2021第12章实验16用油膜法估测油酸分子的大小

1、实验十六用油膜法估测油酸分子的大小1实验目的用油膜法估测分子的大小。2实验原理利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜(如图所示 )，将油酸分子V看作球形，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用d S计算出油膜的厚度，其中 V 为一滴油酸溶液中纯油酸的体积， S 为油膜面积。 这个厚度就近似等于油酸分子的直径。3实验器材已稀释的油酸若干毫升、量筒 1 个、浅盘 1 只(30 cm×40 cm)、纯净水、注射器 (或滴管 )1 支、透明玻璃板一块、 坐标纸、彩色水笔 1 支、痱子粉或石膏粉 (带纱网或粉扑 )。4实验步骤(1)取 1 mL(1 cm 3)的油酸溶于酒精中，制

2、成200 mL 的油酸酒精溶液。(2)往边长约为 3040 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。(3)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1 mL ，算出每滴油酸酒精溶液的体积01Vn mL 。(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。1(7)根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯

3、油酸的体积V，根据纯油V酸的体积 V 和薄膜的面积 S，算出油酸薄膜的厚度 d S，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 1010，若不是 10 10 需重做实验。5注意事项(1)在水面上撒石膏粉时，注意不要触动浅盘中的水。(2)在有机玻璃板上描绘轮廓时动作轻而迅速，眼睛视线要始终与玻璃垂直。(3)酒精油酸溶液配制后不要长时间放置，以免改变浓度，产生误差。(4)注射器针头高出水面的高度应在 1 cm 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，是由针头中酒精挥发所致，不影响实验效果。(5)待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后

4、再画轮廓。扩散后又收缩，有两个原因：第一，水面受油酸滴冲击凹陷后又恢复；第二，酒精挥发后液面收缩。(6)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，并用脱脂棉擦去，再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁。(7)从盘的中央加痱子粉，使粉自动扩散至均匀，这是由于以下两种因素所致：第一，加粉后水的表面张力系数变小，不将粉粒拉开；第二，粉粒之间的排斥，这样做比粉撒在水面上的实验效果好。(8)本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可。实验原理与操作1将所有的实验用具擦洗干净，不能混用。2油酸酒精溶液的浓度以小于0.1% 为宜。3方盘中的水离盘口面的距离应较小，并要水

5、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。题组训练 1(2019 ·全国卷 )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2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 由于分子直径非常小，极少量油酸所形成的单分子层油膜面积也会很大，因此实验前需要将油酸稀释， 使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜。可以用累积法测量多滴溶液的体积后计算得到一滴溶液的体积。油酸分V子直径等于油酸的体积与单分子层油膜的面积之比，即dS，故除测得油酸酒精溶液中所含纯

6、油酸的体积外，还需要测量单分子层油膜的面积。答案 使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1 mL 油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积单分子层油膜的面积2(多选 )(2019 湖·北省武汉市调研 )在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，下列做法正确的是 ()A 用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若 100 滴溶液的体积是 1 mL ，则 1 滴溶液中含有油酸 10 2 mLB往浅盘里倒入适量的水，再将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上C用注射器往水面上滴1 滴油酸酒精溶液，同时将玻璃板放在浅盘上，并立

7、即在玻璃板上描下油酸膜的形状D根据 1 滴油酸酒精溶液中油酸的体积V 和油膜面积 S 就可以算出油膜厚V度 d S，即油酸分子的大小BD 用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若 100 滴溶液的体积是 1 mL ，则 1 滴油酸酒精溶液的体积是102 mL ，含有油酸的体积小于102 mL ，选项 A 错误；往浅盘里倒入适量的水，再将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上，选项B 正确；用注射器往水面上滴1 滴油酸酒精溶液，同时将玻璃板放在浅盘上， 待油酸在液面上分布均匀并稳定后，在玻璃板上描下油酸膜的形状， 选项 C 错误；根据 1 滴油酸酒精溶液中油酸的体积V3V和油膜

8、面积 S 就可以算出油膜厚度d S，即油酸分子的大小，选项D 正确。 3在用油膜法估测油酸分子直径的实验中，有下列实验步骤：往边长约为 40 cm 的浅盘里倒入约2 cm 深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上；用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定；将画有油膜形状的玻璃平板放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小；用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增减一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积；将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。(1)上述步骤中，正确的顺序是

9、：_(填写步骤前面的数字 )。(2)实验中所用的油酸酒精溶液的体积百分比浓度为0.05% ，每滴溶液的体积为 0.02 mL ，描出油酸膜边缘轮廓，油酸膜的面积约为110 cm2，由此可估算出油酸分子的直径为 _ m。(结果保留两位有效数字)(3)实验中若油酸未完全散开就测油膜面积，会导致计算分子直径的结果比真实值 _(选填“偏大”或“偏小”)。解析 (1)上述步骤中，正确的顺序是： 。V0.02×106×0.05%m 9.1× 1010 m(2)油酸分子的直径为d S110×104V(3)实验中若油酸未完全散开就测油膜面积，则 S 测量值偏小，则根据

10、d S，会导致计算分子直径的结果比真实值偏大。答案 (1)10(3)偏大(2)9.1×10数据处理与误差分析1纯油酸体积的计算引起误差。2油膜形状的画线误差。3数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差。题组训练 41在“用油膜法估测油酸分子直径”的实验中，某同学按如下操作：a在量筒中滴入一滴已配制好的油酸酒精溶液，测出其体积b在装有水、撒适量痱子粉的浅盘中滴入一滴已配制好的溶液，使薄膜形状稳定c将玻璃板放在浅盘上，将油膜形状描绘在玻璃板上d将玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸体积和面积计算出油酸分子的直径(1)其中有操作错误的步骤是_。(2)已知油酸酒精溶液中油酸体

11、积所占比例为k，N 滴油酸溶液体积为V，一滴油酸溶液形成油膜的面积为S，则油酸分子的直径为_。解析 (1)用量筒测一滴溶液的体积，无法操作，即使测量，误差也很大，要测出一滴油酸酒精溶液的体积，应在量筒中滴入N 滴油酸酒精溶液，测出其V体积为 V，然后求出一滴该溶液的体积为V1 N，故有操作错误的步骤是a。kV(2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V2 N ，一滴油酸酒精溶液形成的kV油膜面积为 S，那么油酸分子直径为dNS。kV答案 (1)a(2)NS2(1)“用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是_。A 考虑了各油酸分子间的间隙B不考虑各油酸分子间的间隙C将油酸形成的膜看成单分子油膜D将油

12、酸分子看成立方体(2)某学生在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，计算结果偏大，可能是由于 _。A 油酸未完全散开B油酸溶液浓度低于实际值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1 mL 的溶液的滴数多记了10 滴5_。(3)在“用油膜法估测分子大小”实验中所用的油酸酒精溶液为1 000 mL 溶液中有纯油酸 0.6 mL ，用量筒测得 1 mL 上述溶液为 80 滴，把 1 滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形方格的边长为 1 cm，试求：油酸膜的面积是 _ cm2。(保留三位有效数字 )每滴油酸酒精溶液中含有纯油

13、酸的体积是_ m3。实验测出油酸分子的直径是_ m。(结果保留两位有效数字)实验中为什么要让油膜尽可能散开？解析 (1)在 “用油膜法估测分子的大小” 实验中，我们的实验依据是： 油膜是呈单分子分布的； 把油酸分子看成球形； 分子之间没有空隙， 由此可知 A、D 错误， B、C 正确。V(2)计算油酸分子直径的公式是d S，V 是纯油酸的体积， S 是油膜的面积。油酸未完全散开， S 偏小，故得到的分子直径d 将偏大，故 A 正确；如果油酸溶液浓度低于实际值，则油酸的实际体积偏小，则直径将偏小，故B 错误；计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S 将偏小，故得到的分子直径将偏大，V故 C 正确；求每滴体积时， 1 mL 的溶液的滴数误多记了10 滴，由 V0 n 可知，纯油酸的体积将偏小，则计算得到的分子直径将偏小，故D 错误。(3) 由图示可知，由于每格边长为1 cm ，则每一格就是 1 cm 2 ，估算油膜面积以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则， 估算出 105 格。则油酸薄6膜面积 S 105 cm2； 一滴油溶液中含油的体积为V 1 mL × 0.6 mL 7.5&