实验用油膜法估测分子大小

实验⽤油膜法估测分⼦⼤⼩
实验:⽤油膜法估测分⼦⼤⼩
(⼀)实验⽬的
1.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;
2.计算分⼦的⼤⼩.
(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,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,⽤d=V/S计算出油膜的厚度.这个厚度就近似等于油酸分⼦的直径.（如图）
（三）实验器材
配制好的油酸酒精溶液、浅盘、痱⼦粉(或⽯膏粉)\,注射器\,量筒\,玻璃板\,彩笔\,铅笔\,坐标纸.
(四)实验步骤
1.测⼀滴油酸酒精溶液中油酸的体积
⽤注射器取出事先按⼀定⽐例配制好的油酸酒精溶液,缓缓推动活塞使溶液⼀滴⼀滴地滴⼊量筒,记下量筒内增加⼀定体积(如x mL）时的滴数n,算出⼀滴油酸酒精溶液的体积
V′=x
n
mL.
再根据油酸酒精溶液中油酸的体积⽐η,算出⼀滴油酸酒精溶液中油酸的体积V=V′η.
2.形成油膜
在浅盘中倒⼊约2 cm深的⽔,然后将痱⼦粉均匀地撒在⽔⾯上,再⽤注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴⼀滴在⽔⾯上,⼀会⼉就会在⽔⾯上形成⼀层形状不规则的油酸薄膜.
3.测油酸薄膜的⾯积
待油酸薄膜稳定后,将玻璃板平放在浅盘上,然后⽤彩笔将油膜的形状画在玻璃板上.
将画有油膜形状的玻璃板放在坐标纸上,数出油膜的格数,算出油膜的⾯积S(以坐标纸
上边长为1cm的正⽅形为单位,数轮廓内正⽅形个数时,不⾜半个的舍去,多于半个的算⼀个).
4.估算出油酸分⼦的⼤⼩
根据测出的⼀滴油酸酒精溶液⾥油酸分⼦的体积V和油酸薄膜的⾯积S,可求出油膜的厚度l,则l可看作油酸分⼦的直径d.
即d=l=V
S
.
解题技法
技法讲解
⽤油膜法测定分⼦⼤⼩，是利⽤简化模型把分⼦看做了⼩球,实际上,分⼦有着复杂的内部结构,并不是真的是⼩球,⼩球是其理想化的模型,这是研究物理问题的重要思想⽅法.即将复杂的物理过程\,物理现象中最本质\,具有共性的东西抽象出来,将其理想化\,模型化,略去其次要因素和条件,研究其基本规律,但在运⽤时要注意其规律的适⽤范围和运⽤前提.
典例剖析
例1⽤油膜法测分⼦⼤⼩时要满⾜的理想化的条件是（）
A.把在⽔⾯上尽可能充分散开的油膜视为单分⼦油膜
B.把形成单分⼦油膜的分⼦看作紧密排列的球形分⼦
C.将油膜视为单分⼦油膜,但需考虑分⼦间隙
D.将单分⼦视为⽴⽅体模型
⼆、数据处理⽅法
技法讲解
（1）油酸体积的计算
如果知道油酸酒精溶液浓度为P，测量出N滴油酸酒精溶液的体积为V，那么1滴油酸酒精溶液中含有的油酸体积为V.
V=VP
N
×10-6m3
（2）数格⼦的⽅法
这是估测不规则形状⾯积的⼀种⽅法：将⼀玻璃板放在不规则⾯积的上⽅，在玻璃板上
画出不规则图形的轮廓，然后将其放在坐标纸上，数出不规则图形的轮廓包围的⽅格数.计算⽅格数时，不⾜半个格⼦的舍去，多于半个格⼦的算⼀个，⽅格边长的单位越⼩，这种⽅法求出的⾯积越精确.
典例剖析
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 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）油酸膜的⾯积是多少 cm2?
（2）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？
（3）按以上实验数据估测出油膜分⼦的直径.
技法讲解
(1)选⽤的浅⽔盘各处的⾼度应均匀，⽽且⽔盘应⽔平放置(可从盘的边缘各处离⽔⾯⾼度是否⼀样看出)；⽔盘也不宜太⾼，略⾼于⽔⾯为宜，以使盘上的玻璃⽚尽可能地接近⽔⾯⼜不接触⽔⾯，这样描绘出的油酸膜轮廓就⽐较准确.描画油酸膜轮廓时，眼睛视线应通过所画之处⽽垂直于玻璃⽚.
(2)油酸溶液配制时间不能过长，否则浓度改变，实验误差太⼤．
(3)为了使滴到⽔⾯的油酸尽量少，除了把油酸稀释外，应尽量选⽤出⼝特别细的注射器或滴管，最好使⽤滴下100滴以上溶液才有1 mL体积的滴管.
(4)向⽔⾯滴下酒精油酸溶液时，注意使滴管垂直于⽔⾯，管⼝靠近⽔⾯，轻轻地滴下，就能得到油层不再扩散，形成边缘圆滑的油膜.
典例剖析
例3下⾯是某同学在⽤油膜法测分⼦⼤⼩的实验过程中的⼀些操作其中正确的是（）
A.在⽔盘中洒上痱⼦粉后，⽤滴管把⼀滴油酸滴⼊⽔盘中
B.滴⼊油酸时注射针头离⽔⾯约10cm⾼
C.向⽔盘中加⽔时⼀直加到⽔平⾯接近⽔盘边缘
D.⽔盘中加⼊⽔后⽴即洒上痱⼦粉，并⽴即滴上油酸酒精溶液
随堂训练
1.某油剂的密度为8×102kg/m3，取这种油剂0.8g滴在⽔⾯上，最后形成的油膜最⼤的⾯积约为（）
A.10-10m2
B.104m2
C.1010cm2
D.104cm2
2.在粗测油酸分⼦⼤⼩的实验中，具体操作如下：
A.取油酸1.00 mL注⼊250 mL的容量瓶内，然后向瓶中加⼊酒精，直到液⾯达到250 mL 的刻度线为⽌.摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸的酒精溶液.
B.⽤滴管吸取制得的溶液逐滴滴⼊量筒中，记录滴⼊溶液的滴数，直到量筒达到1.00 mL 为⽌，共滴了100 滴.
C.在⽔盘内注⼊蒸馏⽔，静置后⽤滴管吸取油酸的酒精溶液，轻轻地向⽔⾯滴⼀滴溶液，酒精挥发后油酸在⽔⾯上尽可能地散开，形成⼀层油膜.
D.测得油膜⾯积为3.60×102cm2.
利⽤数据可求得油酸分⼦的直径约为_______m.（计算结果保留两位有效数字）.
3.在⽤“油膜法”估测分⼦的⼤⼩的实验中，实验简要步骤如下：
A.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的⽅格数（不⾜半个的舍去，多于半个的算⼀个），再根据⽅格的边长求出油膜的⾯积S.
B.将⼀滴酒精油酸溶液滴在⽔⾯上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，⽤彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上
C.⽤浅盘装⼊约2 cm深的⽔，然后将痱⼦粉或⽯膏粉均匀地撒在⽔⾯上
D.⽤公式d=V/s，求出薄膜厚度，即油酸分⼦的⼤⼩
E.根据酒精油酸溶液的浓度，算出⼀滴溶液中纯油酸的体积V
F.⽤注射器或滴管把事先配制好的酒精油酸溶液⼀滴⼀滴地滴⼊量筒，记下量筒内增加⼀定体积时的滴数.
上述实验步骤的合理顺序是__________
4.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0.1ml的量筒\,盛有适量清⽔的45×50cm2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N
B.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n
C.___________________________________________________
D.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,以坐标纸上边长为1cm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⼤⼩________(单位:cm)
5.某同学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.求每滴体积时,1 mL的溶液的滴数误多记了10滴
6.（1）⽤油膜法估测分⼦⼤⼩的实验，两个前提假设是
①____________________________________________；
②____________________________________________.
（2）实验中，若配制的油酸酒精溶液的浓度为n，⼀滴溶液的体积为V，实验中描绘出的油酸薄膜的⾯积为S，则估算出油酸分⼦的直径为______________.
7.利⽤单分⼦油膜法可以粗略测定分⼦的⼤⼩和阿伏加德罗常数.如果已知体积为V的⼀滴油在⽔⾯上散开形成的⾯积为S，求这种油分⼦的直径的表达式；如果这种油的摩尔质量为M，密度为ρ，再写出阿伏加德罗常数的表达式。