第78课时 用油膜法估测分子的大小(实验增分课)
一、实验目的
1．估测油酸分子的大小。
2．学会间接测量微观量的原理和方法。 二、实验原理
1．利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，如图所示。
2．将油酸分子视为球形，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积。
V
3．用d＝计算出油膜的厚度(V为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积)，这个厚度就近似等于
S油酸分子的直径。
三、实验器材
清水、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。
谨记部分器材用途
盛水浅盘 坐标纸、玻璃板 痱子粉 油酸酒精溶液 四、实验步骤
1．取1 mL油酸溶于酒精中，制成200 mL油酸酒精溶液。
2．往边长约为30～40 cm的浅盘中倒入约2 cm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1 mL，算出每滴油1
酸酒精溶液的体积V0＝n 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，将准备好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。方法是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，把正方形的个数乘以单个正方形的面积就是油膜的面积。
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，利用一滴溶液中纯油酸的体积V和薄膜的面积V－
S，算出油酸薄膜的厚度d＝S，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1010，若不是10
－10
提供平静的水面 描绘单分子油膜的形状 撒在水面上使油膜边界清晰 获得单分子油膜 需重做实验。
五、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 1 2
实验次数 1 2 六、误差分析 1．油酸酒精溶液配制后若长时间放置，溶液的浓度会改变，会给实验带来较大误差。 2．纯油酸体积的计算误差。 3．油膜面积的测量误差。 4．油膜形状的画线误差。
5．数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差。 七、注意事项
1．油酸酒精溶液配制后不宜长时间放置，以免浓度改变，产生误差。 2．油酸酒精溶液的浓度应小于
1
为宜。 1 000一滴溶液中纯油酸的体积V 分子的大小(m) 平均值 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S 3．痱子粉(或细石膏粉)的用量不要太大，否则不易成功。
4．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。
5．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。 6．要待油膜形状稳定后，再画轮廓。
7．本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数量级符合即可。
8．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。
1.油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液中有纯油酸0.6 筒内滴加50滴该溶液，量筒中的溶液体积增加了1 mL，把一滴该油酸酒盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜的一小方格的边长为25 mm，试问：
(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为________模型，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；每一滴油酸酒精溶
mL，现用滴管向量精溶液滴入足够大形状如图所示。若每
液中含有纯油酸的体积是________m；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是________m。(结果均保留两位有效数字)
(2)某同学在实验过程中，在距水面约2 cm的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，实验时观察到，油膜的面积先扩张后又收缩了一些，这是为什么呢？
请写出你分析的原因：____________________________________________________ ________________________________________________________________________。
解析：(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为球体模型，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。由题图可知油膜面积约占56小格，面积约为S＝56×25×25×106 m2＝3.5×102 m2，每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为V＝
－
－
－11
3
10.6－××106 m3＝1.2×10501 000
V1.2×10－10
m，油酸分子的直径约等于油膜的厚度d＝＝ m。 －2 m≈3.4×10S3.5×10
3
－11
(2)水面受到落下的油酸酒精溶液的冲击，先陷下后又恢复水平，因此油膜的面积扩张；油酸酒精溶液中的酒精挥发，使油膜的面积收缩。
答案：(1)球体 单分子 直径 3.5×102 1.2×10
－
－11
3.4×10
－10
(2)水面受到落下的油酸酒精溶液的冲击，
先陷下后又恢复水平，因此油膜的面积扩张；油酸酒精溶液中的酒精挥发，使油膜的面积收缩
2．在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中： (1)关于油膜面积的测量方法，下列说法中正确的是( ) A．油酸酒精溶液滴入水中后，要立刻用刻度尺去量油膜的面积
B．油酸酒精溶液滴入水中后，要让油膜尽可能地散开，再用刻度尺去量油膜的面积
C．油酸酒精溶液滴入水中后，要立即将油膜的轮廓画在玻璃板上，再利用坐标纸去计算油膜的面积 D．油酸酒精溶液滴入水中后，要让油膜尽可能散开，等到形状稳定后，再把油膜的轮廓画在玻璃板上，用坐标纸去计算油膜的面积
(2)实验中，将1 cm3的油酸溶于酒精，制成200 cm3的油酸酒精溶液，又测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴，现将1滴溶液滴到水面上，水面上形成0.2 m2的单分子薄层，由此可估算油酸分子的直径d＝________m。
解析：(1)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸酒精溶液滴入水中后，油膜会散开，待稳定后，再在玻璃板上画下油膜的轮廓，用坐标纸计算油膜面积，故D对。
10
V1011－1033
(2)一滴油酸酒精溶液里含纯油酸的体积V＝× cm＝10 m，油酸分子的直径d＝＝ m＝5×10
S200500.2
－
－10
m。
答案：(1)D (2)5×10
－10
度为每104 mL溶液滴入盛水的浅盘轮廓，再把玻璃板1 cm。则：
3.在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓液中有纯油酸6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液为75滴。把1滴该溶里，待油膜稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油膜的放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标纸中正方形小方格的边长为
(1)油酸薄膜的面积是________cm2。