《实验：用油膜法估测油酸分子的大小》课件

第一章

分子动理论2

实验：用油膜法估测油酸分子的大小学习目标学法与考法1．会用油膜法估测分子的大小(重难点)2．体会通过测量宏观量估算微观量的方法(难点)学法：①通过动手、动脑进行实验探究，掌握用油膜法估测分子大小的方法．②通过练习，学会运用计算轮廓内正方形的个数的方法处理实验数据，并计算分子的大小考法：①对实验原理和实验操作的考查．②对实验数据处理的考查知识导图课前·

自主预习一、实验目的1．估测油酸分子的大小．2．学会间接测量微观量的原理和方法．三、实验器材清水、浅盘、胶头滴管(或注射器)、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔．四、实验步骤1．用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以免给实验带来误差．2．配制油酸酒精溶液，取油酸1mL，注入500mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500mL刻度线为止，摇动容量瓶，使油酸充分溶解在酒精中，这样就得到了500mL含1mL纯油酸的油酸酒精溶液．3．用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积Vn时的滴数n.4．向浅盘里倒入约2cm深的水，并将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上．5．用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上．6．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上．7．重复以上实验步骤，多测几组数据并算得油酸薄膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子直径的大小．六、注意事项1．实验前将所有器材用具擦洗干净．2．痱子粉用量不要太大，油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜．3．浅盘要水平放置，其中的水面离盘口距离应较小，以便准确地画出油膜的形状．七、误差分析1．稀释油酸的实际浓度和理论值间存在偏差．2．一滴稀释油酸的实际体积和理论值间存在偏差．3．油酸在水面上的实际分布情况和理想中的“均匀”“单分子纯油酸层”间存在偏差．4．采用“互补法”(即不足半个的舍去，多于半个的算一个)计算获得的油膜面积与实际的油膜面积间存在偏差．课堂·

重难探究例1

(青岛二中模拟)在“用油膜法估测分子大小”的实验中，(1)(多选)该实验中的理想化假设是 (

)A．将油膜看成单分子层油膜B．不考虑各油酸分子间的间隙C．不考虑各油酸分子间的相互作用力D．将油酸分子看成球形对实验原理和实验操作的考查(2)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是 (

)A．可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓B．对油酸溶液起到稀释作用C．有助于测量一滴油酸的体积D．有助于油酸的颜色更透明便于识别(3)某老师为本实验配制油酸酒精溶液，实验室配备的器材有：面积为0.22m2的蒸发皿、滴管、量筒(50滴溶液滴入量筒，体积约为1毫升)、纯油酸和无水酒精若干．已知分子直径数量级为10－10m，则该老师配制的油酸酒精溶液浓度(油酸与油酸酒精溶液的体积比)至多为_______‰(保留两位有效数字)．【答案】(1)ABD

(2)B

(3)1.1【解析】(1)计算分子直径是根据体积与面积之比，所以需将油膜看成单分子层油膜，不考虑各油酸分子间的间隙，将油酸分子看成球形，故选A、B、D．(2)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是对油酸起到稀释作用，酒精稀释油酸是为了进一步减小油酸的密度，使油酸分子尽可能的少在竖直方向上重叠，更能保证其形成单层分子油膜，也就是为了减小系统误差．变式1在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中，有下列实验步骤：①往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水．待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上；②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；③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，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；④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，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积；⑤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．完成下列填空：(1)上述步骤中，正确的顺序是__________．(填写步骤前面的数字)(2)将1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液；测得1cm3的油酸酒精溶液有50滴．现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13m2.由此估算出油酸分子的直径为_______m．(结果保留一位有效数字)【答案】(1)④①②⑤③

(2)5×10－10【解析】(1)依据实验顺序，先配制混合溶液(④)，然后在浅盘中放水和痱子粉(①)，将一滴溶液滴入浅盘中(②)，将玻璃板放在浅盘上获取油膜形状(⑤)，最后用已知边长的坐标纸上的油膜形状来计算油膜的总面积(③)．故正确的操作顺序为④①②⑤③.例2在做“用油膜法估测分子大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸1mL，用量筒和注射器测得60滴这样的溶液为1mL，用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有痱子粉的浅盘里，待油膜形状稳定后，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油膜的轮廓，如图所示．图中正方形小方格的边长为2cm.(计算结果均保留2位有效数字)对处理实验数据的考查(1)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________mL；(2)根据上述数据及图中的面积，估测出油酸分子的直径是______m；(3)下列说法正确的是(多选)

(

)A．选用油酸酒精溶液而不是纯油酸，目的是让油酸尽可能散开，形成单分子油膜B．若油酸没有充分散开，油酸分子直径的计算结果将偏小C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，油酸分子直径的计算结果将偏大D．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，油酸分子直径的计算结果将偏小【答案】1.7×10－5

(2)7.1×10－10

(3)AC变式2在“用油膜法估测分子大小”的实验中．(1)某同学计算出的结果明显偏大，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．求每滴溶液中纯油酸的体积时，1mL溶液的滴数多记了10滴(2)在做实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸1mL，用注射器测得1mL上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油膜的近似轮廓如图所示．图中正方形小方格的边长为1cm，根据上述数据，估测出油酸分子的直径是________nm.【答案】(1)AC

(2)0.41．实验中为什么用油酸而不用其他液体？提示：油酸能在水面上形成单分子层油膜，油酸分子的一端对水有很强的亲和力，被水吸引在水中，另一端对水没有亲和力，便冒出水面，油酸分子都是直立在水面上的，单分子油膜的厚度等于油酸分子的长度．若把分子当成小球，油膜的厚度也就等于分子的直径(如图所示)．2．实验中为什么用酒精对油酸进行稀释？提示：用酒精对油酸进行稀释是为了获取更小体积的纯油酸，这样更有利于油酸在水面上形成单分子油膜．同时酒精易挥发，不影响测量结果．3．实验中为什么在水面上撒痱子粉？提示：撒痱子粉后，便于观察所形成的油膜的轮廓．小练·

随堂巩固随堂检测1.把体积为V1(mL)的油酸倒入适量的酒精中,稀释成体积为V2(mL)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,最终在水中形成面积为S(cm2)的单分子油膜,则该油酸分子的直径大约为(

)答案

D2.利用油膜法估测油酸分子的直径,实验器材有:浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、分度值为0.1mL的量筒、盛有适量清水的45×40cm2的浅盘、爽身粉、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%的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N;B.将爽身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n;C.

;

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,数得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一个油酸分子的直径为

(单位:cm)。

3.在做“用油膜法估测分子的大小”实验中,油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL。用注射器抽得1mL上述溶液,共有液滴50滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待油膜稳定后,将玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描出油膜的轮廓,随后把玻璃板放在坐标纸上,其形状如图所示,坐标中正方形小方格的边长为20mm。(结果均保留两位有效数字)(1)油膜的面积是多少?(2)每一滴油酸酒