实验油膜法测分子直径资料

估测分子的大小．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 ( 如图 1 甲所示 ) ．其 C17H33— 部分冒 出水面，而 —COOH部分留在水中，油酸分子直立在水面 上，形成一个单分子层油膜．
[答案] (1)126 cm2 (2)8×10－6 mL (3)6.3×10－10 m
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规律总结：要明确油膜法估测分子大小的原理，本题 的关键是计算出油酸的面积和换算出每滴油酸酒精溶液中
含有的纯油酸的体积．解此类题的另一个关键是会利用数
格子的方法求油膜的面积．
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2009·年东城区模拟)在做“用油膜法估测分子的大小”
的实验时，所用的油酸酒精溶液的浓度为a，测量中，某位
同学测得如下数据：测得体积为 V的油酸酒精溶液共有 N滴； 油膜面积为S，则：
(1)用以上物理量的符号表示油酸分子直径大小的公式
为d＝________. (2)该同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的 比较，发现自己所测数据偏大，则对出现这种结果的原因， 下列说法中可能正确的是________．
C．106 cm2 解析：油膜面积 答案：B
B．104 cm2
D．108 cm2 B对．
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5．将1 cm3的油酸溶于酒精，制成500 cm3的酒精油酸 溶液，已知1滴该溶液的体积是 cm3.现取1滴该溶液滴在水
面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成单分子油膜层，
油膜面积为0.4 m2，由此估算分子直径．
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实验中， 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 S(如图 1 乙所示)，即可算出油酸分子的 V 大小，直径 d＝ . S
图1
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三、实验器材 清水、酒精、油酸、量筒、浅盘 ( 边长约 30 cm ～ 40
cm) 、注射器 ( 或滴管 ) 、玻璃板 ( 或有机玻璃板 ) 、彩笔、痱
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图2 (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酸分子的直径．
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[分析] 用填补法数出在油膜轮廓范围内的格子数，计 V 算出油膜的面积；由浓度计算纯油酸的体积；由公式 d＝ 求 S 得油酸分子的直径．
答案：CFBAED
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3 ． 在油膜法估测分子的直径的实验中，下列操作正 确的是 ( )
A．将纯油酸直接滴在水面上
B．向量筒中滴100滴酒精油酸溶液，读出其体积V C．用试管向水面倒油酸溶液少许 D．在计算油膜面积时，凡是占到方格的一部分的都 计入方格的总数
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6． (2009·山东模拟 )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0.1 mL的量筒、盛有适量清水的 45×50 cm2浅盘、
痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸．
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(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
子粉(或石膏粉)、坐标纸，容量瓶(500 mL)． 四、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； 2．配制酒精油酸的溶液； 3 ．用注射器或滴管将酒精溶液一滴一滴地滴入量筒 中，并计下量筒内增加一定体积VN时的滴数N；
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VN 4．根据 V0＝ 算出每滴酒精油酸溶液的体积 V0； N 5．向浅盘里倒入 2 cm 深的水，并将痱子粉或石膏粉均 匀地撒在水面上； 6．用注射器或滴管将酒精溶液滴在水面上一滴； 7．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板(或有机玻璃板) 放在浅盘上，并将油酸薄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；
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[解析] (1)根据图形，数得格子数为 126 个，那么 油膜面积是 S＝126×1 cm2＝126 cm2. (2)根据已知条件可知，1 mL 溶液中有 75 滴，1 滴 1 溶液的体积是 mL. 又已知每 104 mL 溶液中有纯油 75 1 6× 75 1 酸 6 mL， mL 溶液中纯油酸的体积是 V＝ mL 4 75 10 ＝8×10－6 mL. －6 V 8×10 (3)油酸分子的直径为 d＝ ＝ cm≈6.3×10 S 126 － 10 m.
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实验9
用油膜法估测分子的大小
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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．会计算分子的大小，正确处理实验数据．
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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
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2所示，坐标中正方形方格的边长为1 cm，试求：
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时，吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分别专用，不能混
用，否则会增大实验误差． 2 ．痱子粉和油酸的用量都不可太大，否则不易成
功．
3．油酸酒精溶液的浓度以小于 0.1%为宜，不宜长时 间放置． 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．
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9． 根据酒精油酸溶液的配制比例， 算出一滴溶液中纯油 V 酸的体积 V，并代入公式 d＝ 算出油酸薄膜的厚度 d； S 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，即为油酸分子的大小．
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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
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5 ．油酸在水面上形成油膜时先扩散后收缩，要在稳 定后再画轮廓．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，油膜回缩．
6．滴油酸溶液的滴口应在离水面 1 cm 之间，否则油 膜难于形成． 7．撒痱子粉后，再不要触动盘中的水． 8 ．当重做实验时，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉 擦去，再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁．
A．将画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，待形成稳定的 油酸薄膜后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油膜的形状 描画在玻璃板上
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C．在浅盘内装入约 2 cm 深的水，然后用痱子粉和石 膏粉均匀地撒在水面上 V D．用公式 d＝ ，求出薄膜厚度，即油酸分子的大小 S 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制好的酒精油酸溶液一滴 一滴地滴入量筒，记下量筒内溶液的体积和滴数 上述实验步骤的合理顺序是________．
aV 答案：(1) NS
(2)ACD
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1．用油膜法估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．不考虑各油酸分子间的间隙
C．考虑各油酸分子间的间隙 D．将油酸分子看成球形 答案：ABD
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2 ． 在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，实 验简要步骤如下：
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六、误差分析 1 ．油酸酒精溶液配制后长时间放置，溶液的浓度容
易改变，会给实验带来较大误差．
2 ．利用小格子数计算轮廓面积时，轮廓的不规则性 容易带来计算误差． 3．油膜形状的画线误差．
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题型 [例1]
掌握实验原理，正确处理数据 在用油膜法估测分子大小的实验中，将油酸溶
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A．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体 积进行计算
B．计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方
格处理 C．计算油膜面积时，只数了完整的方格数 D．水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开
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V 解析： (1)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积 V0＝ N V0 aV a，所以油酸分子的直径为 d＝ ＝ . S NS (2)设坐标纸上每一个小方格的面积为 S0，所画轮廓内的 aV 方格数为 n，则分子的直径 d＝ .由此可知 A、C、D 都将 N· nS0 使测量结果偏大， 计算油膜面积时， 若将不完整的方格作为完 整方格处理会导致油膜面积偏大，从而使所测分子直径偏小， 故 B 错．
解析：实验中，须将油酸配制成一定浓度的酒精溶液， 并向水面滴一滴溶液，以便形成单分子油膜，选项A、C错
误．计算油膜面积时，应舍去不足方格一半的部分，选项D
错误． 答案：B
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4．体积为10－4 cm3的油酸，滴在水面上形成单分子油 膜，则油膜面积的数量级为 ( )
A．102 cm2
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 1 cm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 cm2 (2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的直径 大小________(单位：cm)．
答案：(1)将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形 0.05%n 状画在玻璃板上 (2) NS
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1 解析： 每滴酒精油酸溶液中含有的油酸体积 V＝ ×10 40 1 V －6 － 11 3 3 × m ＝5×10 m ，估算出的分子直径 d＝ ＝ 500 S 5.0×10－11 m＝1.3×10－10 m. 0.4
答案：1.3×10－10 m
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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
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C ． ___________________________________________ _____________________________