专题-实验《用油膜法估测分子的大小》学生版

专题 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S

V d 。 【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。

【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V 0/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。

（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。

【实验纪录】

【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，自然带来误差

●见证考题●

【例题精析】

【例题1】（1992上海·三、2）将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液，已知1cm3溶液有50滴，现取1滴油酸酒精溶液滴在水上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一层单分子薄层，测出这一薄层面积为0.2m2，由此可估算出油酸分子的直径约为m。

【例题2】在做用油膜法估测分子大小的实验中，已知实验室中使用的油酸酒精溶液的体积浓度为n，又用滴管测得每N滴这种油酸酒精溶液的总体积为V，，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上(如右图)测得油膜占有的小正方形个数为m。

⑴用以上字母表示油酸分子的大小d。

⑵从右图中数得油膜占有的小正方形个数为m =______。

【例题3】本实验利用油酸在水面上形成一单分子层的油膜，估测分子大小。实验步骤如下：①将5mL的油酸倒入盛有酒精的玻璃量杯中，盖上盖并摇动，使油酸均匀溶解形成油酸酒精溶液，读出该溶液的体积为NmL。

②用滴管将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入空量杯中，记下当杯中溶液到达1mL时的总滴数n。

③在边长约40cm的浅盘里倒入自来水，深约2cm，将少许石膏粉均匀地轻轻撒在水面上。

④用滴管往盘中水面上滴一滴油酸酒精溶液。由于酒精溶于水而油酸不溶于水，于是该滴中的油酸就在水面上散开，形成油酸薄膜。

⑤将平板玻璃放在浅方盘上，待油酸薄膜形成稳定后可认为已形成单分子层油酸膜。用彩笔将该单分子层油酸膜的轮廓画在玻璃板上。

Scm。

⑥取下玻璃板放在方格子上，量出该单分子层油酸膜的面积2

在估算油酸分子大小时，可将分子看成球形。用以上实验步骤中的数据和符号表示，油酸分子的半径r= 。

【针对训练】

1、在粗测油酸分子大小的实验中，具体操作如下：

①取油酸1.00mL注入250mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到250mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸的酒精溶液。

②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到1.00mL为止，恰好共滴了100滴。

③在水盘内注入蒸馏水，静置后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，形成一油膜。

④测得此油膜面积为3.60×102cm2。

（1）这种粗测方法是将每个分子视为，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜面积可视为，这层油膜的厚度可视为油分子的。

（2）利用数据可求得油酸分子的直径为 m。

2、用“油膜法”可以估测分子的大小．滴入盛水培养皿中的油酸溶液所含纯油酸的体积为4.0×10-6mL，将培养皿水平放在边长为1 cm的方格纸上，水面上散开的油膜轮廓如图所示．该油膜面积为：

S= cm2，由此可以估算油酸的分子直径约为

d=_______________ m。

3、利用油膜法可以粗略测出阿伏伽德罗常数。把密度ρ=0.8×103kg/m3的某种油，用滴管滴出一滴油在水面上形成油膜，已知这滴油的体积为V = 0.3×10-3cm3。形成油膜的面积为S = 0.5m2，油的摩尔质量M = 0.06kg/mol。把油膜看成单分子层，每个分子看成球形，那么：

（1）油分子的直径是多少?

（2）由以上数据可粗略

．．测出阿伏伽德罗常数N A是多少? 先列出文字计算式，再代入数据计