1、实验十二 用油膜法估测分子的直径一、实验目的1估测油酸分子的大小2学习间接测量微观量的原理和方法二、实验原理利用油酸的酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜(如右图所示)，将油酸分子看做球形，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用dV/S计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸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取 1 毫升(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成 200 毫升的油酸酒精溶液2用滴管(或注射器)向量筒中滴入 n 滴配制好的油酸酒精溶液，使这些溶液
2、的体积恰好为 1 mL，算出每滴油酸酒精溶液的体积 V01n mL.3往边长约为 30 cm40 cm 的浅盘中倒入约 2 cm 深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上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开，形成单分子油膜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7据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，据一滴油酸的体积V和薄膜的面积S，算出油酸薄膜的厚度d VS，即为油酸分子的直径比较算出的分子直径，看其数量级(单位为m)是否为
3、1010，若不是1010需重做实验五、数据处理根据上面记录的数据，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、误差分析1纯油酸体积的计算误差2油膜面积的测量误差主要是：(1)油膜形状的画线误差；(2)数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差七、注意事项1油酸酒精溶液的浓度应小于11 000为宜2痱子粉的用量不要太大，否则不易成功3测 1 滴油酸酒精溶液的体积时，滴入量筒中的油酸酒精溶液的体积应为整毫升数，应多滴几毫升，数出对应的滴数，这样求平均值误差较小4浅盘里水离盘口面的距离应较小，并要水平放
4、置，以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直5要待油膜形状稳定后，再画轮廓6利用坐标纸求油膜面积时，以边长 1 cm 的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，不足半格的舍去，大于半格的算一格7做完实验后，把水从盘的一侧边缘倒出，并用少量酒精清洗，然后用脱脂棉擦去，最后用水冲洗，以保持盘的清洁八、实验改进在做本实验时，把痱子粉均匀撒在水面上是很关键的一步，在实际操作时常撒的不均匀或撒多，因痱子粉溶于水不能搅拌，只好重做在实际应用中，可用印刷碳粉代替痱子粉，因为印刷碳粉不溶于水且漂浮在水面上，若学生撒的太多，可将水和碳粉一起倒出，然后用玻璃棒搅拌，直至碳粉在水面薄且均匀，若学生撒的不均匀，
5、可直接用玻璃棒搅拌均匀实验原理和实验步骤例1 利用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有：浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1 mL的量筒、盛有适量清水的4550 cm2浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸(1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C.A用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1 mL油酸酒精溶液时的滴数NB将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，从低处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止，记下滴入的滴数nC_D将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐
6、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，算出油酸薄膜的面积S(2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的直径_(单位：cm)解析 本题考查油膜法测油酸分子直径的步骤及数据处理方法(1)将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上(2)每滴油酸酒精溶液的体积为1N cm3n滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为V1N n0.05%cm3所以单个油酸分子的直径为VSn0.05%NS.答案(1)见解析(2)n0.05%NS例2(2012年台州模拟)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
7、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，图中正方形方格的边长为1 cm，试求：(1)油酸膜的面积是_ 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？_实验数据的处理解析(1)求油膜面积时，先数出“整”方格的个数，对剩余小方格的处理方法是：不足半格的舍去，多于半格的记为一格，数一下共有113115格；一个小方格的面积S0L21cm2，所以面积S(113115)1cm2(113115)cm2.(2)一滴纯油酸的体积V 0.61 000 180 mL7.51012 m3油酸分子直径dVS7.51012113115104 m(6.510106.61010)m答案(1)113115都对(2)6.510106.61010都对(3)这样做的目的是为了让油膜在水平面上形成单分子油膜
