1、 用油膜法估测分子的大小 -2- 一、实验目的 估测油酸分子的大小。 二、实验原理 1.利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜,如图所示。 2.将油酸分子看作球形,测出一定体积油酸溶液在水面上形成的 油膜面积。 3.用d= 计算出油膜的厚度(V为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的 体积,S为油膜面积),这个厚度就近似等于油酸分子的直径。 V S -3- 三、实验器材 盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、痱子 粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。 四、实验步骤 1.配制油酸酒精溶液:把1 mL的油酸溶于酒精中,制成200 mL的油 酸酒精溶液。 2.往浅盘中倒入约2 cm深
2、的水,然后将痱子粉(或石膏粉)均匀地 撒在水面上。 3.用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴油酸酒精溶液,使这些溶液 体积恰好为1 mL,算出每滴油酸酒精溶液所含油酸的体积V= mL。 4.用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴油酸酒精溶液,形成油膜。 1 200n -4- 5.待油酸薄膜形状稳定后,将一块较大的玻璃板盖在浅盘上,用彩 笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。 6.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,算出油酸薄膜的 面积S。 7.算出油酸薄膜的厚度 d=V S 。 五、误差分析 1.纯油酸体积的计算引起误差。 2.油膜面积的测量引起的误差主要有两个方面: (1)油膜形状的画线误差; (2
3、)数格子法本身是一种估算的方法,自然会带来误差。 -5- 六、注意事项 1.实验前,必须将所有的实验用具擦洗干净,实验时,吸取油酸、 酒精和油酸酒精溶液的滴管不能混用,否则会增大实验误差。 2.油酸酒精溶液中油酸与酒精的体积比以1200为宜。 3.浅盘里的水面离盘口面的距离应较小,并要水平放置,以便准确 地画出油酸薄膜的形状,画线时视线应与板面垂直。 4.油酸在水面上形成的薄膜先扩散后收缩,要在薄膜形状稳定后 再画轮廓。薄膜扩散后又收缩的原因有两个:一是水面受油酸滴冲 击凹陷后又恢复;二是酒精挥发后,薄膜回缩。 5.滴油酸溶液的滴口应在离水面1 cm之内,否则油酸薄膜难以形 成。实验前要注意滴
4、法的练习。 -6- 命题点一 命题点二 实验原理与操作实验原理与操作 例1(2017 黑龙江伊春市南岔区期中)在油膜法估测油酸分子的 大小实验中,有下列实验步骤: a.往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水,待水面稳定后将 适量的痱子粉均匀地撒在水面上。 b.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。 c.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。 d.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。 -7- 命题点一 命
5、题点二 e.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1 cm3的油酸溶于酒精,制成300 cm3的油酸酒精溶液;测得1 cm3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0.13 m2。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)dabec (2)510-10 解析:(2)根据实验原理可知,油酸分子直径为d= m510-10 m。 = 1 10-6 300 50 0.13 -8- 命题点一 命题点二 用油膜法估测分子大小的
6、思路 (1)理解分子模型,也就是理解油酸分子在水面上形成的薄膜厚度即 分子直径。 (2)明确溶质和溶剂的关系,正确求出纯油酸体积V。 (3)准确“数”出油膜的面积S。 (4)利用d= 求得分子直径。 V S -9- 命题点一 命题点二 数据处理与误差分析数据处理与误差分析 例2(2017 山东临沭县期中)油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油 酸酒精溶液中有油酸0.6 mL,现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液, 量筒中的溶液体积增加了1 mL,若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入 足够大盛水的浅盘中,由于酒精溶于水,油酸在水面展开,稳定后形 成的油膜的形状如图所示。每一小方格的边长为25 mm。
7、-10- 命题点一 命题点二 (1)这种估测方法是将每个油酸分子视为 模型,让油酸尽 可能地在水面上散开,则形成的油膜可视为 油膜,这 层油膜的厚度可视为油酸分子的 。图中油酸膜的面积为 m2;每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是 m3;根据上 述数据,估测出油酸分子的直径是 m。(结果保留两位有 效数字) (2)某同学在实验过程中,在距水面约2 cm的位置将一滴油酸酒精 溶液滴入水面形成油膜,实验时观察到,油膜的面积会先扩张后又 收缩了一些,这是为什么呢? 请写出你分析的原因: 。 -11- 命题点一 命题点二 答案:(1)球体 单分子 直径 4.510-2 1.210-11 2.710-
8、10 (2)水面受到落下油滴的冲击,先陷下后又恢复水平,因此油膜 的面积扩张;油酸酒精溶液中的酒精挥发,使液面收缩 解析:(1)油膜面积约占72小格,面积约为S=72252510-6 m2=4.510-2 m2,一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为 V= 1 50 0.6 1 000 10-6 m3=1.210-11 m3, 油酸分子的直径约等于油膜的厚度 d= = 1.210-11 4.510-2 m2.710-10 m。 (2)实验过程中除了按步骤进行操作,还要仔细观察实验现象,并 学会分析所观察到的现象。 -12- 命题点一 命题点二 进行数据处理防止出现以下四个方面的错误 (1)将油酸酒
9、精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算。 (2)计算油膜面积时,将不完整的方格作为完整方格处理。 (3)计算油酸膜面积时,只数了完整的方格数。 (4)计算分子直径时没有统一到国际单位。 -13- 1.(2017 陕西渭南一模)关于用“油膜法”估测分子大小的实验,下列 说法正确的是( ) A.单分子油膜的厚度被认为是油酸分子的直径 B.测量结果表明,分子直径的数量级是10-10 m C.实验时先将一滴油酸酒精溶液滴入水面,再把痱子粉撒在水面上 D.处理数据时将一滴油酸酒精溶液的体积除以油膜面积就算得油 酸分子的直径 E.实验时,先将1 cm3的油酸滴入300 cm3的纯酒精中,制成油酸酒精 溶液
10、,再取一滴该溶液滴在撒有痱子粉的水面上,测量所形成的油 膜面积 答案 解析 解析 关闭 实验时先将痱子粉撒在水面上,再把一滴油酸酒精溶液滴入水面,选项C错 误;处理数据时,先计算出一滴油酸酒精溶液中所含有的纯油酸体积,再将 该体积除以油膜面积就算得油酸分子的直径,选项D错误。 答案 解析 关闭 ABE -14- 2.(2017 山东济宁期末)测量分子大小的方法有很多,如油膜法、显 微法。 (1)在用油膜法估测分子大小的实验中,用移液管量取0.25 mL油酸, 倒入标注250 mL的容量瓶中,再加入酒精后得到250 mL的溶液。然 后用滴管吸取这种溶液,向小量筒中滴入100滴溶液,溶液的液面达
11、到量筒中1 mL的刻度,再用滴管取配好的油酸溶液,向撒有痱子粉 的盛水浅盘中滴下2滴溶液,在液面上形成油酸薄膜,待油膜稳定后, 放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜,如图甲所示。坐标格 的每个小正方形大小为2 cm2 cm。由图可以估算出油膜的面积 是 cm2,由此估算出油酸分子的直径是 m(保留 一位有效数字)。 -15- (2)图乙是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片。这个 量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.4310-8 m的 圆周而组成的,由此可以估算出铁原子的直径约为 m(结 果保留两位有效数字)。 -16- 答案:(1)256 810-10 (2)9.410-10 解析:(1)数油膜的正方形格数,大于半格的算一格,小于半格的舍去, 得到油膜的面积 S=642 cm 2 cm=256 cm2。溶液浓度为 1 1 000,每滴 溶液体积为 1 100 mL,2 滴溶液中所含油酸体积为 V=210 -5 cm3,油膜 厚度即油酸分子的直径是 d= 810-10 m。 (2)直径为 1.4310-8 m 的圆周周长为 l=d=4.510-8 m,可以估算出 铁原子的直径约为 d=4.510 -8 48 m=9.410-10 m。
