1、第一章 分子动理论第二节 测量分子的大小一、实验目的1知道本实验的原理及所需的器材，了解实验注意的事项2会正确测出一滴油酸酒精溶液中油酸的体积及形成油膜的面积3会计算分子的大小，处理好实验数据4领会本实验方法构思的特点，理解间接测量微观量的思想二、实验原理通过测量某些宏观量的数值来估算分子的大小，油膜法是粗测分子大小的一种方法，一般选油酸(密度小于水，浮在水面)，油酸分子式 C17H33COOH，它的构成羧基COOH，对水具有很强的亲和力，另一部分 C17H33对水没有亲和力而浮在水面，因此油酸分子会一个个地直立在水面上形成单分子油膜，如图甲所示将油酸分子视为紧密排列的小球，若测出一定体积的油
2、酸体积及在水面上形成的单分子油膜面积，即可用 DVS估算出油酸分子的直径大小，如图乙所示图甲图乙三、实验器材序号器材名称备注1已稀释的油酸若干毫升体积配比为12002浅盘1只30 cm40 cm3注射器(或滴管)1支4带方格的透明塑料盖板1块5量筒1个6彩色水笔1支7痱子粉(或石膏粉)带纱网或粉扑一、实验步骤1配制油酸酒精溶液，体积配比已知2用注射器或滴管将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积(如 1 mL)时的滴数 N，由此求出一滴油酸酒精溶液的平均体积 V.3在水平放置的浅盘中倒入约 2 cm 深的水，用纱网(或粉扑)将适量痱子粉轻轻撒在水面上4在水面上用滴管滴一滴油酸
3、酒精溶液当油层不再扩散，形状稳定时，就近似形成单分子油膜5将塑料盖板盖在浅盘上，用彩色水笔将油膜的形状描绘在塑料盖板上6估测油膜的面积 S(求面积时以坐标纸上边长为 1 cm 的正方形为单位，数出轮廓内正方形的个数，不足半格的舍去，多于半格的算一个)7根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积 V，根据油酸的体积 V 和油膜的面积 S，算出油酸分子的直径 D.8重复上述步骤，实验 23 次特别说明 油酸溶液需配制，记住浓度百分比撒粉滴油要均匀，算出油酸的体积放板描图算面积，计算直径数量级 二、数据处理1 一 滴 油 酸 溶 液 的 平 均 体 积-V N滴油酸溶液的体积N.2一滴溶液中
4、含纯油酸的体积 V-V 油酸酒精溶液的体积配比体积配比纯油酸体积溶液的体积.3油膜的面积 Sn1 cm2(n 为有效格数，小方格的边长为 1 cm)4分子直径 DVS(代入数据时注意统一单位)三、误差分析1油酸酒精溶液的实际浓度和理论值间存在偏差2一滴油酸酒精溶液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(即不足半格的舍去，多于半格的算一个)”计算获得的油膜面积与实际的油膜面积间存在偏差四、注意事项1油酸酒精溶液配制好后，不要长时间放置，以免浓度改变，产生误差油酸酒精溶液的浓度以小于11 000为宜2注射器针头(滴管)高
5、出水面的高度应在 1 cm 之内，当针头离水面很近(油酸未滴下之前)时，会发现针头下方的粉层已被排开，这是由于针头中的酒精挥发所致，不影响实验效果3待测油酸液面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓扩散后又收缩有两个原因：第一，水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复；第二，酒精挥发后液面收缩4当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦拭，再用清水冲洗，这样做可保持盘的清洁5从盘的中央加痱子粉，痱子粉自动扩散至均匀，这是以下两种因素所致：第一，加痱子粉后水的表面张力系数变小，水将粉粒拉开；第二，粉粒之间的排斥这样做比将痱子粉撒在水面上的效果好6本实验只要求估算分子
6、的大小，实验结果的数量级符合要求即可.类型一 油膜法测分子大小的实验步骤【典例 1】在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：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用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴在水面上，待薄膜形状稳定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
7、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 1 位有效数字)解析：(1)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先配制油酸酒精溶液，再往盘中倒入水，并撒痱子粉，然后用注射器将配好的溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定，再将玻璃板放于盘上，用彩笔描绘在玻璃板上，根据 DVS计算(2)一滴溶液中含油酸体积 V110650 1300 m3，故DVS51010 m.答案：(1)
8、(2)51010类型二 油膜法测分子的大小的注意事项【典例 2】(多选)下面哪些措施可以减小“用油膜法估测分子的大小”的实验的误差()A装在浅盘中的水用蒸馏水B向水中滴油酸酒精溶液液滴时，只要注射器针尖离水面近一些就可以，没有其他要求C在描绘油膜形状时，透明盖板要离水面近些D在油膜稳定后再描绘油膜的形状解析：蒸馏水中不含杂质，不对实验产生影响，因此A 选项正确在向水中滴油酸溶液液滴时，注射器针尖要尽量靠近水面，避免对水面产生太大的冲击如果液滴下落高度太大，对水面冲击太大，会形成爆炸式的、含有大锯齿形的油膜面，给测量造成困难同时，滴液滴时还要求滴在膜的中央，因此 B 选项错误在描绘油膜形状时，盖
9、板离水面近些便于描绘，C 选项正确同时还要注意：眼睛应在油膜的正上方，并使视线与油膜垂直；在描绘过程中要避免引起水面振动在油酸溶液滴入水中后，会发现油膜面积先增大、后减小的现象，这是因为油膜中的无水乙醇的溶解和蒸发需要时间，一般在大油膜形成后 12 s 的时间，就可以收缩成稳定的、面积较小的油膜，应在此时测量，D 选项正确 答案：ACD类型三 油膜法测分子的大小的数据处理【典例 3】在“用油膜法估测分子大小”实验中所用的油酸酒精溶液的浓度为 1 000 mL 溶液中有纯油酸0.6 mL，用注射器测得 1 mL 上述溶液为 80 滴，把 1 滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中每一小方格的边长为 1 cm，试求：(1)油酸薄膜的面积是_cm2.(2)实验测出油酸分子的直径是_m(结果保留两位有效数字)(3)实验中为什么要让油膜尽可能散开？_.解析：(1)舍去不足半格的，多于半格的算一格，数一下共有 114(113115)个；一个小方格的面积 S0L21 cm2，所以面积 S1141 cm2114 cm2.(2)一滴纯油酸的体积 V 0.61 000 180 mL7.51012 m3，油酸分子直径 DVS7.51012114104 m6.61010 m.(3)让油膜尽可能散开，是为了让油膜在水面上形成单分子油膜 答案：见解析
