實(shí)驗(yàn)十三 用油膜法估測分子的大小 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1)用油膜法估測分子的大小 (2)加深對分子動(dòng)理論基本內(nèi)容的理解 (3)學(xué)會(huì)間接測量微觀量的方法 實(shí)驗(yàn)原理 油酸 單分子 酒精 實(shí)驗(yàn)采用使_在水面上形成一層_油膜的方法 估測分子的大小把一滴用_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 面上形成如圖 S13-1 所示形狀的一個(gè)_油膜，實(shí)驗(yàn)中如 果算出一定體積的油酸在水面上形成的單分子油膜的_， 即可算出油酸分子的大小 面積 圖S13-1 單分子 實(shí)驗(yàn)器材 配制好的_、淺盤、痱子粉(或石膏粉)、注射 器(或滴管)、量筒、_、彩筆、_ 實(shí)驗(yàn)過程 油酸酒精溶液 玻璃板 坐標(biāo)紙 實(shí)驗(yàn)步驟 (1)取 1 mL(1 cm3)油酸溶于酒精中，制成 200 mL 的油酸酒 精溶液 n (2)用滴管(或注射器)向量筒中滴入_滴配制好的油酸 酒精溶液，使這些溶液的體積恰好為 1 mL，算出每滴油酸酒精 溶液的體積 V0_ mL 1 n (3)往邊長約為 3040 cm 的淺盤中倒入約 2 cm 深的水，然 后將_或_均勻地撒在水面上 (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開，形成_ (5)待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將一塊較大的玻璃板蓋在淺盤 上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上 (6)將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油酸 薄膜的_ 痱子粉 石膏粉 單分子油膜 面積 (7) 根據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的 _，根據(jù)一滴溶液中油酸的體積 V 和薄膜的面積 S，算 出油酸薄膜的厚度_，即為油酸分子的直徑比較算出 的分子直徑，若其數(shù)量級(jí)(單位為 m)不是 1010，則思考實(shí)驗(yàn)過 程是否有誤，并重做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證 注意事項(xiàng) 體積 V d V S (1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)檢查方盤是否干凈 (2)方盤中的水應(yīng)保持穩(wěn)定狀態(tài)，最好靜置一段時(shí)間，痱子 粉均勻撒在水面上 (3)向水面滴油酸酒精溶液時(shí)，針尖應(yīng)豎直、靠近水面，如 果離水面太高，可能無法形成油膜最好在 1 cm 高左右 (4)計(jì)算油膜面積時(shí)，以坐標(biāo)紙上方格的數(shù)目來計(jì)算，不足 半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算 1 個(gè) 實(shí)驗(yàn)分析 誤差分析 (1)油酸酒精溶液的配制體積比不準(zhǔn)確 (2)測定每一滴油酸酒精溶液的體積時(shí)造成誤差 (3)計(jì)算油膜面積時(shí)采用正方形坐標(biāo)紙“數(shù)格子法”，會(huì)造 成誤差 【基礎(chǔ)檢測】 (2016 年湖北孝感二模) 在“用油膜法估測分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，用注射器將一 滴油酸酒精溶液滴入盛水的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板 放在淺盤上，在玻璃板上描出油膜的輪廓，隨后把玻璃板放在 坐標(biāo)紙上，其形狀如圖 S13-2 所示，坐標(biāo)紙上正 方形小方格的邊長為 10 mm，該油酸膜的面積 是_m2；若一滴油酸酒精溶液中含有純 油酸的體積是 4106 mL，則油酸分子的直徑 是_m(計(jì)算結(jié)果保留 1 位有效數(shù)字) 圖 S13-2 解析：正方形小方格的個(gè)數(shù)約為 80 個(gè)，油膜面積 S801 cm28103 m2 油酸分子的直徑 dVS410128103 m51010 m. 答案：8103 51010 考點(diǎn) 用油膜法估測分子的大小 重點(diǎn)歸納 1油酸酒精溶液的濃度以小于 1 1000 為宜 2實(shí)驗(yàn)前，必須把所有的實(shí)驗(yàn)用具擦洗干凈，實(shí)驗(yàn)時(shí)吸取 油酸、酒精和溶液的移液管要分別專用，不能混用否則會(huì)增 大誤差，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果 3痱子粉和油酸用量都不能太多，否則不易成功，撒痱子 粉時(shí)一定要均勻 4待測油酸面先擴(kuò)散后收縮，要在穩(wěn)定后再畫輪廓擴(kuò)散 后又收縮有兩個(gè)原因：一是水面受油酸滴沖擊后的恢復(fù)；二是 酒精揮發(fā)后液面收縮 5本實(shí)驗(yàn)只要求估算分子大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)量級(jí)符合要 求(1010 m)即可 典例剖析 例題：油酸的分子式為 C17H33COOH，它的一個(gè)分子可以看成由兩部分組成：一部分是 C17H33，另一部分是COOH，COOH 對水有很強(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，其中的酒精溶于水中，并很快揮發(fā)油酸中 C17H33部分冒出水面，而COOH 部分留在水中，油酸分子就直立在水面上，形成一個(gè)單分子油膜 現(xiàn)有按酒精與油酸的體積比為 mn(mn)配制好的油酸酒精溶液置于容器中，還有一個(gè)充入約 2 cm 深水的淺盤，一支滴管，一個(gè)量筒 請補(bǔ)充下述估測分子大小的實(shí)驗(yàn)步驟： (1)_( 需測量的物理量自己用字 母表示) (2)用滴管將一滴油酸酒精溶液滴入淺盤，待油酸薄膜穩(wěn)定 后，將薄膜輪廓描繪在坐標(biāo)紙上，如圖 S13-3 所示(已知坐標(biāo) 紙上每個(gè)小方格面積為 S，求油膜面積時(shí)，半 個(gè)以上方格面積記為 S，不足半個(gè)舍去)則油 膜面積為_ (3) 估算油酸分子直徑的表達(dá)式 為 d _. 圖 S13-3 解析：根據(jù)“油酸分子就直立在水面上，形成一個(gè)單分子油膜”即可用油膜法粗測分子直徑 “體積比為 mn 配制好的油酸酒精溶液”，從而意識(shí)到要按比例算出油酸的體積又考慮到要提高精確度，而測一滴油酸酒精溶液很難精確測量，應(yīng)想到微小量放大原理，進(jìn)而回答此題第一問“用滴管向量筒內(nèi)加注 N 滴油酸酒精溶液，讀出其體積 V”， 則此 N 滴油酸酒精溶液含有油酸的體積為nmnV 題中指出用滴管將一滴油酸酒精溶液滴入淺盤，因此一滴溶液中純油酸的體積為nmnVN 答案：(1)用滴管向量筒內(nèi)加注 N 滴油酸酒精溶液，讀出其體積 V (2)8S (3)nV8NSmn 【考點(diǎn)練透】 1(2016 年湖北三校聯(lián)考)在“用油膜法估測油酸分子的大 小”實(shí)驗(yàn)中，有下列實(shí)驗(yàn)步驟： 往邊長約為 40 cm 的淺盤里倒入約 2 cm 深的水，待水面 穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上 用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上， 待薄膜形狀穩(wěn)定 將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計(jì)算出油膜 的面積，根據(jù)油酸的體積和面積計(jì)算出油酸分子直徑的大小 用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量 筒中，記下量筒內(nèi)每增加一定體積時(shí)的滴數(shù)，由此計(jì)算出一滴 油酸酒精溶液的體積 將玻璃板放在淺盤上，然后將油膜的形狀用彩筆描繪在 玻璃板上 完成下列填空： (1)上述步驟中，正確的順序是_(填寫步驟前面的 數(shù)字) (2)將 1 cm3 的油酸溶于酒精，制成 300 cm3 的油酸酒精溶 液，測得 1 cm3 的油酸酒精溶液有 50 滴現(xiàn)取一滴該油酸酒精 溶液滴在水面上，測得所形成的油膜的面積是 0.13 m2.由此估算 出油酸分子的直徑為_m(計(jì)算結(jié)果保留 1 位有效數(shù)字) 解析：(1)依據(jù)實(shí)驗(yàn)順序，首先配置混合溶液，然后在淺盤中放水和痱子粉，將一滴溶液滴入淺盤中，將玻璃板放在淺盤上獲取油膜形狀，最后用已知邊長的坐標(biāo)紙上的油膜形狀來計(jì)算油膜的總面積，故正確的操作順序?yàn)椋?(2)一滴油酸酒精溶液中油酸的體積為 V1 cm330050SD，其中 S0.13 m2，故油酸分子直徑 DVS1106 m3300500.13 m251010 m. 答案：(1) (2)51010 2(2017 年濟(jì)南模擬)在“用油膜法估測分子的大小”的實(shí) 驗(yàn)中： (1)某同學(xué)的操作步驟如下： 取一定量的無水酒精和油酸，制成一定濃度的油酸酒精 溶液 在量筒中滴入一滴該溶液，測出它的體積 在蒸發(fā)皿內(nèi)盛一定量的水，再滴入一滴該溶液，待其散 開穩(wěn)定 在蒸發(fā)皿上覆蓋玻璃板，描出油膜形狀，用透明方格紙 測量油膜面積 請指出錯(cuò)誤或遺漏的步驟，并改正其錯(cuò)誤：_ _ _ _ _. (2)實(shí)驗(yàn)中，用 a mL 純油酸配制成 b mL 的油酸酒精溶液 現(xiàn)已測得一滴該溶液 c mL，將一滴該溶液滴入水中，油膜充分 展開后面積為 S cm2，估算油酸分子的直徑大小為_cm. 答案：(1)在量筒中滴入 N 滴該溶液，測出它的體積； 在水面上先撒上痱子粉(或石膏粉)，再滴入一滴該溶液 (2) ac bS