第2节　科学测量：用油膜法估测油酸分子的大小　

第2节科学测量：用油膜法估测油酸分子的大小

实验目的1．估测油酸分子大小的数量级。2．体验通过油膜法测量油酸分子大小的思想方法。3．向浅水盘中倒入清水，在水面上轻轻而均匀地撒一层爽身粉，用滴管在其上滴一滴油酸酒精溶液。待油层不再扩散、形状稳定时，就近似形成了单分子油膜。4．将玻璃片盖在浅水盘上，用笔将油膜的轮廓描绘在玻璃片上。5．将描有油酸薄膜轮廓的玻璃片放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S(求面积时以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位，数出轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个)。6．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，根据油酸的体积V和油膜的面积S算出油酸分子的直径。

误差分析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，水面受油酸酒精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。5．从盘的中央加爽身粉，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，水将粉粒拉开；第二，粉粒之间的排斥。这样做比将粉直接撒在水面上的效果好。6．本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数量级符合要求即可。[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。[解析]

(1)要测出一滴油酸酒精溶液的体积，应在量筒中滴入N滴溶液，测出其体积为V，则一滴该溶液的体积为V1＝，因此不可能实现的一步是②，应在量筒中滴入N滴溶液后测量它的体积；为了使一滴油酸酒精溶液散开后形状比较清晰，要在水面上先撒上爽身粉，故不完善的一步是③，应改为要先在水面上撒上薄薄的一层爽身粉，再滴入一滴油酸酒精溶液。(2)这种估测方法是将每个分子视为球形模型，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。(3)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是V＝0.10%×4.8×10－3mL＝4.8×10－6mL，油膜面积为S＝50cm2，则油酸分子的直径[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爽身粉，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；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；数据处理和误差分析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”)。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)。4．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