单分子油膜法估测分子直径复习过程

单分子油膜法估测分

子直径

实验六单分子油膜估测分子的大小

【实验操作】

一、实验目的

估测油酸分子的直径

二、实验原理与方法

1．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。

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，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C17H33—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。

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，Array

量出这些米粒占据桌面的面积S，从而计算出米粒的直径。

2. 实验方法：估测法、累计测量法、间接测量法

三、实验器材

浅盘、痱子粉、注射器（或滴管）、量筒、透明坐标板、水彩笔（或钢笔）、事先配制好的油酸酒精溶液。

四、实验步骤及注意事项

[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）用滴管或注射器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）用注射器或滴管将油酸酒精溶液滴在水面上一滴，待油酸薄膜形状稳定后，将透明坐标板放在浅盘上，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接近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。

（4）在玻璃上画轮廓线时，要待测油酸面扩散后又收缩稳定后再画,这是因为：

①水面受油酸酒精溶液液滴扩散冲击后又要恢复；

②酒精挥发引起的液面收缩。

（5）要保证1mL溶液的滴数，准确无误；要控制滴液滴时的速度，确保液滴体积稳定。

（6）在计算面积时，如玻璃板上有直径1cm的方格，数方格数将不满半格的舍弃，超过半格的记为一格。

（7）油酸酒精溶液的液滴要适当多一些。

（8）每次实验时要让浅盘中的水稳定后再做。

（9）痱子粉不宜撒得过厚，重做实验时，水要从盘的一侧边缘倒出，这样残留在盘上的油酸量少，容易清洗干净。

（10）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。

五、实验数据及分析

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V1．

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。

六．误差分析与问题讨论

1、纯油酸体积的计算误差。

包括量取体积时的测量误差，数滴数时用力大小不同造成的一滴溶液的体积误差，油酸酒精溶液的浓度发生变化。

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，自然带来误差。

3、油酸在扩散形成油膜的过程中分子重叠造成的误差。

【实验考点】

1、实验考试要求：

高考要求：B级（学会要求）

学业考要求：B级（学会要求）

2、典型题目

1．（2013年上海毕业会考）在“用单分子油膜估测分子大小”的实验中，若一滴油酸酒精溶液中油酸所占的体积为V，在水面上散开形成的油膜面积为S，则油酸分子的直径

d ＝________。如果实验中油膜没有完全散开，则得到的油酸分子直径_________（选

填“偏大”或“偏小”）。

2．（2011年上海高考）在“用单分子油膜估测分子大小”实验中，

(1)某同学操作步骤如下：

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34.810ml -⨯，其形成的油膜

面积为240cm ，则估测出油酸分子的直径为 m 。

3．（2008年上海高考）体积为V 的油滴，滴在平静的水面上，扩展成面积为S 的，

则该油滴的直径约为 ；已知阿伏伽德罗常数为NA ，油的摩尔质量为M ，则一个

油的质量为 。

4．（2011年全国卷理综）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。

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。