶液中纯油酸的体积。各物理量的计算方法如下的体积。各物理量的计算方法如下: :(1)(1)一滴油酸溶液的体积一滴油酸溶液的体积v=v= (2)

6、(2)一滴油酸溶液中纯油酸所占体积一滴油酸溶液中纯油酸所占体积体积体积v=vv=v vs(3)(3)油酸薄层的面积油酸薄层的面积s=nas=na2 2(n(n为有效格数为有效格数,a,a为小格的边长为小格的边长) )。(4)(4)分子直径分子直径d=d= 。(5)(5)注意单位的统一和有效数字的保留。注意单位的统一和有效数字的保留。vs【误差分析误差分析】1.1.油酸酒精溶液的实际浓度和理论值间存在偏差。油酸酒精溶液的实际浓度和理论值间存在偏差。2.2.一滴油酸酒精溶液的实际体积和理论值间存在偏差。一滴油酸酒精溶液的实际体积和理论值间存在偏差。3.3.油酸在水面上的实际分布情况和理想中的油酸在

7、水面上的实际分布情况和理想中的“均匀均匀”“”“单分子纯油酸层单分子纯油酸层”间间存在偏差。存在偏差。4.4.采用采用“互补法互补法”( (即不足半个舍去即不足半个舍去, , 大于半个的算一个大于半个的算一个) )计算获得的油膜面计算获得的油膜面积与实际的油膜面积间存在偏差。积与实际的油膜面积间存在偏差。【注意事项注意事项】1.1.在水面上撒石膏粉时在水面上撒石膏粉时, ,注意不要触动浅盘中的水。注意不要触动浅盘中的水。2.2.在有机玻璃板上描绘轮廊时动作轻而迅速在有机玻璃板上描绘轮廊时动作轻而迅速, ,眼睛视线要始终与玻璃垂直。眼睛视线要始终与玻璃垂直。3.3.酒精油酸溶液配制后不要长时间放

8、置酒精油酸溶液配制后不要长时间放置, ,以免改变浓度以免改变浓度, ,产生误差。产生误差。4.4.注射器针头高出水面的高度应在注射器针头高出水面的高度应在1 cm1 cm之内。当针头靠水面很近之内。当针头靠水面很近( (油酸未滴下油酸未滴下之前之前) )时时, ,会发现针头下方的粉层已被排开会发现针头下方的粉层已被排开, ,是由针头中酒精挥发所致是由针头中酒精挥发所致, ,不影响不影响实验效果。实验效果。5.5.待测油酸面扩散后又收缩待测油酸面扩散后又收缩, ,要在稳定后再画轮廓。扩散后又收缩要在稳定后再画轮廓。扩散后又收缩, ,有两个原有两个原因因: :第一第一, ,水面受油酸滴冲击凹陷后又恢复水面受油酸滴冲击凹陷后又恢复; ;第二第二, ,酒精挥发后液面收缩。酒精挥发后液面收缩。6.6.当重做实验时当重做实验时, ,水从盘的一侧边缘倒出水从盘的一侧边缘倒出, ,在这侧边缘会残留油酸在这侧边缘会残留油酸, ,可用少量酒可用少量酒精清洗精清洗, ,并用脱脂棉擦去并用脱脂棉擦去, ,再用清水冲洗再用清水冲洗, ,这样可保持盘的清洁。这样可保持盘的清洁。7.7.从盘的中央加痱子粉从盘的中央加痱子粉, ,使粉自动扩散至均匀使粉自动扩散至均匀, ,这是由于以下两种因素所致这是由于以下两种因素所致: :第第一一, ,加粉后水的表面张力系数变小加粉后水的表面