1、实验13：用油膜法估测分子大小一、实验目的1体会通过测量宏观量估算微观量的方法。2学习一种估测分子大小的数量级的方法。二、实验原理实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子直径的大小。油酸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，油酸就会在水面上散开，其中的酒精溶于水，油酸在水面上形成如图甲所示形状的一层纯油酸单分子薄膜。如图乙所示，实验中如果测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，即d。三、实验器材1油酸酒精溶液若干毫升，体积配比为1200。2注射器或滴管1支。3量筒1个。4浅盘1个，规格为30 cm40 cm。5带方格的透明
2、塑料盖板1块，面积大于30 cm40 cm。6彩色水笔1支。7痱子粉(或石膏粉)1盒。8清水若干升。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V0 mL。4用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴油酸酒精溶液，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
3、坐标纸上，算出油酸薄膜的面积。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，不足半个的舍去，多于半个的算一个。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，根据一滴油酸的体积V和其形成的薄膜的面积S，算出油酸薄膜的厚度d，即为油酸分子的大小。比较算出的分子大小，看其数量级是否为1010 m。五、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、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，否则油酸薄膜难于形成。实验前要注意训练好滴法。命题研究一、实验原理和步骤【题例1】 “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
5、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)解题要点：命题研究二、实验数据的处理【题例2】 在做“用油膜法估测分子大小”的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每104
6、mL溶液中有6 mL油酸。用注射器测得1 mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为1 cm，试求：(1)油酸膜的面积；(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积；(3)油酸分子的直径。解题要点：规律总结解决用油膜法估测分子的大小实验问题的关键是要理解分子模型，也就是理解油酸分子在水面上形成的薄膜的厚度即分子直径。数油膜面积对应的格子数时，完整的算一个，不完整的大于等于半格的算一个，不到半格的舍去。1某学生在“用油膜法估测分子大小”的实验中，计算结果明显
7、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，所有不足一格的方格按一格计算D求每滴体积时，1 mL溶液的滴数多记了10滴2某油剂的密度为8102 kg/m3 ，取这种油剂0.8 g滴在水面上，最后形成的油膜的最大面积约为( )A1010 m2 B104 m2C1010 cm2 D104 cm23关于将油膜形状画在玻璃板上的步骤，下列说法正确的是( )A滴上油酸后在油膜扩散到最大面积时画B滴上油酸后等油酸形状稳定后尽快画C等的时间越长越好D随便什么时候画都行4在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，现有按体积比为nm配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个盛有约2 c
8、m深水的浅盘，一支滴管，一个量筒。请补充下述估测分子大小的实验步骤：(1)_(需测量的物理量自己用字母表示。)(2)用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，等油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图所示。(已知坐标纸上每个小方格面积为S，求油膜面积时半个以上方格面积记为S，不足半个的舍去)则油膜面积为_。(3)估算油酸分子直径的表达式为d_。参考答案考向探究突破【题例1】 答案：(1)(2)51010解析：(1)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，按题目所给的实验步骤合理的顺序为(2)1滴油酸酒精溶液含油酸的体积V cm3104 cm31010 m3，油酸分子的直径约为d m51010 m。
9、【题例2】 答案：(1)129 cm2(2)8106 mL(3)6.21010 m解析：(1)根据图形，数得格子数为129个，那么油膜面积是S1291 cm2129 cm2。(2)根据已知条件可知，1 mL溶液中有75滴，1滴溶液的体积是 mL。又已知每104 mL溶液中有纯油酸6 mL，一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是V mL8106 mL。(3)油酸分子的直径为d cm6.21010 m。演练巩固提升1A解析：如果油酸未完全散开，形成的油膜的厚度大于分子直径，结果会偏大。油酸中含有的酒精会很快挥发或溶于水，酒精有助于形成单分子膜，使测量更准确。如果舍去了所有不足一格的方格，油膜的面积变小，
10、由d计算出的直径偏大。滴数多记了10滴，会使每滴的体积减小，由d计算出的直径偏小。2B解析：S m21104 m2，故选项B正确。3B解析：油酸酒精溶液在滴入水中后由于表面张力的作用会扩散，刚开始时由于油膜中有酒精，所以面积较大，酒精溶于水后会很快挥发，油膜面积又会缩小，此后有一段时间，油膜形状处于稳定状态，测油膜面积应该在这段时间内测，所以A错，B对；如果等的时间过长，则油膜的形状会发生变化，痱子粉所形成的包围圈会逐渐破裂，无法再测，所以C、D错。4答案：(1)见解析(2)8S(3)解析：(1)用滴管向量筒内加注N滴油酸酒精溶液，读其体积V。(2)利用补偿法，可查得面积为8S。(3)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V，油膜面积S8S，由d，得d。5答案：1101 m2解析：一个油酸分子的体积V由球的体积与直径的关系得分子直径D最大面积S，解得S1101 m2。