2學(xué)生實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小第一章分子動(dòng)理論學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道用油膜法估測(cè)分子大小的原理，并能進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算.2.體會(huì)通過(guò)測(cè)量宏觀量估算微觀量的方法.內(nèi)容索引題型演練學(xué)以致用 實(shí)訓(xùn)演練達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān)技能儲(chǔ)備明確原理 提煉方法技能儲(chǔ)備技能儲(chǔ)備一、實(shí)驗(yàn)原理一、實(shí)驗(yàn)原理把一滴油酸(事先測(cè)出其體積V)滴在水面上，油酸在水面上形成油酸薄膜，將其認(rèn)為是單分子層，且把分子看成球形.油膜的厚度就是油酸分子的直徑D，測(cè)出油膜面積S，則油酸分子直徑 D二、實(shí)驗(yàn)器材二、實(shí)驗(yàn)器材配制好的一定濃度的油酸酒精溶液、淺盤(pán)、痱子粉(或滑石粉)、注射器、量筒、玻璃板、細(xì)彩筆、坐標(biāo)紙、水.三、實(shí)驗(yàn)步驟三、實(shí)驗(yàn)步驟1.用注射器取出按一定比例配制好的油酸酒精溶液，緩緩?fù)苿?dòng)活塞，使溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內(nèi)增加一定體積V1時(shí)的滴數(shù)n，算出一滴油酸酒精溶液的體積V 再根據(jù)油酸酒精溶液中油酸的濃度，算出一滴油酸酒精溶液中的純油酸體積VV.2.在水平放置的淺盤(pán)中倒入約2 cm深的水，然后將痱子粉(或滑石粉)均勻地撒在水面上，再用注射器將配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上.3.待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板平放到淺盤(pán)上，然后用細(xì)彩筆將油酸膜的形狀畫(huà)在玻璃板上.4.將畫(huà)有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油膜的面積S(以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)為1 cm的正方形為單位，計(jì)算輪廓范圍內(nèi)的正方形個(gè)數(shù)，不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè)).5.根據(jù)測(cè)出的一滴油酸酒精溶液里油酸的體積V和油酸薄膜的面積S，求出油膜的厚度D，則D可看做油酸分子的直徑，即D四、數(shù)據(jù)處理四、數(shù)據(jù)處理1.將畫(huà)有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，如圖1所示，算出油酸薄膜的面積S.圖12.由“步驟1”中的數(shù)據(jù)計(jì)算出每滴油酸酒精溶液體積的平均值，再由油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V，根據(jù)一滴油酸的體積V和薄膜的面積S即可算出油酸薄膜的厚度D 即油酸分子的大小.五、注意事項(xiàng)五、注意事項(xiàng)1.實(shí)驗(yàn)前，必須將所有的實(shí)驗(yàn)用具擦洗干凈，實(shí)驗(yàn)時(shí)，吸取油酸、酒精和溶液的注射器要分別專(zhuān)用，不能混用，否則會(huì)增大實(shí)驗(yàn)誤差.2.痱子粉(或滑石粉)和油酸的用量都不可太大，否則不易成功.3.油酸酒精溶液的濃度以小于0.1%為宜.不宜長(zhǎng)時(shí)間放置.4.淺盤(pán)中的水離盤(pán)口面的距離應(yīng)較小，并要水平放置，以便準(zhǔn)確地畫(huà)出薄膜的形狀，畫(huà)線時(shí)視線應(yīng)與板面垂直.5.在水面撒痱子粉(或滑石粉)后，不要再觸動(dòng)盤(pán)中的水.6.利用坐標(biāo)紙求油膜面積時(shí)，以邊長(zhǎng)1 cm的正方形為單位，計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，不足半格的舍去，多于半格的算一個(gè).六、誤差分析六、誤差分析用油膜法估測(cè)分子直徑，實(shí)驗(yàn)誤差通常來(lái)自三個(gè)方面.(1)不能形成單分子油膜.(2)油滴的體積V的測(cè)量產(chǎn)生誤差.(3)計(jì)算油膜的面積S有誤差.根據(jù)實(shí)驗(yàn)“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”，判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)用注射器向量筒里逐滴滴入配制好的溶液至1 mL，記下滴數(shù)n，則1滴溶液含純油酸的體積V ( )(2)為了更精確地測(cè)出油膜的面積，應(yīng)用牙簽把水面上的油膜撥弄成矩形.( )(3)若撒入水中的痱子粉太多，會(huì)使油酸未完全散開(kāi)，從而使測(cè)出的分子直徑偏小.( )(4)若滴在水面的油酸酒精溶液體積為V，鋪開(kāi)的油膜面積為S，則可估算出油酸分子直徑為 ( )即學(xué)即用即學(xué)即用答案(5)在玻璃板上描出的油膜輪廓如圖2所示.已知坐標(biāo)紙的小方格為邊長(zhǎng)為1 cm的正方形，則油膜的面積約為72 cm2.( )答案圖2題型演練題型演練例例1在“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，以下給出的是可能的操作步驟，把你認(rèn)為正確的步驟前的字母按合理的順序填寫(xiě)在橫線上_，并補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)步驟D的計(jì)算式.A.將畫(huà)有油膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)1 cm的正方形為 單位，計(jì)算出輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)n.B.將一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定.C.用淺盤(pán)裝入約2 cm深的水，然后將痱子粉均勻地撒在水面上.D.用測(cè)量的物理量估算出油酸分子的直徑D_.E.用滴管將事先配好的體積濃度為0.05%的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒，記下 滴入的溶液體積V0與滴數(shù)N.F.將玻璃板平放在淺盤(pán)上，用彩筆將薄膜的外圍形狀描畫(huà)在玻璃板上.一、實(shí)驗(yàn)原理及步驟答案解析解析解析根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟可知合理的順序?yàn)镋CBFAD.例例2(多選)油膜法粗略測(cè)定分子直徑的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)是A.把油酸分子視為球形，其直徑即為油膜的厚度B.讓油酸在水面上充分散開(kāi)，形成單分子油膜C.油酸分子的直徑等于滴到水面上的油酸酒精溶液的體積除以油膜的面積D.油酸分子直徑的數(shù)量級(jí)是1015 m答案解析解析油酸在水面上形成單分子油膜，將油酸分子視為球形，其分子直徑即為膜的厚度，它等于滴在水面上的純油酸的體積除以油膜的面積，而酒精溶于水或揮發(fā)掉，故A、B對(duì)，C錯(cuò)，油酸分子直徑的數(shù)量級(jí)為1010 m，故D錯(cuò).解析二、實(shí)驗(yàn)原理及數(shù)據(jù)處理答案例例3在做“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，104 mL油酸酒精溶液中有純油酸6 mL.用注射器測(cè)得1 mL上述溶液中有50滴.把1滴該溶液滴入撒有痱子粉的盛水的淺盤(pán)里，待油膜形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤(pán)上，在玻璃板上描出油膜的輪廓，然后把答案答案2.32102 m2圖3玻璃板放在坐標(biāo)紙上，其形狀如圖3所示，坐標(biāo)紙中正方形小方格的邊長(zhǎng)為20 mm.(1)油膜的面積是多少？解析解析解析數(shù)出在油膜輪廓范圍內(nèi)的格子數(shù)(面積大于半個(gè)方格的算一個(gè)，不足半個(gè)方格的舍去不算)為58個(gè)，油膜面積約為S58(0.02)2 m22.32102 m2.答案(2)每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是多少？答案答案1.21011 m3解析答案(3)根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估算出油酸分子的直徑.答案答案5.21010 m解析1.純油酸體積V的計(jì)算若油酸酒精溶液的濃度為，n滴該溶液的體積為V1，則一滴該溶液中的油酸體積V2.油膜面積S的計(jì)算用數(shù)格子法(不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè))求出油膜面積.方法總結(jié)方法總結(jié)達(dá)標(biāo)檢測(cè)達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.(實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理)利用油膜法估測(cè)油酸分子的直徑，需要測(cè)量的物理量是 A.一滴油酸酒精溶液中純油酸的質(zhì)量和它的密度B.一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積和它的密度C.一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積和它散成油膜的面積D.所形成油膜的厚度和它的密度答案1234解析2.(實(shí)驗(yàn)誤差分析實(shí)驗(yàn)誤差分析)為了減小“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)的誤差，下列方法可行的是 A.用注射器取1 mL配制好的油酸酒精溶液，共可滴N滴，則每滴中含有油 酸 mLB.把淺盤(pán)水平放置，在淺盤(pán)里倒入約2 cm深的水C.先在淺盤(pán)中撒些痱子粉，再用注射器在水面上多滴幾滴油酸酒精溶液D.用牙簽把水面上的油膜盡量撥弄成矩形答案1234解析解析解析 mL是一滴油酸酒精溶液的體積，乘以其中油酸的濃度才是純油酸的體積，A項(xiàng)錯(cuò)；B項(xiàng)的做法是正確的；多滴幾滴能夠使測(cè)量形成油膜的油酸體積更精確些，但多滴以后會(huì)使油膜面積增大，可能使油膜這個(gè)不規(guī)則形狀的一部分與淺盤(pán)的壁相接觸，這樣就不是單分子油膜了，故C項(xiàng)錯(cuò)；D項(xiàng)中的做法沒(méi)有必要，并且牙簽上沾有油酸，會(huì)使油酸體積測(cè)量誤差增大.12343.(實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理)在“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，用注射器將一滴油酸酒精溶液滴入撒有痱子粉的盛水的淺盤(pán)里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤(pán)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4所示，坐標(biāo)紙上正方形小方格的邊長(zhǎng)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.(上述結(jié)果均保留一位有效數(shù)字) 答案1234解析圖4810351010解析解析由于小方格的個(gè)數(shù)為80個(gè)，故油酸膜的面積是S80100106 m28103 m2；12344.(實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理)將1 mL 的純油酸配成500 mL 的油酸酒精溶液，待油酸均勻溶解后，用滴管取1 mL油酸酒精溶液，讓其自然滴出，共200 滴，則每滴油酸酒精溶液的體積為_(kāi) mL.現(xiàn)在將一滴油酸酒精溶液滴到撒有痱子粉的盛水的淺盤(pán)內(nèi)，待油膜充分展開(kāi)后，測(cè)得油膜的面積為200 cm2，則估算油酸分子的直徑是_ m(保留一位有效數(shù)字).答案解析12340.005510101234