第十五章实验二十用油膜法估测油酸分子的大小

实验二十用油膜法估测油酸分子的大小类型一动脑求真——明原理【典例1】(1)如图1为“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中的4个步骤,将它们按操作先后顺序排列应是______________(用字母表示);

(2)在该实验中,将油酸溶于酒精,其浓度为每1000mL溶液中有0.6mL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,画出油膜的形状。如图2所示,坐标纸中正方形方格的边长为1cm,试求:①油酸膜的面积是______________cm2;

②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是___________;

③按以上实验数据估测出油酸分子的直径是_______________m。(结果保留两位有效数字)

【解析】(1)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤为:配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→计算分子直径。因此操作先后顺序排列应是bcad。(2)①图2的油膜中大约有132个小方格,则油酸膜的面积为S=132×12cm2=132cm2②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V0=0.61000×1×10-6③油酸分子的直径为d=V0S=8×10-12答案:(1)bcad(2)①132②8.0×10-12m3③6.1×10-10【典例2】油酸可以在水面扩展成单分子油膜。实验小组利用这一原理测定油酸的分子直径(将油酸分子视为球状模型)。(1)实验步骤:①向体积为V1的纯油酸中加入酒精,直到油酸酒精溶液总量为V2;②用注射器吸取油酸酒精溶液,一滴一滴地滴入小量筒,当滴入n滴时体积为V0;③往方口浅盘里倒入适当深度的水;④往水面均匀撒上一层薄薄的爽身粉,然后用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,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;⑤将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在画有边长为a的正方形小方格的坐标纸上;⑥数出轮廓范围内小方格的总数为N。(2)实验误差分析:①油膜未充分散开时描下轮廓,则所测分子直径___________(选填“偏大”或“偏小”);

②测量油酸溶液体积时,量筒读数造成的误差属于_______________(选填“偶然误差”或“系统误差”)。

(3)原理:由上述实验步骤测得的数据(V1、V2、n、V0、a、N)可得油酸分子直径的表达式为d=______________。

(4)估算:实验室的方形浅盘规格为40cm×40cm,用注射器滴出的一滴油酸酒精溶液的体积约为0.02mL,油酸分子的直径按6×10-10m估算,为使实验尽可能精确,配制的油酸酒精溶液浓度V1V2应选_______________(选填选项序号A.1200B.【解析】(2)①油膜未充分散开时描下轮廓,导致面积的测量值偏小,所以直径测量值偏大。②量筒读数误差为偶然误差。(3)根据d=VS,V=V0n×V1V可得d=V(4)由题给数据计算轮廓面积,若选B,则S=0.02×10-6×15006×101667cm2,因方形浅盘的面积为1600cm2,所以选B。答案:(2)①偏大②偶然误差(3)V1V类型二动手求证——探真知项目错误操作及原因正确操作撒粉将爽身粉直接从浅盘中心倒入,让其自己扩散用纱网或粉扑使爽身粉均匀地撒满浅盘滴油注射器针头离水面的高度太高针头离水面的高度一般在1cm之内描迹刚滴入油酸就开始描轮廓应该等油膜扩散,稳定之后再画轮廓算面积数格子时,将不足一格的格子全部舍去数格子时将不足半格的舍去,超过半格的算一格【典例3】(2025·黄山模拟)在“用油膜法估测分子的大小”实验中,小物同学用体积为A的纯油酸配置成体积为B的油酸酒精溶液,用注射器取体积为C的油酸酒精溶液,再把它一滴一滴地全部滴入烧杯,滴数为N。(1)此后实验操作的正确排序为:___________(用字母符号表示)。

(2)把1滴该溶液滴入浅盘里,稳定后测得油酸膜面积为S,估算出油酸分子的直径大小为_______________(用以上字母表示);

(3)(多选)小物同学的计算结果明显偏大,其原因可能是___________。

A.计算油膜面积时所有不足一格的方格全部按满格计数B.痱子粉太薄使油膜边界不清,导致油膜面积测量值偏大C.未等痱子粉完全散开,就在玻璃板上描绘了油膜轮廓D.用注射器测得1mL溶液有N滴时数成了(N-1)滴【解析】(1)“用油膜法估测分子的大小”实验中,先把痱子粉均匀撒到水面上,再用注射器取一定的溶液滴到水中,然后盖上玻璃板,用笔在玻璃板上描出油膜的轮廓,把坐标纸铺在玻璃板上,故顺序为CBDA。(2)体积为C的油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V=ACB,一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V0=ACNB,所以油酸分子的直径大小为d=V0(3)所有不足一格的方格全部按满格计数,会使油膜面积测量值偏大,则d的测量值偏小,故A错误;痱子粉太薄会使油膜边界不清,导致油膜面积测量值偏大,d的测量值偏小,故B错误;未等痱子粉完全