《專題實(shí)驗(yàn)《用油膜法估測分子的大小》》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《專題實(shí)驗(yàn)《用油膜法估測分子的大小》（13頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、高中物理第一輪總復(fù)習(xí)專題四 用油膜法估測分子的大小【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1) 用油膜法估測分子的大小。(2) 加深對分子動理論基本內(nèi)容的理解(3) 學(xué)會間接測量微觀量的方法【實(shí)驗(yàn)原理】O7H33，另一部分是V然后把它平攤在桌(1) 實(shí)驗(yàn)采用使油酸在水面上形成一層單分子油膜的方法估測分子的大小。(2) 油酸的分子式為 C7H33COOH它的一個(gè)分子可以看成由兩部分組成：一部分是COOH其中一一OOOH寸水有很強(qiáng)的親和力，當(dāng)把一滴用酒精稀釋過的油酸滴 在水面上時(shí)，油酸就在水面上散開，其中的酒精溶于水并很快揮發(fā)，在水面上形 成近似圓形的一層純油酸薄膜，其中C7H33一部分冒出水面而一一 COOH分 留在水中

2、，油酸分子直立在水面上，形成一個(gè)單分子油膜。(3) 單分子油膜法粗測分子直徑的原理，類似于取一定量的小米，測出它的體積S,從而計(jì)算出米粒的直徑。S油酸分子面上，上下不重疊，一粒緊挨一粒，量出這些米粒占據(jù)桌面的面積(4) 通過測出油滴的體積 V及油滴在液面上形成的單分子油膜面積 運(yùn)用油酸滴入水面前后的總體積相等，測定分子直徑d = V。S【實(shí)驗(yàn)器材】淺盤、痱子粉、注射器(或滴管)、量筒、坐標(biāo)紙、玻璃紙、水彩筆(或鋼筆)、事先配制好的油酸酒 精溶液。第1頁共12頁高中物理第一輪總復(fù)習(xí)【實(shí)驗(yàn)步驟】用I第#頁共12頁高中物理第一輪總復(fù)習(xí)第#頁共12頁高中物理第一輪總復(fù)習(xí) 先在淺盤中倒入23cm深的水，

3、將痱子粉或石膏粉均勻撒在水面上。Vo/ 滴。 用滴管將酒精油酸溶液逐滴滴入量筒至1ml，記下滴入的滴數(shù) n,算出一滴油酸溶液的體積 待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將玻板放在淺盤上，用水彩筆或鋼筆畫出油膜形狀。 將玻璃放在坐標(biāo)紙上，算出油膜面積S;或通過數(shù)玻璃板上的方格數(shù)，算出油膜面積So 根據(jù)溶液濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積Vo 用一滴純油酸的體積 V和薄膜面積S,即可計(jì)算出薄膜的厚度d = V/S o【注意事項(xiàng)】(1) 油酸酒精溶液配制后，不要長時(shí)間放臵，以免改變濃度，產(chǎn)生誤差。油酸酒精溶液的濃度以小于I %。 為宜。(2) 注射器針頭高出水面的高度應(yīng)在1cm之內(nèi)，當(dāng)針頭靠近水面(油酸酒精溶液沒

4、滴下之前 )時(shí)，會發(fā)現(xiàn)針 頭下方的痱子粉末層已被排開，這是由于針頭中酒精揮發(fā)所致，不影響實(shí)驗(yàn)效果(3) 實(shí)驗(yàn)時(shí)針管(或滴管)在接近水面1cm左右滴油酸溶液，并且在液面穩(wěn)定后，畫下液面形狀。(4) 在玻璃上畫輪廓線時(shí)，要待測油酸面擴(kuò)散后又收縮穩(wěn)定后再畫，這是因?yàn)椋?水面受油酸酒精溶液液滴擴(kuò)散沖擊后又要恢復(fù)； 酒精揮發(fā)引起的液面收縮(5) 要保證1mL溶液的滴數(shù)，準(zhǔn)確無誤；要控制滴液滴時(shí)的速度，確保液滴體積穩(wěn)定。(6) 在計(jì)算面積時(shí)，如玻璃板上有直徑1cm的方格，數(shù)方格數(shù)將不滿半格的舍棄，超過半格的記為一格。(7) 油酸酒精溶液的液滴要適當(dāng)多一些。(8) 每次實(shí)驗(yàn)時(shí)要讓淺盤中的水穩(wěn)定后再做。痱子粉

5、不宜撒得過厚，重做實(shí)驗(yàn)時(shí)，水要從盤的一側(cè)邊緣倒出，這樣殘留在盤上的油酸量少，容易 清洗干凈。第3頁共12頁高中物理第一輪總復(fù)習(xí)【實(shí)驗(yàn)紀(jì)錄】項(xiàng)目油酸酒精溶液濃度1mL溶液的滴數(shù)一滴油酸酒精溶液的體積一滴油酸的體積油膜面積數(shù)值第5頁共12頁高中物理第一輪總復(fù)習(xí)【誤差分析】1純油酸體積的計(jì)算誤差：2、油膜面積的測量誤差主要是：（1）油膜形狀的畫線誤差（2）數(shù)格子法本身是一種估算的方法，自然帶來誤差第#頁共12頁高中物理第一輪總復(fù)習(xí)見證考題第7頁共12頁高中物理第一輪總復(fù)習(xí)【例題精析】【例題1】（1992上海三、2）將1cm3的油酸溶于酒精，制成 200cm!的油酸酒精溶液，已知 1cmf溶液有 50

6、滴，現(xiàn)取1滴油酸酒精溶液滴在水上，隨著酒精溶于水，油酸在水面上形成一層單分子薄層，測出這一2薄層面積為0.2m，由此可估算出油酸分子的直徑約為 m?！窘馕觥棵恳坏斡退峋凭芤旱捏w積為：V = 50 = 0.02cm3 ； 一滴溶液中含純油酸的體積為：4310310V =V 200 10 cm 10 m ；故油酸分子的直徑為：d = 5 10_ m?！军c(diǎn)撥】純油酸利用酒精稀釋的目的是為了更好地形成單分子油膜，計(jì)算一滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積是該題的難點(diǎn)。即要找準(zhǔn)兩個(gè)比例：一個(gè)“稀釋比”和一個(gè)“分滴比”。n,又【例題2】在做用油膜法估測分子大小的實(shí)驗(yàn)中，已知實(shí)驗(yàn)室中使用的油酸酒精溶液的體積濃度

7、為用滴管測得每N滴這種油酸酒精溶液的總體積為V,，將一滴這種溶液滴在淺盤中的水面上,在玻璃板上描第#頁共12頁高中物理第一輪總復(fù)習(xí)第#頁共12頁高中物理第一輪總復(fù)習(xí)出油膜的邊界線，再把玻璃板放在畫有邊長為a的正方形小格的紙上（如右圖）測得油膜占有的小正方形個(gè)數(shù)為m。用以上字母表示油酸分子的大小d。從右圖中數(shù)得油膜占有的小正方形個(gè)數(shù)為 m =。【解析】從題意知道：一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為: V = V n。NnVma2N油膜面積為S =ma2利用圓柱模型利用數(shù)格子的方法可知 m=5 8【點(diǎn)撥】（1）計(jì)算一滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積是該題的難點(diǎn)。（2）計(jì)算方格數(shù)時(shí)，不足半個(gè)格子的舍去，

8、多余半個(gè)格子的算一個(gè)；方格邊長的單位越小，這種方法求 出的面積越精確。【例題3】本實(shí)驗(yàn)利用油酸在水面上形成一單分子層的油膜，估測分子大小。實(shí)驗(yàn)步驟如下： 將5mL的油酸倒入盛有酒精的玻璃量杯中，蓋上蓋并搖動，使油酸均勻溶解形成油酸酒精溶液，讀出 該溶液的體積為 NmL 用滴管將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入空量杯中，記下當(dāng)杯中溶液到達(dá)1mL時(shí)的總滴數(shù)n。 在邊長約40cm的淺盤里倒入自來水，深約 2cm,將少許石膏粉均勻地輕輕撒在水面上。 用滴管往盤中水面上滴一滴油酸酒精溶液。由于酒精溶于水而油酸不溶于水，于是該滴中的油酸就在 水面上散開，形成油酸薄膜。 將平板玻璃放在淺方盤上，待油酸薄膜形成穩(wěn)定

9、后可認(rèn)為已形成單分子層油酸膜。用彩筆將該單分子 層油酸膜的輪廓畫在玻璃板上。 取下玻璃板放在方格子上，量出該單分子層油酸膜的面積Scm2。在估算油酸分子大小時(shí)，可將分子看成球形。用以上實(shí)驗(yàn)步驟中的數(shù)據(jù)和符號表示，油酸分子的半徑r=?！窘馕觥孔屑?xì)分析每一步驟一一由得油酸酒精溶液中的油酸濃度為5 ；N15由得1滴油酸酒精溶液中的油酸含量為 v = 1衛(wèi)ml ；n N弄清各步驟的意義，得：油酸分子的半徑r = - =-cm。2 2s 2nNs【點(diǎn)撥】第9頁共12頁高中物理第一輪總復(fù)習(xí)【針對訓(xùn)練】1在粗測油酸分子大小的實(shí)驗(yàn)中，具體操作如下： 取油酸1.00mL注入250mL的容量瓶內(nèi)，然后向瓶中加入酒

10、精，直到液面達(dá)到250mL的刻度為止，搖動瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸的酒精溶液。 用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，記錄滴入的滴數(shù)直到量筒達(dá)到I.OOmL為止，恰好共滴了 100滴。 在水盤內(nèi)注入蒸餾水，靜置后滴管吸取油酸的酒精溶液，輕輕地向水面滴一滴溶液，酒精揮發(fā)后， 油酸在水面上盡可能地散開，形成一油膜。 測得此油膜面積為 3.60 x 102cmf。(1) 這種粗測方法是將每個(gè)分子視為 ，讓油酸盡可能地在水面上散開，則形成的油膜面積可視為，這層油膜的厚度可視為油分子的 。(2) 利用數(shù)據(jù)可求得油酸分子的直徑為 m。-64.0 x 10 mL,(1)球形單分子油膜直徑(2) 1.1

11、1 x 109。2、用“油膜法”可以估測分子的大小滴入盛水培養(yǎng)皿中的油酸溶液所含純油酸的體積為 將培養(yǎng)皿水平放在邊長為 1 cm的方格紙上，水面上散開的油膜輪廓如圖所示.該油膜面積為:S=cm2,由此可以估算油酸的分子直徑約為-10113 、3.6 x 10；3、禾U用油膜法可以粗略測出阿伏伽德羅常數(shù)。把密度p =0.8 x 103kg/m3的某種油，用滴管滴出一滴油在水 面上形成油膜，已知這滴油的體積為V = 0.3 x 10-3cm3o形成油膜的面積為 S = 0.5m2,油的摩爾質(zhì)量 M =0.06kg/mol。把油膜看成單分子層，每個(gè)分子看成球形，那么：(1) 油分子的直徑是多少 ？(

12、2) 由以上數(shù)據(jù)可粗略 測出阿伏伽德羅常數(shù)NA是多少？先列出文字計(jì)算式，再代入數(shù)據(jù)計(jì)算。(要求兩 位有效數(shù)字)23(2) 6.6 x 10 mol-10(1) 6x 10 m4、油酸是一種脂肪酸，它的分子和水分子有很強(qiáng)的親和能力，當(dāng)它浮在水面上形成一層油膜時(shí)，薄膜中只有一層分子，這樣的一層油酸薄膜簡稱單分子油膜。如果油酸分子可以大致看作球形，油膜的厚度就是分子的直徑。事先測出一滴油酸的體積V,再測出油膜的面積S,就可計(jì)算出油膜分子的直徑d= V/S。油酸分子直徑的數(shù)量級是10 -10 m。5. 用注射器或滴管將老師事先配制好的 溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內(nèi)增加一定體積 （如1mL時(shí)的滴

13、數(shù)，由此計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的 ，然后再按油酸酒精溶液的濃度，計(jì)算出一滴溶液中的體積V。6. 在“用油膜法估測分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，測出油酸分子的直徑后，若還要測定阿伏加德羅常數(shù)，只需要再知道（D ）A.油滴的質(zhì)量B.油滴的體積C.油酸的摩爾質(zhì)量D.油酸的摩爾體積能力測試：1 實(shí)驗(yàn)中為什么要待容器中的水穩(wěn)定后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？2油酸分子直徑的數(shù)量級在 io-1om有位同學(xué)的測量結(jié)果遠(yuǎn)大于這個(gè)數(shù)量級，試分析可能的原因。3 根據(jù)你的體會，試述做好本實(shí)驗(yàn)應(yīng)該注意的幾個(gè)問題。（或影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素）4已知酒精油酸溶液的濃度為1%o, 滴油酸酒精溶液在水中擴(kuò)展的油膜面積約為186cmf, 1MI油酸溶液約有

14、66滴。試確定油酸分子的大小。第11頁共12頁高中物理第一輪總復(fù)習(xí)附：參考資料“用油膜法估測分子大小”的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)用油膜法估測分子的大小這一學(xué)生實(shí)驗(yàn)，是要讓學(xué)生學(xué)習(xí)一種方法，即用宏觀手段來研究微觀問題， 該實(shí)驗(yàn)具有很強(qiáng)的探索性，因此指導(dǎo)學(xué)生做好這個(gè)實(shí)驗(yàn)是十分有意義的。要做好這個(gè)實(shí)驗(yàn)，需注意以下三 個(gè)主要問題。一、濃度配制教材中要求老師事先配制好一定濃度的酒精油酸溶液，并無明確指明要配多大的濃度、而這一濃度大 小的選擇正是這個(gè)實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。通過多次試驗(yàn)，我們認(rèn)為濃度選取1 %。較合適。配制濃度為 I %。的油酸溶液可經(jīng)兩次配制。第一次配制，在100ml量筒中準(zhǔn)確地放人 96ml無水乙醇，再用 5

15、ml量簡量入4ml油酸，充分?jǐn)嚢韬?，得?4%濃度的油酸溶液。第二次配制，取97. 5ml的無水乙醇放入另一個(gè) 100ml量筒中，用5ml量筒準(zhǔn)確量入第一次配好的濃度為4%的油酸溶液2. 5ml，充分?jǐn)嚢?，便得到I %。的油酸溶液。通過兩次配制，既可減小取液時(shí)的相對誤差，又可用盡量少的液體配出。較準(zhǔn)確濃度的溶液。在配制 過程中應(yīng)注意，（1）小量簡量取的溶質(zhì)要全部放入溶液；（2）充分?jǐn)嚢瑁唬?）油酸溶液配制后不要長時(shí)間放置，以免酒精揮發(fā)改變濃度。二、粉的厚度實(shí)驗(yàn)中痱子粉的作用是界定油膜大小的邊界，痱子粉過厚，油膜不易擴(kuò)散，使水面的痱子粉開裂，痱 子粉太少，油膜邊界不清。教材中要求學(xué)生將痱子粉均勻

16、地撒在水面上，如何“撒”.這是關(guān)鍵，為了讓 學(xué)生撒好痱子粉，可先將痱子粉裝入小布袋中，然后拿一細(xì)木棒在水面上方輕敲布袋，即可得到均勻的、 很薄的一層痱子粉。具體撒多薄的痱子粉，教師要事先試驗(yàn)心中有數(shù)，并指導(dǎo)學(xué)生操作。三、點(diǎn)的滴法實(shí)驗(yàn)時(shí)，把配好的濃度為 1%o的油酸溶液約（3ml5ml）分到5ml量筒中，發(fā)給各小組，讓學(xué)生用液 管抽取溶液，一滴一滴地滴入小量筒，訓(xùn)練準(zhǔn)確、均勻地滴點(diǎn)。在練習(xí)之前，教師應(yīng)示范滴管的拿取姿勢，用左手食指、中指挾住滴管的中部. 右手拇指和食指攝住滴管的膠頭，兩手掌靠攏。形成一個(gè)穩(wěn)定的姿勢，再把兩肘支在桌上，這樣可保證滴出每滴溶液時(shí)所用的力始終不變，數(shù)出的滴數(shù)誤差就會減小

17、。學(xué)生按上 述方法操作，記下小量筒內(nèi)增加一定體積（例如Iml ）時(shí)的滴數(shù)。接下來把一滴油酸溶液滴入撒好痱子粉的水面中央，這滴油酸溶液立刻伸展為一個(gè)80cm2, 140cm2左右的以痱子粉為邊界的近圓形油膜，邊緣是鋸齒形，當(dāng)油膜中的無水乙醇揮發(fā)、溶解后.油膜便自動收縮為60cni- 120cm2的近圓形油膜。淺盤上蓋好玻璃，用彩筆描出油膜邊界，用坐標(biāo)紙量出油膜面積。注意了以上三個(gè)問題后，這個(gè)實(shí)驗(yàn)就不難成功了，實(shí)驗(yàn)過程中，另外注意淺盤選深度為5cm左右的圓盤，口徑選40cm以上，底色用棕、黑等深色，痱子粉應(yīng)保證干燥，淺盤中的水應(yīng)提前放置（靜置）10小時(shí)以上，滴管往淺盤水面上滴油酸溶液時(shí)，滴管口距下面的高度應(yīng)在1cm之內(nèi)，當(dāng)重做實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)用大量清水把錢盤及量筒、滴管洗凈，有條件的學(xué)校如用熱水清洗或酒清擦試后再沖洗效果更佳。總之，只要教師精心準(zhǔn)備，對學(xué)生認(rèn)真指導(dǎo)，則可觀察到應(yīng)有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，一定會得到與油酸分子公 認(rèn)值1. 12 X 10-9很接近的測量估算值。第13頁共12頁