1、第4讲 实验：油膜法测分子直径 梳理基础强化训练 基础知识清单一、实验目的1估测油酸分子的大小2利用微小量的积累测量思想设计实验3利用近似计算的思想处理实验数据二、实验原理油酸的分子式为 C17H33COOH，它的一个分子可以看成由两部分组成：一部分是 C17H33，另一部分是COOH.其中COOH对水有很强的亲和力，当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，如下图所示，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水中并很快挥发，在水面上形成如图所示形状的一层纯油酸薄膜如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，即可算出油酸分子的大小用 V 表示一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积，用 S 表示单分
2、子油膜的面积，用 d 表示分子的直径，则 dVS.三、实验器材盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉、油酸酒精溶液、量筒、彩笔四、实验步骤1用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以免给实验带来误差2配制油酸酒精溶液，取油酸 1 mL，注入 500 mL 的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到 500 mL 刻度线为止，摇动容量瓶，使油酸充分在酒精中溶解，这样就得到了 500 mL 含 1 mL 纯油酸的油酸酒精溶液3用注射器或滴管将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积 Vn时的滴数 n.4根据 V0Vnn 算出每滴油酸酒精溶液的体积
3、 V0.5向浅盘里倒入约 2 cm 深的水，并将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上6用注射器或滴管将一滴油酸酒精溶液滴在水面上7待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板(或有机玻璃板)放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上8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(求面积时以坐标纸上边长为 1 cm 的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个)9根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积 V，并代入公式 dVS算出油酸薄膜的厚度 d.10重复以上实验步骤多测几次油酸薄膜厚度，并求平均值，即为油酸分子的大小五、数据处理根据上面记录
4、的数据，完成以下表格内容实验次数量筒内增加 1 mL溶液时的滴数轮廓内的小格子数轮廓面积 S12实验次数一滴纯油酸的体积 V分子的大小(m)平均值12六、注意事项及误差分析1注射器针头高出水面的高度应在 1 cm 之内，当针头靠水面很近(油酸未滴下之前)时，会发现针头下方的粉层已被排开，这是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验效果2待测油膜面扩散后又收缩，要在油膜面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3当重做实验时，将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，并用脱脂棉擦去再用清水冲洗，这样做可保持盘的清洁4撒粉
5、方法一、若用布包或海绵弹洒石膏粉，使稀稀落落，似有似无的粉粒基本布满浅盘水面为合适；方法二、若用实验器材所配有的筛子弹放石膏粉，星星点点的粉不能布满水面，约布满水面面积的三分之二为合适5操作不当的后果：一、撒粉量过多，粉膜太厚，滴油酸溶液液滴时，油酸分子无法扩散，形成小圆油膜斑；粉膜较厚，滴油酸溶液液滴时，粉膜被“排开”后，没有收拢的现象，所形成油膜面积呈裂开锯齿状二、撒粉量过少，粉膜过薄，不能形成稳定的油膜面积 基础随堂训练1在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：在边长约为 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
6、配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，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：上述步骤中，正确的顺序是_(填写步骤前面的数字)解析“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：配制油酸酒精溶液(教师完成，记下配制比例)测定一滴油酸酒精溶液的体积 V0VN(题中的)准备浅水盘()形成油膜()描绘油膜边缘()测量油膜面积()计算分子直径()答案
7、 2某学生在用油膜法估测分子直径实验中，计算结果明显偏大，可能是由于()A油酸未完全散开B油酸中含有大量酒精C计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格D求每滴溶液中纯油酸的体积时，1 mL 的溶液的滴数误多记了 10 滴解析 计算油酸分子直径时要用到 dVS，油酸未完全散开，S 偏小，故直径偏大，A 项正确；计算时利用的是纯油酸的体积，如果含有大量的酒精，则油酸的实际体积偏小，则直径偏小，B项错误；计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S 偏小，故直径偏大，C 项正确；求每滴体积时，1 mL 的溶液的滴数误多记了 10 滴，由 V0Vnn 可知，体积偏小，则直径偏小，D 项错误 答案 AC3在
8、做“用油膜法估测分子大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每 1 000 mL 溶液中有纯油酸 1 mL，用注射器测得 1 mL 上述溶液有 200 滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为 1 cm，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是_ mL，油膜的面积是_ cm2.根据上述数据，估测出油酸分子的直径是_ nm.解析 1 滴油酸酒精溶液中含油酸的体积 V12001 000mL5106 mL；由于每格边长为 1 cm，则每一格就是 1 cm2，估算油膜面积以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，四舍五入，查出格
9、数为 125 格，则油酸薄膜面积为 S125 格 1 cm2125 cm2；分子直径为 dVS5106106125104 m41010 m0.4 nm.答案 5106 125 0.44在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，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 计算步骤：先计算一滴油酸酒精溶液中油酸的体积一滴油酸酒精溶液的体积配制比例110650 1300，最后计算分子直径110650 1300 10.13 m51010 m.答案 510105某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量 M0.283 kgmol1，密度0.895103 kgm3.若 100 滴油酸的体积为 1 mL，则 1 滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少？(取 NA6.02 1023 mol1，球的体积 V 与直径 D 的关系为 V16 D3，结果保留一位有效数字)解析 一个油酸分子的体积 V MNA 由球的体积与直径的关系得分子直径 D36MNA 最大面积 S1108 m3D 代入数据解得 S10 m2 答案 10 m2
