1、2 学生实验： 用油膜法估测油酸分子的大小,目标导航 1. 理解油膜法测定分子大小的原理、 方法及其计算 2掌握实验器材，理解实验步骤 3学会实验数据的收集和处理方法,一、实验目的 用油膜法估测分子的大小 二、实验原理 把一滴油酸(油酸的分子式为C17H33COOH)滴到水面上，油酸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，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 的酒精溶于水中并很快挥 发)在水面上形成一层纯油酸薄膜，其中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，,图
2、121,形成一个单分子层油膜，如果把分子看成球 形，单分子油膜的厚度就可认为等于油酸分 子的直径，如图121所示是单分子油膜侧 面的示意图，如果事先测出油酸液滴的体积 V，再测出油膜的面积S，就可以估算出油酸 分子的直径,三、实验器材 量筒, 注射器, 浅盘, 油酸酒精溶液, 玻璃板, 坐标纸，痱子粉或滑石粉，细彩笔，水 四、实验步骤 1.用注射器吸入一定体积(如1 mL)事先配制好的油酸的酒精溶液，再均匀地滴出，记下滴出的滴数，即可算出一滴油酸酒精溶液的体积V0.,2.在边长约3040 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉或滑石粉均匀地撒在水面上，用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液
3、滴一滴在水面上，待其散开 3.当油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板轻放在浅盘上，用细彩笔仔细地把油酸膜的形状画在玻璃板上,4.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，用数学的方法估算出油膜的面积S. 5.根据油酸酒精溶液的浓度和已测出的一滴油酸酒精溶液的体积V0，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V.,五、数据处理,六、注意事项 1.油酸酒精溶液配制好后，不要长时间放 置，以免造成溶液浓度改变，产生误差油酸酒精溶液的浓度以小于0.001为宜 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
4、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或细石膏粉，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将粉撒在水面上的效果好 6.本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可,要点1 对“用油膜法估测分子的大 小”实验步骤的理解 掌握“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的步骤和该实验中的注意事项,“用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下： A将画有油
5、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将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，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,E根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V. (1)上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完全，请指出： _ _ (2)上述实验步骤的合理顺序是_,【精讲精析】(1)C步骤中，要在水面上均匀地撒上石膏粉或痱子粉 实验中，要有步骤F：用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精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 (2)合
6、理顺序为CFBAED 【答案】(1)见解析 (2)CFBAED,变式训练 1.下列步骤中错误的是_ (1)用酒精稀释油酸来配置油酸酒精溶液，油酸和溶液的比是1200. (2)将油酸酒精溶液一滴一滴的滴入量筒中，记下量筒内油酸酒精溶液的体积V和滴入的油酸酒精溶液的滴数N，反复试验三次，最后取平均滴数,则一滴油酸酒精溶液的体积为V1V/N. (3)将水倒入塑料浅盘，水深约1 cm2 cm，或达盘深的一半即可 (4)将石膏粉(或痱子粉)均匀的撒在水面上，目的为了便于看清油膜 (5)用注射器(或滴管)吸取配好的油酸酒精溶液并在浅盘中央水面上方1 cm内，滴一滴稀释的油酸溶液,(6)将有机玻璃迅速盖在浅
7、盘上，并用水彩笔在有机玻璃板上描绘出油酸薄膜的轮廓图 (7)将有机玻璃放在坐标纸上，计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,(8)根据dV1/S即可计算出油酸薄膜的厚度，即油酸分子的大小 (9)清理好有机玻璃及浅盘，使表面没有油酸残留，将仪器整理好、归位 (10)处理实验数据，填好记录表,解析：(6)有错，待油酸膜形状稳定后，将玻璃板轻放在浅盘上，等待油膜面积不再变化后再用水彩笔描出油膜轮廓； (8)有错，应用1滴油酸酒精溶液中纯油酸体积比上油膜面积 答案：(6)(8),要点2 用油膜法估测分子直径大小
8、的相关计算 利用单分子油膜法可以粗略测定分子的大小和阿伏伽德罗常量，如果已知体积为V的一个油滴在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S，求这种油分子的直径表达式,在做用油膜法估测分子大小的实验 中，油酸酒精的浓度约为每104 mL溶液中有纯油酸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122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； (2)每滴油酸酒精溶液中含 有纯油酸的体积；,图122,【答案】 (1)106 cm2 (2
9、)8106 mL (3)7.51010 m,变式训练 2.油酸酒精溶液的浓度为每1000 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123所示,若每一小方格的边长为 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；,图123,每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是_m3；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是_m(结果保留两位有效数字) (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，油膜的面积会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：_.,答案：(1)球体 单分子 直径 4.4102 1.21011 271010 (2)主要有两个原因：水面受到落下油滴的冲击，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，使液面收缩,
