实验:用油膜法估测分子的大小
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′=xnmL.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=VS.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=VPN×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.10-10m2B.104m2C.1010cm2D.104cm22.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VF.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。
实验12:用油膜法估测油分子的大小
V 答案】 【答案】 d = S
6 MS 3 NA = ρ πV 3
ρ
则NA
V0 M ρ 6MS 3 = = 。 3 = πV V分 ρπV 3 6S 3
【解析】本题明确告诉我们油膜已充分展开形成单分子油膜,因 解析】本题明确告诉我们油膜已充分展开形成单分子油膜, 此油膜的厚度即为油分子的直径。仍需注意的是: 此油膜的厚度即为油分子的直径。仍需注意的是:油分子的微观结构 模型化”为紧密排列式。设油分子的直径为d, = 被“模型化”为紧密排列式。设油分子的直径为 ,则d=V/S。阿伏 加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁, 加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁,设一个油分子的 质量为m,一个油分子的体积为V 质量为 ,一个油分子的体积为 分,则阿伏加德罗常数为A = M = V 0 N m V分 是油的摩尔体积。 ,V0是油的摩尔体积。 3 3 由于 V 分 = π d = π V 3 , V 0 = M
三、实验器材 油酸、酒精、浅盘、痱子粉(石膏粉 量筒(两个 滴管(或注射器 石膏粉)、 两个)、 或注射器)、 油酸、酒精、浅盘、痱子粉 石膏粉 、量筒 两个 、滴管 或注射器 、 大玻璃板、彩笔、坐标纸。 大玻璃板、彩笔、坐标纸。 四、实验步骤 1.配制油酸酒精溶液。取1mL(1cm3)的油酸溶于酒精中,制成 配制油酸酒精溶液。 的油酸溶于酒精中, 配制油酸酒精溶液 的油酸溶于酒精中 制成200mL的油 的油 酸酒精溶液。 酸酒精溶液。 2.往边长约为 往边长约为30cm~40cm的浅盘中倒入约 cm深的水,然后将痱子粉或石 的浅盘中倒入约2 深的水, 往边长约为 的浅盘中倒入约 深的水 膏粉薄而均匀地撒在水面上。 膏粉薄而均匀地撒在水面上。 3.用滴管 或注射器 向量筒中滴入几滴油酸酒精溶液,使这些溶液的 用滴管(或注射器 向量筒中滴入几滴油酸酒精溶液, 用滴管 或注射器)向量筒中滴入几滴油酸酒精溶液 体积恰好为1mL,算出每滴油酸酒精溶液所含的油酸体积V0= ,算出每滴油酸酒精溶液所含的油酸体积 体积恰好为
实验-用油膜法估测分子大小
用油膜法估测分子的大小实验目的:学会用油膜法估测分子的大小实验器材:①注射器或滴管 ②事先配制好的油酸酒精溶液 ③量筒④盛有清水的浅盘 ⑤痱子粉⑥玻璃板⑦坐标纸实验原理:如果分子直径为d ,油滴体积是V ,油膜面积为S ,则d=V /S ,测出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V ,测出油膜的面积S ,估算出分子直径的数量级。
实验步骤1.用注射器或滴管将老师事先配制好的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1mL )时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积,然后再按油酸酒精溶液的浓度计算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V 。
2.往边长约为30—40cm 的浅盘里倒入约2cm 深的水,待水稳定后,将适量痱子粉均匀地洒在水面上。
3.用注射器或滴管将老师事先配制好的油酸酒精溶液滴在水面上一滴,形成如图1—1所示的形状,待油酸薄膜的性状稳定后,将准备好的玻璃板放在浅盘上,(注意玻璃板不能与油膜接触)然后将油膜的形状用彩笔描在玻璃板上。
4.将画有油膜轮廓的玻璃板正确的放在坐标纸上,计算出油膜的面积S ,求面积时以坐标纸上边长为1cn 的正方形为单位,计算出正方形的个数,不足半个的舍去,多于半个的算一个,5.根据纯油酸的体积V 和油酸的面积S 可计算出油酸薄膜的厚度SV l,即油酸分子的大小。
注意事项1.油酸酒精溶液的浓度以小于l‰为宜。
2.油酸酒精溶液的液滴要适当多一些。
3.每次实验时要让浅盘中的水稳定后再做。
4.痱子粉不宜撒得过厚,器具用后要清洗好。
实验纪录课堂练习1.油酸是一种脂肪酸,它的分子和水分子有很强的能力,当它浮在水面上形成一层油膜时,薄膜中只有一层分子,这样的一层油酸薄膜简称。
如果油酸分子可以大致看作球形,油膜的厚度就是分子的直径。
事先测出一滴油酸的体积V,再测出油膜的面积S,就可计算出油膜分子的直径d=。
油酸分子直径的数量级是m。
2.用注射器或滴管将老师事先配制好的溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内增加一定体积(如1mL)时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的,然后再按油酸酒精溶液的浓度,计算出一滴溶液中的体积V。
实验:用油膜法估测分子的大小(最新整理)
第1节 物体是由大量分子组成的第1课时 实验:用油膜法估测分子的大小◆学习目标定位1.理解此实验的原理.2.会利用油膜法计算分子的直径.一、实验目的1.用油膜法估测分子的大小.2.体会通过测量宏观量来测量微观量的方法.二、实验原理1.估测分子的大小通常采用油膜法取1 mL的油酸,并精确地测出它的体积,用无水酒精按1∶200的体积比稀释油酸,使油酸在酒精中充分溶解.用滴管提取1 mL稀释后的油酸,并测算出滴管中滴出一滴的体积.在盛水盘中装入约2 cm深的蒸馏水,为便于观测油膜的面积,可在水面上轻撒上一层痱子粉,在水盘中央滴一滴油酸酒精溶液,于是油酸在水面上迅速散开,到油膜面积不再扩大时,用一块玻璃盖在盘缘上描出油膜的轮廓图,如下图所示,把这块玻璃放在方格纸上,数出油膜所占的格数,然后计算出油膜的面积.于是油膜的厚度便可测算出来.(d=V S)2.油酸在水面上形成单分子层油膜油酸分子的一端对水有很强的亲和力,被吸引在水中,另一端对水没有亲和力,便冒出水面.油酸分子都是直立在水中的,单分子油膜的厚度等于油酸分子的长度.若把分子当成小球,油膜的厚度也就等于分子的直径,如图所示,其线度的数量级为10-10 m.一、实验目的用油膜法估测分子的大小.二、实验器材体积比为1∶200的油酸若干毫升、浅盘1个(30 cm ×40 cm)、滴管1支、带方格的透明塑料盖板1块、量筒1个、彩色水笔1支、痱子粉.三、实验原理把一滴油酸(事先测出其体积V )滴在水面上,在水面上形成油膜(一般认为此油膜是单分子油膜),如图所示.把分子看成球形,油膜的厚度就认为是油酸分子的直径d ,测出油膜面积S ,则分子直径d =.V S(1)油酸分子并不是球形的,但这里把它们当成球形处理,这是一种估算的方法.(2)油酸分子在水面是单层排列的,即单分子油膜.(3)忽略油酸分子之间的间隙,油酸分子是紧密排列的.(4)尽管用不同方法测量分子直径的结果有差异,但除一些高分子有机物外,一般测得的数量级一致,分子直径的数量级为10-10 m.(5)痱子粉(或细石膏粉)的作用:因为油酸薄膜是透明的,在水面上很难看清其边界,将痱子粉撒在水面上后,再滴1滴油酸酒精溶液,油酸立即在水面散开,形成一块薄油膜,薄油膜上没有痱子粉,边界处有痱子粉,这样就能清楚地看出油膜的边界,便于比较准确地测出薄油膜的面积.四、实验步骤1.在浅盘中倒入约2 cm 深的水,将痱子粉或细石膏粉均匀撒在水面上.2.取1毫升(1 cm 3)的油酸溶于酒精中,制成200毫升的油酸酒精溶液.3.用注射器往量筒中滴入1 mL 配制好的油酸酒精溶液(浓度已知),记下滴入的滴数n ,算出一滴油酸酒精溶液的体积.V 4.将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上.5.待油酸薄膜形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔画出油酸薄膜的形状.6.将玻璃板放在坐标纸上,算出油酸薄膜的面积S 或者玻璃板上有边长为1 cm 的方格的个数,通过数方格个数,算出油酸薄膜的面积S .计算方格数时,不足半个的舍去,多于半个的算一个.7.根据已配制好的油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V .8.计算油酸薄膜的厚度d =,即为油酸分子的直径.V S五、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.2.实验之前应练习好滴定方法,注射器针头高出水面的高度应在1 cm 之内.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,粉自动扩散至均匀,这样做比将粉撒在水面上的效果好.6.本实验只要求估算分子的大小,实验结果的数量级符合要求即可.六、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“填补法(即不足半格舍去,多于半格的算一格)”计算获得的油膜面积与实际的油膜面积间存在偏差. 在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中:(1)关于下列实验步骤:①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.②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.③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.④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.⑤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).(2)油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.6 mL,现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液,量筒中的溶液体积增加了1 mL,若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大盛水的浅盘中,由于酒精溶于水,油酸在水面展开,稳定后形成的油膜的形状如图所示.若每一小方格的边长为25 mm,试问:这种估测方法是让油酸尽可能地在水面上散开,则形成的油膜可视为油膜,这层油膜的厚度可视为油酸分子的.图中油酸膜的面积为m2;估测出油酸分子的直径是m(结果保留2位有效数字).【解析】 (1)“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为,将配制好的油酸酒精溶液,通过量筒测出1滴此溶液的体积.然后将1滴此溶液滴在有痱子粉的浅盘里的水面上,等待形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔描绘出油酸膜的形状,将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,按不足半个舍去,多于半个的算一个,统计出油酸薄膜的面积.则用1滴此溶液的体积乘以配制比例,再除以1滴此溶液的面积,恰好就是油酸分子的直径.分析可知,实验步骤为④①②⑤③.(2)让油酸尽可能地在水面上散开,则形成的油膜可视为单分子油膜,这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径.计算步骤为先计算1滴油酸酒精溶液中油酸的体积=1滴酒精油酸溶液的体积×配制比例,即V =× mL =1.2×10-11 m 3.0.61 000150计算油膜面积S =70×25×25 mm 2≈4.4×10-2 m 2.计算分子直径d ==≈2.7×10-10 m.V S 1.2×10-114.4×10-2【答案】 (1)④①②⑤③ (2)单分子 直径 4.4×10-2 2.7×10-10【方法总结】油膜法估测分子直径问题的解答技巧油膜法估测分子直径分三个过程:(1)获得一滴油酸酒精溶液,并由配制浓度求出其中所含纯油酸的体积V .(2)用数格子法(不足半个的舍去,多于半个的算一个,即“四舍五入”法)求出油膜面积S .(3)由公式d =计算结果.其中V 和S 的单位均采用国际单位制中的单位,V S即体积V 的单位是m 3,面积S 的单位是m 2. 在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,已知一滴溶液中油酸的体积为V ,配制的油酸溶液中纯油酸与溶液体积之比为1∶500,1 mL 油酸溶液50滴,那么一滴溶液的体积是 mL ,所以一滴溶液中油酸体积为V = cm 3.若实验中测得的结果如表所示,请根据所给数据填写空白处的数值,并与公认的油酸分子直径值d 0=5.12×10-10 m 作比较,并判断此实验是否符合数量级的要求.次数S /cm 2d =/×10-7 cm V S d 平均值153825453563解析:1滴溶液的体积V 溶液=mL ,150其中含油酸体积V =V 溶液=4×10-5 cm 3,1500据此算出3次测得的d 值分别为d 1≈7.43×10-8 cm ,d 2≈7.34×10-8 cm ,d 3≈7.10×10-8 cm ,其平均值==7.29×10-8 cm =7.29×10-10 m ,d d 1+d 2+d 33这与公认值的数量级相吻合,故本次估测数值符合数量级的要求.答案: 4×10-5 0.743 0.734 0.710 7.29×10-10 m 符合150 在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中,油酸酒精溶液的浓度为每104 mL 溶液中有纯油酸6 mL.用注射器量得1 mL 上述溶液中有50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,在玻璃板上描出油酸薄膜的轮廓,随后把玻璃板放在坐标纸上,其形状如图所示,坐标中正方形小方格的边长为20 mm.求:(1)油酸薄膜的面积是多少?(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少?(3)根据上述数据,估测出油酸分子的直径是多少?【解析】 (1)坐标纸中每个正方形小方格的面积S 0=20 mm ×20 mm =400 mm 2=4.0×10-4 m 2,按照数正方形小方格数目的原则,可数出正方形小方格数目为56个,则油酸薄膜的面积S =56×S 0=56×4.0×10-4 m 2=2.24×10-2 m 2.(2)1 mL 油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V 0=×1 mL =6×10-4 mL, 61041滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V =V 0=×6×10-4 mL =1.2×10-5 mL.150150(3)油酸分子的直径:d == m ≈5.4×10-10 m.V S 1.2×10-5×10-62.24×10-2【答案】 见解析【方法总结】数据处理的方法(1)一滴油酸溶液的平均体积为,V =.V N 滴油酸溶液的体积N(2)一滴油酸溶液中含纯油酸的体积为V ,V =×油酸溶液的体积比.V (体积比=纯油酸体积溶液的体积)(3)油膜的面积S =n ×1 cm 2(n 为有效格数,小方格的边长为1 cm).(4)分子直径d =(代入数据时注意单位的统一).V S 某同学用油膜法估测分子直径:(1)实验中用来盛水的浅圆盘直径为0.5 m ,要让油酸在水面上形成单分子油酸膜,滴到水面的油酸酒精溶液中纯油酸的体积的数量级不能大于m 3.(2)某同学测出分子直径后发现结果明显偏大,可能是由于.A .油酸中含有大量酒精B .计算油膜面积时,计入了所有不足一格的方格C .计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格(3)测出分子直径后,要测出阿伏加德罗常数,只需知道油滴的.A .摩尔质量B .摩尔体积C .体积D .密度解析:(1)用油膜法估测分子直径实验原理是让一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜,估算出油膜面积,从而求出分子直径.已知油分子直径的数量级为10-10 m.油酸的体积V=πR2·d=3.14×2×10-10 m3≈2×10-11 m3,故数量级为10-(0.52)11 m3.(2)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,则分子直径将偏小,A选项错误;计入了所有不足一格的方格,S将偏大,故得到的分子直径将偏小,B选项错误;计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格,S将偏小,故得到的分子直径将偏大,C选项正确.(3)根据油酸分子直径可以求出油酸分子的体积,只要知道了油酸的摩尔体积,由摩尔体积和油酸分子体积之比可以求1摩尔油酸所含有的油酸分子数目,即可以求出阿伏加德罗常数,B选项正确.答案:(1)10-11 (2)C (3)B1.(多选)“用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是( )A.将油酸形成的膜看成单分子油膜B.不考虑各油酸分子间的间隙C.考虑了各油酸分子间的间隙D.将油酸分子看成球形解析:实验中油酸的直径是用油酸的体积除以油膜的面积来计算,所以实验的科学依据是将油膜看成单分子油膜,不考虑油酸分子间的间隙,并把油酸分子看成球形,所以A、B、D正确,C错误.答案:ABD2.在“用油膜法估测分子的大小”实验中,实验老师已经配置好了油酸酒精溶液,该老师向1 mL油酸中加酒精,直至总量达到a mL,配制好的油酸酒精溶液置于容器中,还有一个盛有约2 cm深水的浅盘,一支滴管,一个量筒.(1)用滴管向量筒内加注b滴油酸酒精溶液,读其体积1 mL.则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为mL.(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 cm2,求油膜面积时,半个以上方格面积记为S cm2,不足半个舍去)则油膜面积为cm2.(3)估算油酸分子直径的表达式为d = cm.解析:(1)计算每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积,V =×= mL.1a 1b 1ab(2)估算油膜面积的方法是所围成的方格中,面积超过一半的按一个算,小于一半的舍去.方格数为115,油酸薄膜面积为S ′=115S cm 2.(3)“油膜法估测分子大小的实验”中,一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜,分子的直径d == cm.V S ′1115Sab 答案:(1) (2)115S (110S ~120S 均正确) (3)1ab 1115Sab3.下面介绍了两种测量分子大小的方法:(1)先用移液管量取0.30 mL 油酸,倒入标注300 mL 的容量瓶中,再加入酒精后得到300 mL 的溶液.然后用滴管吸取这种溶液,向小量筒中滴入200滴溶液,溶液的液面刚好达到量筒中1 mL 的刻度,再用滴管取配好的油酸溶液,向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下1滴溶液,在液面上形成油酸薄膜,待油膜稳定后,放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜,如图1所示.坐标格的正方形大小为1 cm ×1 cm.由图可以估算出油膜的面积是cm 2(保留2位有效数字),由此估算出油酸分子的直径是 m(保留1位有效数字).(2)如图2是用离子显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片.这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.45×10-8 m 的圆周而组成的.由此可以估算出铁原子的直径约为 m(保留2位有效数字).解析:(1)由图示油膜求出油膜的面积,油膜的面积S =64×1 cm ×1 cm =64 cm 2.根据题意求出1滴油酸溶液含纯油的体积V =1×mL ×=2×1012000.30 mL 300 mL-6 mL =5×10-6 cm 3求出油膜的厚度,即油酸分子的直径d ==≈8×10-8 cm =V S 5×10-6 cm 364 cm 28×10-10 m.(2)48个铁原子组成一个圆,圆的周长等于48个分子直径之和.铁原子的直径d ′===m ≈9.5×10-10 m.L n πd n 3.14×1.45×10-848答案:(1)64 8×10-10 (2)9.5×10-10。
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目的:1.了解油膜法估测分子大小的基本原理。
2.了解实验中所用到的实验仪器和工具。
3.掌握实验操作技能,正确记录实验数据。
4.通过实验,加深对分子大小的理解和认识。
实验原理:油膜法是一种通过油膜中溶质的扩散速度估测溶质分子大小的方法。
在实验中,需要将待测的分子溶解在油中,油膜内部增加了分子后,分子扩散过程中会受到油膜分子的阻碍,分子扩散速度变慢,因此我们可以根据分子在油膜中扩散的速度估测分子大小。
实验步骤:1.将待测的分子加入10毫升的正十二烷中,并将瓶口用瓶塞堵上,摇匀后静置5分钟,使其充分溶解。
2.准备一只100毫米的亚银镜、一张单色滤色片、一只小板底玻片、一只倒置显微镜和一只数显卡尺。
3.将亚银镜以45度角倾斜固定,用滤色片筛选透出红色光线,用显微镜将油滴在银镜上,使其均匀分布在银镜平面上,并用小玻璃棒轻轻拍平。
4.用注射器将油滴中心注入1微升的分子溶液,然后用小玻璃棒轻轻搅拌,使分子均匀分布在油膜中。
5.观察分子在油膜中的扩散情况,当分子移动到与一定距离时,用数显卡尺测量分子移动的距离。
6.分析实验结果并计算分子大小。
实验数据记录:实验时间:2021年5月13日待测分子:苯甲酸甲酯实验结果:实验中使用的亚银镜非常光滑,没有明显的划痕,而且颜色均匀。
通过实验操作,将待测的苯甲酸甲酯加入到正十二烷中。
在油滴形成后,用注射器注入了1微升的待测分子溶液,并在油膜中观察到溶解的分子扩散情况,并测量了分子移动的距离为1.2毫米。
通过计算,得到待测分子的直径大小为:分子大小= (2×扩散距离)/(扩散时间×下降系数)下降系数根据温度和油膜的粘性系数决定。
在本实验中,下降系数为0.98。
扩散时间可以通过测量每个分子通行相同的距离所需的时间来估算。
在本实验中,记录了5次数据,测量时间如下:第一次:4.0秒平均扩散时间为4.08秒。
因此,根据公式,我们可以得出待测分子的大小:分子大小= (2×1.2毫米)/(4.08秒×0.98) = 0.5928纳米通过油膜法估测分子大小实验,我们可以得出待测分子苯甲酸甲酯的大小为0.5928纳米。
【高中物理】实验:用油膜法估测油酸分子的大小
稀释后油酸的浓度降低,易于分散,使油酸分子尽可能少地在竖直方向 重叠,更容易形成一块单分子油膜。并且溶液滴入水中,酒精先溶于水, 很快挥发掉,最后在水面上形成一块纯油酸的单分子油膜。
3.真实的油酸分子是球形吗?如果不是为何要简化为球形?
分子并不是球形的,但为了研究的方便,把分子看做小球来处理,小球 其实就是分子的简化模型,有时候也把分子看成立方体来处理。在固体、 液体中认为它们是一个紧挨着一个。
感 谢 观 看
滴数N,算出一滴油酸酒精溶液的体积V。3.将一滴油酸酒精溶液滴在浅
盘的液面上。4.待油酸薄膜形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用水彩 笔画出油酸薄膜的形状。
5.将玻璃板放在坐标纸上,算出油酸薄膜的面积S;或者玻璃板上 有边长为1 cm的方格,则也可通过数方格数,算出油酸薄膜的面积S。 6.根据已配好的油酸酒精溶液的浓度,算出一滴油酸酒精溶液中纯油
3.实验中可以粗略地认为,油膜的厚度d等于 1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V与它在水面 上摊开的面积S之比,即d=S/V。
二、实验器材
酒精稀释的油酸、清水、量筒、浅盘、注射器、玻璃板、爽身粉、彩 色笔、坐标纸。
三、实验步骤1.在浅盘中倒入约2 cm深的水,将痱子粉均匀撒
在水面上。2.用注射器往小量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液,记下滴入的
酸的体积V。7.计算油酸薄膜的厚度d=S/V,即为油酸分子直径的大小。
问1:怎样计算一滴油酸精溶液中纯油酸的体积?
将上述计算得到的一滴油酸酒精溶液的体积再乘以溶液的体积比浓度即可
得到其中纯油酸的体积了。例如,上述溶液是将1mL的油酸用酒精稀释为
500mL的溶液,那么体积比浓度为 1 ,那么,一滴油酸酒精溶液中纯 500
实验:用油膜法估测分子的大小
实验十三用油膜法估测分子的大小1.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的大小。
当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时,油酸就在水面上散开,其中的酒精溶于水,并很快挥发,在水面上形成如图1甲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纯油酸的体积,用S表示单分子油膜的面积,用d表示分子的直径,如图乙所示,则d=错误!。
图12。
实验器材盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。
3。
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,取纯油酸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,使油酸充分溶解在酒精中,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V n时的滴数n。
(4)根据V0=错误!算出每滴油酸酒精溶液的体积V0。
(5)向浅盘里倒入约2 cm深的水,并将痱子粉或细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d =错误!算出油酸薄膜的厚度d.(10)重复以上实验步骤,多测几次油酸薄膜的厚度,并求平均值,即为油酸分子直径的大小。
1.数据处理根据上面记录的数据,完成以下表格内容。
学生实验:用油膜法估测油酸分子的大小
学生实验:用油膜法估测油酸分子的大小实验目的:1、掌握油膜法测定分子大小的原理和方法;2、通过实验了解油酸分子的大小。
实验原理:油膜法是通过观察不同分子在水下的不同离子强度下的表现情况来估测分子的大小的一种方法。
实验中运用的是直接观察法,即观察溶液表面是否形成了一层可见油膜。
如果溶液表面出现了油膜,那么说明分子间间距足够大,分子大小比水分子的大小大。
实验仪器设备:白瓷片、测量油酸和四氯化碳的容量和培枯片。
实验操作步骤:1、用四氯化碳浸泡几张洁净的白瓷片,使其表面有一层薄膜,然后将瓷片在空气中晾干。
2、在一张瓷片上描一个十字,正方形,表面积约为1.5×1.5cm2。
3、在另外一张瓷片上也描一个十字,此处涂上几滴油酸,然后再涂上一层四氯化碳膜,使其表面也有一层油膜。
4、将两张瓷片放到同一容器中的水中,分别分别在容器两端支撑,使瓷片碰不到容器底部和侧面,使其水平浮于水面上。
调整白瓷片和含油瓷片之间的距离,使它们互相接触,而两张瓷片之间恰好可以形成一层水薄膜来沟通。
5、慢慢地从白瓷片一侧注入水,直到在白瓷片的另一侧面积为1.5×1.5cm2的矩形跟前几乎完全湿透为止。
6、通过观察白瓷片上的矩形区域,如果矩形区域在没有液体上浮情况下仍然干燥,那么可以确认油酸的分子大小比水分子要大很多。
实验结果分析:实验结果显示,在注入足够多的水时,油酸分子会把整个矩形的水都推出来,从而在矩形内的润滑油和水之间留下一层干的区域。
这是由于油酸分子的大小,使它们可以形成一层分子堆叠,从而在水面形成一个可见的油膜。
实验结论:通过本实验得出结论,油膜法测定油酸分子的大小,其分子大小比水分子的大小要大很多。
油膜法估测分子的大小
油膜法估测分子的大小班别: 姓名: 学号: 物质是由大量分子组成的,分子体积极小(一般分子直径的数量级是10-10m )(1)实验:用油膜法估测分子大小——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的大小.实验中如果算出一定体积V 的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积S ,即可算出油酸分子的大小SV d .②注意事项:油酸酒精溶液配制后,不要长时间放置,以免改变浓度,产生误差;待测油酸面扩散后又收缩,要在稳定后再画轮廓;本实验只要求估算分子大小,实验结果的数量级符合要求(10-10m )即可.练习1. (多选题)用油膜法粗测分子直径实验的科学依据是( )(A )将油膜看成单分子油膜;(B )不考虑各油分子间的间隙;(C )考虑了各油分子间的间隙;(D )将油膜分子看成球形。
2. 在做“用油膜法估测分子直径的大小”的实验中,试验简要步骤如下: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,带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2cm 深的水,然后用痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上。
D .用公式d=VS 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 .用注射器或滴管将事先配置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。
上述试验步骤的合理顺序是 。
例 解:m d 10461071022511050011251---⨯=⨯⨯⨯⨯= 1 ABD 2 CFBAED。
1.2实验:用油膜法估测油酸分子的大小(解析版) (1)
1.2 实验:用油膜法估测油酸分子的大小知识点一、实验原理把1滴油酸酒精溶液滴在水面上,水面上会形成一层油膜,油膜是由单层油酸分子中的烃基C17H33-组成.把分子简化为球形处理,并认为它们紧密排布,测出油膜的厚度d,它就相当于分子的直径,即油酸分子的直径等于1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V与它在水面上摊开的面积S之比,如图所示.知识点二、实验器材配制好的一定浓度的油酸酒精溶液、浅盘、水、爽身粉(或细石膏粉)、注射器、烧杯、玻璃板、彩笔、坐标纸.知识点三、物理量的测量1.测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V.(1)配制一定浓度的油酸酒精溶液.(2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液,由注射器上的刻度读取该段溶液的总体积,再把它一滴一滴地滴入烧杯中,记下液滴的总滴数.(3)用它们的总体积除以总滴数,得到1滴油酸酒精溶液的体积.(4)根据溶液浓度计算其所含纯油酸的体积V.2.测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S.(1)在浅盘里盛上水,一只手捏住盛有爽身粉的布袋,另一只手拍打,将爽身粉均匀地撒在水面上.(2)用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液形成一块有轮廓的油膜.(3)待油膜形状稳定后,将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描下薄膜的形状.(4)根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格,计算轮廓范围内正方形的个数,不足半个的舍去,多于半个的算一个.(5)把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S .知识点四、数据分析1.用1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V 和该油膜面积S 计算出油膜厚度,即油酸分子的直径d =V S.2.除了一些有机物质的大分子外,多数分子大小的数量级为10-10m.知识点五、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,造成较大的实验误差. 2.实验前应注意检查浅盘是否干净,爽身粉(或细石膏粉)应均匀撒在水面上. 3.向水面滴油酸酒精溶液时,应靠近水面,不能离水面太高,否则油膜难以形成. 4.待测油酸薄膜扩散后又会收缩,要在油酸薄膜的形状稳定后再描轮廓. 5.计算轮廓范围内正方形的个数,不足半个的舍去,多于半个的算一个.[例题1] (2022秋•长宁区期末)在“用油膜法估测分子的大小”实验中,估测的物理量是( ) A .水分子的直径 B .油酸分子的直径 C .水分子的体积D .油酸分子的体积【解答】解:用油膜法估测分子的大小实验中将一滴油酸酒精溶液滴在水平面上形成油酸薄膜,将油酸分子看作球体,测量出油酸面积,计算出油酸体积,根据体积公式可计算出油酸分子直径,故实验估测的是油酸分子直径。
实验十六用油膜法估测分子的大小
计算油膜厚度
根据滴入的油酸溶液的体积和油膜的面积,计算出油膜 的厚度。
了解分子大小的测量方法
• 分子大小的测量方法有多种,如气体吸附法、沉降法、显微 镜法等。其中,油膜法是一种简单易行且精度较高的方法, 适用于估算小分子或大分子的直径。
02
实验原理
油膜法估测分子大小的原理
01
油膜法估测分子大小的结果可以为化学、生物学和 材料科学等领域的研究提供参考。
02
通过实验可以了解分子的大小和分布情况,进一步 探究分子的性质和行为。
03
实验结果可以用于指导材料制备、药物研发和工业 生产等领域,提高产品质量和性能。
对实验的改进和优化建议
01
针对实验结果的不确定性,可 以进一步优化实验条件,如控 制油酸浓度、滴数和温度等, 以提高实验精度。
05
实验结论
油膜法估测分子大小的实验结论
01
实验中通过油膜法估测出分子的大小,得出分子直径的平均值。
02
实验结果受到多种因素的影响,如油酸浓度、滴数、温度等,
需要控制实验条件以获得更准确的结果。
油膜法估测分子大小的方法具围。
对实验结果的实际意义和应用价值的认识
确保测量结果的准确性,以避免误差 传递。
测量油酸溶液滴在水平板上的体积
使用滴管将油酸溶液滴在水平板上,记录滴数和每滴的体积。 注意保持滴管干净,避免污染。
测量油酸薄膜的面积
将玻璃板放在坐标纸上,用盖玻片盖 住油酸薄膜,轻轻按压,使薄膜均匀 展开。
使用坐标纸测量薄膜的面积,注意精 确测量,避免误差。
对实验结果进行讨论和总结
讨论
通过实验,我们得到了油酸分子直径的测量结果为1.5纳米。这个结果与理论值相比有一定的偏差, 可能是由于实验过程中存在的误差所致。为了进一步提高实验结果的准确性,我们可以采取更精确的 测量方法和更严格的实验操作。
高中物理:用油膜法估测油酸分子的大小
高中物理:用油膜法估测油酸分子的大小【知识点的认识】用油膜法估测分子的大小1.实验原理利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜,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d=计算出油膜的厚度,其中V为一滴油酸溶液中所含油酸的体积,S为油膜面积,这个厚度就近似等于油酸分子的直径.2.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(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔.3.实验步骤(1)取1mL(1cm3)的油酸溶于酒精中,制成200mL的油酸酒精溶液.(2)往边长约为30~40cm的浅盘中倒入约2cm深的水,然后将痱子粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上.(3)用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液,使这些溶液的体积恰好为1mL,算出每滴油酸酒精溶液的体积V0=mL.(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=,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10﹣10,若不是10﹣10需重做实验.4.注意事项(1)油酸酒精溶液的浓度应小于.(2)痱子粉的用量不要太大,并从盘中央加入,使粉自动扩散至均匀.(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,以边长为1cm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,大于半个的算一个.5.误差分析(1)纯油酸体积的计算引起误差.(2)油膜面积的测量引起误差主要是有两个方面: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.【命题方向】常考题型是考查估测油酸分子大小的实验:选修3﹣3有以下说法:其中正确的是()A.“用油膜法估测分子的大小”实验中油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油酸膜的面积B.理想气体在体积不变的情况下,压强p与热力学温度T成正比C.气体分子的平均动能越大,气体的压强就越大D.物理性质各向同性的一定是非晶体E.液体的表面张力是由于液体分子间的相互作用引起的F.控制液面上方饱和汽的体积不变,升高温度,则达到动态平衡后该饱和汽的质量增大,密度增大,压强也增大G.让一小球沿碗的圆弧型内壁来回滚动,小球的运动是可逆过程.分析:在用油膜法估测分子的大小”实验中,我们做了些理想化处理,认为油酸分子之间无间隙,油酸膜为单层分子.压强p与热力学温度T成正比,必须是一定量的理想气体.温度是分子平均动能的量度.非晶体和多晶体是物理性质各向同性的.液体的表面张力是由于液体分子间的相互作用引起的.温度升高时,液体分子的平均动能增大,单位时间里从液面飞出的分子数增多,质量增大.在运动过程中有能量损失,为不可逆过程.解答:A、用油膜法估测分子的大小”实验中认为油酸分子之间无间隙,油酸膜为单层分子,所以可以认为油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油酸膜的面积,故A对.B、没有确保是一定质量的理想气体,压强p与热力学温度T不一定成正比,故B错.C、温度是气体分子平均动能的量度,气体分子的平均动能越大,温度越高,故C错.D、多晶体的物理性质各向同性,所以不一定是非晶体,也有可能是多晶体,故D错.E、液体间的作用力是由分子间的引力和斥力相互作用一起的,即分子作用力,故E对.F、温度升高时,液体分子的平均动能增大,单位时间里从液面飞出的分子数增多,所以达到动态平衡后该饱和汽的质量增大,密度增大,压强也增大,故F对.G、在运动过程中有能量损失,故为不可逆过程,故G错.故选AEF.点评:本题主要考查基本知识点,只要平时记住即可.【解题方法点拨】解决油膜法估测分子大小的思路(1)理解分子模型,也就是理解油酸分子在水面上形成的薄膜厚度即分子直径.(2)明确溶质和溶剂的关系,正确求出纯油酸体积V.(3)准确“数”出油膜的面积S.(4)利用d=,求得分子直径.。
实验13 用油膜法估测分子的大小
1.2×10-11 750×10-4
m=1.6×10-10m
A.对照实验原理:d=������������,可知某同学的计算结果偏大,可能是由于油酸
未完全散开,使测出的油膜面积偏小,d 偏大,故 A 正确。B.求每滴体
积时,1 mL 溶液的滴数多计了 10 滴,则求出的纯油酸的体积偏小,测
第十三章
实验13 用油膜法估测分子的大小
必备知识
关键能力
对应演练
-5-
六、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1∶200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.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,否则油酸薄膜难以形 成。实验前要注意滴法的练习。
(2)油膜的面积可从方格纸上得到,所围成的方格中,面积超过一半按 一个算,小于一半的舍去,图中共有 75 个方格,
故油膜面积为:S=75×2 cm×2 cm=300 cm2;
每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积
是:V=510×10-8×100.060m3=1.2×10-11m3;
油酸分子的直径:d=������������
������
绘油膜边缘(⑤)→测量油膜面积(③)→计算分子直径(③)
第十三章
实验13 用油膜法估测分子的大小
必备知识
关键能力
对应演练
专题 实验《用油膜法估测分子的大小》
【实验目的】(1)用油膜法估测分子的大小。
(2)加深对分子动理论基本内容的理解 (3)学会间接测量微观量的方法【实验原理】(1)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的大小。
(2)油酸的分子式为C 17H 33COOH ,它的一个分子可以看成由两部分组成:一部分是C 17H 33——,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,油酸就在水面上散开,其中的酒精溶于水并很快挥发,在水面上形成近似圆形的一层纯油酸薄膜,其中C 17H 33——一部分冒出水面而——COOH 部分留在水中,油酸分子直立在水面上,形成一个单分子油膜。
(3)单分子油膜法粗测分子直径的原理,类似于取一定量的小米,测出它的体积V ,然后把它平摊在桌面上,上下不重叠,一粒紧挨一粒,量出这些米粒占据桌面的面积S ,从而计算出米粒的直径。
(4)通过测出油滴的体积V 及油滴在液面上形成的单分子油膜面积S ,运用油酸滴入水面前后的总体积相等,测定分子直径SVd。
【实验器材】浅盘、痱子粉、注射器(或滴管)、量筒、坐标纸、玻璃纸、水彩笔(或钢笔)、事先配制好的油酸酒精溶液。
专题四 用油膜法估测分子的大小【实验步骤】①先在浅盘中倒入2~3cm深的水,将痱子粉或石膏粉均匀撒在水面上。
②用滴管将酒精油酸溶液逐滴滴入量筒至1ml,记下滴入的滴数n,算出一滴油酸溶液的体积V0/滴。
③待油酸薄膜形状稳定后,将玻板放在浅盘上,用水彩笔或钢笔画出油膜形状。
④将玻璃放在坐标纸上,算出油膜面积S;或通过数玻璃板上的方格数,算出油膜面积S。
⑤根据溶液浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V。
⑥用一滴纯油酸的体积V和薄膜面积S,即可计算出薄膜的厚度d = V/S。
【注意事项】(1)油酸酒精溶液配制后,不要长时间放置,以免改变浓度,产生误差。
油酸酒精溶液的浓度以小于l‰为宜。
(2)注射器针头高出水面的高度应在1cm之内,当针头靠近水面(油酸酒精溶液没滴下之前)时,会发现针头下方的痱子粉末层已被排开,这是由于针头中酒精挥发所致,不影响实验效果.(3)实验时针管(或滴管)在接近水面1cm左右滴油酸溶液,并且在液面稳定后,画下液面形状。
专题十三 实验十三:用油膜法估测分子的大小
1.原理与操作
2.注意事项 (1)实验准备:①油酸酒精溶液配制后不要长时间放置,以 免改变浓度,产生误差; ②实验之前要训练好滴法; (2)实验过程: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(油酸酒精溶液未滴下之前)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待测油酸面扩散后又收缩,要在稳定后再画 轮廓,扩散后又收缩有两个原因:一是水面受油酸液滴冲击凹
陷后又恢复,二是酒精挥发后液面收缩;③当重做实验时,水 从浅盘的一侧边缘倒出,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,这样可保持浅盘的 清洁;④从浅盘的中央加痱子粉,使粉自动扩散至均匀,这是 由于以下两种因素所致:第一,加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.这样做比粉撒在水面上 的实验效果好;
(3)下列说法不.能.作为油膜法粗略测定分子直径的实验基 础是________
A.油滴扩散为油膜时体积不变 B.油酸分子直径的数量级是10-10 m C.让油酸在水面上充分散开,形成单分子油膜 (4)实验中若油酸未完全散开,会导致计算分子直径的结果 ________(填“偏大”或“偏小”).
解析:(1)“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为:配 制酒精油酸溶液(教师完成,记下配制比例)→测定一滴酒精油 酸溶液的体积 v=NV(题中的④)→准备浅水盘(①)→形成油膜 (②)→描绘油膜边缘(⑤)→测量油膜面积(③)→计算分子直径 (③).
④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;
⑤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.
第2节 实验:用油膜法估测分子的大小
例2.某同学在用油膜法估测分子直径的实验中,计算
结果明显偏大,可能是由于( ADE)A.油酸未完全散
开B.油酸中含有大量酒精C.求每滴体积时,1 mL溶 液的滴数多数了几滴D.求每滴体积时,1 mL溶液的 滴数少数了几滴E.计算油膜面积时,舍去了所有不足 一格的方格
例3.在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中,有下列 实验步骤: ①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.
第2节 实验:用油膜法估测油酸分子的大小
思考:分子很小,如 何测量分子的大小呢?油膜法测分子直径第2 实验:用油膜法估测油酸分子的大小
油膜法测分子直径
将体积为V的油酸(C17H13COOH)滴到水面 上,使其均匀地、尽可能地散开成很薄的一层,
此时可以认为油酸分子一个挨一个紧密排成 一单层油膜,油膜的厚度就是单个分子的直径,
三、实验器材:油酸、__酒__精____、注射器或滴管、量筒、浅盘、 玻璃板、坐__标___纸___、彩笔、痱子粉或细石膏粉。
四、实验步骤
1.在浅盘中倒入约2 cm深的水,将痱子粉或细石膏粉均匀撒在水面上。
2.取1 mL(1 cm3)的油酸溶于酒精中,制成200 mL的__油__酸__酒___精_溶液。
思维拓展 用油膜法估测分子的大小时 (1)油酸分子的形状真的是球形吗?排列时会一个紧挨一个吗? (2)实验中为什么不直接用纯油酸而是用被稀释过的油酸酒精溶 液? (3)实验中为什么在水面上撒痱子粉(或细石膏粉)? (4)实验中可以采用什么方法测量油膜的面积?
例1. 某同学做“用油膜法估测分子的大小”的实验。
为0.2 m2. 由此可知油酸分子大约为多少?
解:一滴油酸酒精溶液含油酸体积:
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实验十三 用油膜法估测分子的大小1.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的大小.当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时,油酸就在水面上散开,其中的酒精溶于水,并很快挥发,在水面上形成如图1甲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纯油酸的体积,用S 表示单分子油膜的面积,用d 表示分子的直径,如图乙所示,则d =VS.图12.实验器材盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔. 3.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,取纯油酸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,使油酸充分溶解在酒精中,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V n 时的滴数n .(4)根据V 0=V nn算出每滴油酸酒精溶液的体积V 0.(5)向浅盘里倒入约2 cm 深的水,并将痱子粉或细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d=VS算出油酸薄膜的厚度d.(10)重复以上实验步骤,多测几次油酸薄膜的厚度,并求平均值,即为油酸分子直径的大小.1.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S1 2 3 4实验次数一滴纯油酸的体积V分子的大小(m)平均值12342.注意事项(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,这是针头中酒精挥发所致,不影响实验效果.(2)待测油酸薄膜扩散后又会收缩,要在油酸薄膜的形状稳定后再画轮廓.扩散后又收缩有两个原因:①水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复;②酒精挥发后液面收缩.(3)当重做实验时,将水从浅盘的一侧边缘倒出,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,这样做可保持浅盘的清洁.(4)本实验只要求估测分子的大小,实验结果的数量级符合要求即可.命题点一教材原型实验例1在“用油膜法估测分子的大小”实验中,(1)(多选)该实验中的理想化假设是()A.将油膜看成单分子层油膜B.不考虑各油酸分子间的间隙C.不考虑各油酸分子间的相互作用力D.将油酸分子看成球形(2)实验中使用到油酸酒精溶液,其中酒精溶液的作用是()A.可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓B.对油酸溶液起到稀释作用C.有助于测量一滴油酸的体积D.有助于油酸的颜色更透明便于识别(3)某老师为本实验配制油酸酒精溶液,实验室配备的器材有:面积为0.22 m2的蒸发皿、滴管、量筒(50滴溶液滴入量筒体积约为1毫升)、纯油酸和无水酒精若干.已知分子直径数量级为10-10m,则该老师配制的油酸酒精溶液浓度(油酸与油酸酒精溶液的体积比)至多为________‰(保留两位有效数字).答案(1)ABD(2)B(3)1.1解析(1)计算分子直径是根据体积与面积之比,所以需将油膜看成单分子层油膜,不考虑各油酸分子间的间隙,将油酸分子看成球形,故选A、B、D.(2)实验中使用到油酸酒精溶液,其中酒精溶液的作用是对油酸起到稀释作用,酒精稀释油酸是为了进一步减小油酸的面密度,使油酸分子尽可能少的在竖直方向上重叠,更能保证其形成单层分子油膜,也就是为了减小系统误差.(3)根据题意可知,形成的油膜的面积不能超过蒸发皿的面积,当油膜面积等于蒸发皿的面积时,油酸酒精溶液浓度最大.一滴油酸的体积V0=dS=10-10 m×0.22 m2=2.2×10-11 m3,一滴油酸酒精溶液的体积V=13=2×10-8 m3,则此油酸酒精溶液的浓度为V0V=1.1 ‰.50cm例2在“用单分子油膜估测分子大小”的实验中,(1)(多选)某同学计算出的结果明显偏大,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 溶液的滴数多记了10滴(2)在做实验时,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2所示.图中正方形小方格的边长为1 cm ,根据上述数据,估测出油酸分子的直径是________ nm.图2答案 (1)AC (2)0.4解析 (1)分子直径d =VS ,计算出的结果明显偏大,若油酸未完全散开,面积偏小,直径偏大,A 正确;若油酸中含有大量酒精,会使油膜面积偏大,直径偏小,B 错误;若计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格,会使油膜面积偏小,直径偏大,C 正确;求每滴溶液中纯油酸的体积时,1 mL 溶液的滴数多记了10滴,会使液滴体积变小,直径偏小,D 错误. (2)油酸酒精溶液的浓度为11 000,一滴溶液中含有纯油酸的体积为1200×11 000 mL ,形成油膜约占125个小格,即S =125×10-4 m 2,则油酸分子的直径d =VS =4×10-10 m =0.4 nm.变式1 在“用单分子油膜估测分子大小”实验中,(1)①取一定量的无水酒精和油酸,制成一定浓度的油酸酒精溶液; ②在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积;③在蒸发皿内盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开稳定; ④在蒸发皿上覆盖透明玻璃,描出油膜形状,用透明方格纸测量油膜的面积. 改正其中的错误:________________________________________________________ ________________________________________________________________________. (2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%,一滴溶液的体积为4.8×10-3 mL ,其形成的油膜面积为80 cm 2,则估测出油酸分子的直径为________ m.答案 (1)见解析 (2)6.0×10-10解析 (1)②由于一滴溶液的体积太小,直接测量时相对误差太大,应用微小量累积法减小测量误差,故可在量筒内滴入N 滴该溶液,测出它的体积.③液面上不撒痱子粉或细石膏粉时,滴入的油酸酒精溶液在酒精挥发后剩余的油膜不能形成一块完整的油膜,故应先在液面上撒痱子粉或细石膏粉.(2)由油膜的体积等于一滴油酸酒精溶液内纯油酸的体积可得d =V S =4.8×10-3×10-6×0.10%80×10-4 m =6.0×10-10 m. 变式2 在做“用油膜法估测分子的大小”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表面撒有痱子粉的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔在玻璃板上描出油酸膜的轮廓,再把玻璃板放在坐标纸上,其形状和大小如图3所示,坐标中正方形方格的边长为1 cm ,试求:图3(1)油酸膜的面积是________;(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________;(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径是________(结果保留两位有效数字). 答案 (1)131 cm 2 (2)8×10-6 mL (3)6.1×10-10m解析 (1)根据题图,数得格子数(多于半个的算一个,不足半个的舍去)为131个,那么油膜面积是S =131×1 cm 2=131 cm 2.(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175 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含纯油酸的体积是 V =6×175104 mL =8×10-6 mL.(3)油酸分子的直径为d =V S =8×10-6131 cm ≈6.1×10-10 m.命题点二 实验拓展创新例3 测量分子大小的方法有很多,如油膜法、显微法.(1)在“用油膜法估测分子大小”的实验中,用移液管量取0.25 mL 油酸,倒入标注250 mL 的容量瓶中,再加入酒精后得到250 mL 的溶液.然后用滴管吸取这种溶液,向小量筒中滴入50滴溶液,溶液的液面达到量筒中1 mL 的刻度,再用滴管取配好的油酸溶液,向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下1滴溶液,在液面上形成油酸薄膜,待油膜稳定后,放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜,如图4甲所示.坐标格中每个小正方形方格的大小为2 cm ×2 cm.由图可以估算出油膜的面积是______ cm 2,由此估算出油酸分子的直径是______ m(保留一位有效数字).图4(2)如图乙是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片.这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.43×10-8 m 的圆周而组成的.由此可以估算出铁原子的直径约为________ m(结果保留两位有效数字). 答案 (1)256 8×10-10(2)9.4×10-10解析 (1)数油膜的正方形格数,大于半格的算一格,小于半格的舍去,得到油膜的面积S =64×2 cm ×2 cm =256 cm 2.溶液浓度为11 000,每滴溶液体积为150 mL,1滴溶液中所含油酸体积为V =2×10-5 cm 3.油膜厚度即油酸分子的直径是d =VS≈8×10-10 m.(2)直径为1.43×10-8 m 的圆周周长为D =πd ≈4.49×10-8 m ,可以估算出铁原子的直径约为 d ′=4.49×10-848m ≈9.4×10-10 m.。