單分子油膜法估測分子直徑

1、實驗六 單分子油膜估測分子的大小【實驗操作】一、實驗?zāi)康墓罍y油酸分子的直徑、實驗原理與方法1. 實驗原理:利用油酸的酒精溶液在平靜的水面上形成單分子油膜，將油酸分子看作球形，測出一定體積油 酸溶液在水面上形成的油膜面積，用d=V/S計算出油膜的厚度。這個厚度就近似等于油酸分子的直徑。油酸的分子式為 C7H3COOH它的一個分子可以看成由兩部分組成：一部分是C17H33,另一部分是一一COOH其中一一COOH寸水有很強的親和力，當(dāng)把一滴用酒精稀釋過的油酸滴在水面上時， 油酸就在水面上散開，其中的酒精溶于水并很快揮發(fā)，在水面上形成近似圓形的一層純油酸薄膜， 其中C7H33一部分冒出水面而 COOH

2、JP分留在水中，油酸分子直立在水面上， 形成一個單分子油 膜。單分子油膜法粗測分子直徑的原理，類似于取一定量的小米，測出它的體積V,然后把它平攤在桌面上，上下不重疊，一粒緊挨一粒，量出這些米粒占據(jù)桌面的面積S,從而計算出米粒的直徑。2. 實驗方法：估測法、累計測量法、間接測量法三、實驗器材淺盤、痱子粉、注射器(或滴管)、量筒、透明坐標(biāo)板、水彩筆(或鋼筆)、事先配制好的油酸酒精溶液。四、實驗步驟及注意事項實驗步驟(1) 先在淺盤中倒入 23cm深的水，將痱子粉或石膏粉均勻撒在水面上。(2) 用滴管或注射器將酒精油酸溶液逐滴滴入量筒至1ml，記下滴入的滴數(shù) n,算出一滴油酸溶液 的體積V。/滴。(

3、3) 用注射器或滴管將油酸酒精溶液滴在水面上一滴，待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將透明坐標(biāo)板放 在淺盤上，用水彩筆或鋼筆畫出油膜形狀。So(4) 將玻璃放在坐標(biāo)紙上，算出油膜面積S;或通過數(shù)玻璃板上的方格數(shù)，算出油膜面積(5) 根據(jù)溶液濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V。(6) 用一滴純油酸的體積V和薄膜面積S,即可計算出薄膜的厚度d = V/S 。注意事項(1) 油酸酒精溶液配制后，不要長時間放置，以免改變濃度，產(chǎn)生誤差。油酸酒精溶液的濃度以接 近I %o為宜。(2) 注射器針頭高出水面的高度應(yīng)在1cm之內(nèi)，當(dāng)針頭靠近水面(油酸酒精溶液沒滴下之前)時，會 發(fā)現(xiàn)針頭下方的痱子粉末層已被排開，這是由于針

4、頭中酒精揮發(fā)所致，不影響實驗效果(3) 實驗時針管(或滴管)在接近水面1cm左右滴油酸溶液，并且在液面穩(wěn)定后，畫下液面形狀。(4) 在玻璃上畫輪廓線時，要待測油酸面擴散后又收縮穩(wěn)定后再畫，這是因為： 水面受油酸酒精溶液液滴擴散沖擊后又要恢復(fù)； 酒精揮發(fā)引起的液面收縮。(5) 要保證1mL溶液的滴數(shù)，準(zhǔn)確無誤；要控制滴液滴時的速度，確保液滴體積穩(wěn)定。(6) 在計算面積時，如玻璃板上有直徑1cm的方格，數(shù)方格數(shù)將不滿半格的舍棄，超過半格的記為 一格。(7 )油酸酒精溶液的液滴要適當(dāng)多一些。(8) 每次實驗時要讓淺盤中的水穩(wěn)定后再做。(9) 痱子粉不宜撒得過厚，重做實驗時，水要從盤的一側(cè)邊緣倒出，這

5、樣殘留在盤上的油酸量少， 容易清洗干凈。(10) 做完實驗后，把水從盤的一側(cè)邊緣倒出，并用少量酒精清洗，然后用脫脂棉擦去，最后用水 沖洗，以保持盤的清潔。五、實驗數(shù)據(jù)及分析1 油酸體積的計算如果知道油酸酒精溶液濃度為P,測量出N滴油酸酒精溶液的體積為 V,那么1滴油酸酒精溶液中含有的油酸體積為2. 數(shù)格子的方法這是估測不規(guī)則形狀面積的一種方法：將一玻璃板放在不規(guī)則面積的上方，在玻璃板上畫出不規(guī)則圖形的輪廓，然后將其放在坐標(biāo)紙上， 數(shù)出不規(guī)則圖形的輪廓包圍的方格數(shù).計算方格數(shù)時，不足半個格子的舍去，多于半個格子的算一個，方格邊長的單位越小，這種方法求出的面積越精 確。項目油酸酒精溶液濃度1mL溶

6、液的滴數(shù)一滴油酸酒精溶液的體積一滴油酸的體積油膜面積分子直徑數(shù)值六誤差分析與問題討論1、純油酸體積的計算誤差。包括量取體積時的測量誤差，數(shù)滴數(shù)時用力大小不同造成的一滴溶液的體積誤差，油酸酒精溶液的 濃度發(fā)生變化。2、油膜面積的測量誤差主要是：（1）油膜形狀的畫線誤差（2）數(shù)格子法本身是一種估算的方法，自然帶來誤差。3、油酸在擴散形成油膜的過程中分子重疊造成的誤差?！緦嶒灴键c】1、實驗考試要求：高考要求：B級（學(xué)會要求） 學(xué)業(yè)考要求：B級（學(xué)會要求）2、典型題目1. （2013年上海畢業(yè)會考） 在“用單分子油膜估測分子大小”的實驗中，若一滴油酸酒精溶液中油酸所占的體積為 V,在水面上散開形成的油

7、膜面積為S,則油酸分子的直徑 d=。如果實驗中油膜沒有完全散開，則得到的油酸分子直徑 （選填“偏大”或“偏小”）。2. （2011年上海高考）在“用單分子油膜估測分子大小”實驗中，（1）某同學(xué)操作步驟如下： 取一定量的無水酒精和油酸，制成一定濃度的油酸酒精溶液； 在量筒中滴入一滴該溶液，測出它的體積； 在蒸發(fā)皿內(nèi)盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散開穩(wěn)定； 在蒸發(fā)皿上覆蓋透明玻璃，描出油膜形狀，用透明方格紙測量油膜的面積。改正其中的錯誤： 將玻璃板放在淺盤上，然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上。完成下列填空：上述步驟中，正確的順序是 。(填寫步驟前面的數(shù)字)將1 cm3的油酸溶于酒精

8、，制成 300 cm3的油酸酒精溶液；測得 I cm 3的油酸酒精溶液有 50滴?，F(xiàn)取一滴該 油酸酒精溶液滴在水面上，測得所形成的油膜的面積是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直徑為m。(結(jié)果保留I位有效數(shù)字)5. (2011年江蘇卷)某同學(xué)在進(jìn)行“用油膜法估測分子的大小”的實驗前，查閱數(shù)據(jù)手冊得知：油酸的摩爾質(zhì)量 M=0.283kg mol-1，密度p =x 103kg m3.若100滴油酸的體積為1ml，則1滴油酸所能形成的單分子油膜的面積約是多少(取N=x 1023moI-1 球的體積V與直徑D的關(guān)系為V=!n D3 ,6結(jié)果保留一位有效數(shù)字)主要從實驗思想方法、實驗操作步驟與數(shù)據(jù)處理

9、和實驗注意事項三個方面進(jìn)行考查。八.實驗教學(xué)1、提高實驗教學(xué)效率的經(jīng)驗(典型問題、如何做)(1 )油膜邊界不平滑，出現(xiàn)較大的裂痕。原因分析：痱子粉撒得不均勻，厚度太大，使油膜散開時在不同方向受到的阻力不同，滴溶液時注射器距水面過高；對策：均勻灑下痱子粉，厚度以白點和水色的暗點數(shù)量大致相當(dāng)為準(zhǔn)，高度控制在1cm左右。(2)油膜擴散到了容器邊緣導(dǎo)致分子重疊。原因分析：油酸溶液濃度過大；對策：配置溶液時保持濃度要接近1： 1000。(3 )同樣一毫升溶液，數(shù)滴數(shù)時為什么每次實驗會有較大的不同。原因分析：溶液滴的快慢會導(dǎo)致每一滴溶液的體積有不小的差別；對策：注意用力的均勻，保持與實際實驗時滴一滴所用時

10、間的一致或者直接拔掉活塞讓水滴自然滴下。(4) 做實驗時同學(xué)來來回回擠擠攘攘取水倒水，相互影響。原因分析：本實驗需要用到大量的水；對策：把實驗放到化學(xué)實驗室進(jìn)行。(5) 可能會有很多同學(xué)只是知道按步驟來做并不知道為什么要這么做。原因分析：教師缺少必要的原理和步驟教學(xué)；對策：重視實驗原理和實驗步驟的詳細(xì)講解。2、實驗教學(xué)中遇到的問題與困惑在實驗中發(fā)現(xiàn)即使油膜碰到容器壁發(fā)生了分子重疊，最后計算出的實驗結(jié)果有時候還是滿足分子直徑為x 10-9m 2X 10-9m遇到類似情況怎么給同學(xué)一個科學(xué)合理的解釋（2）若油酸酒精溶液體積濃度為 0.10%，滴溶液的體積為 4.8 10 * * 3 4 ml，其形成的油膜面積為40cm2，則估測出油酸分子的直徑為 m 。3. （2008年上海高考） 體積為V的油滴，滴在平靜的水面上，擴展成面積為S的，則該油滴的直徑約為；已知阿伏伽德羅常數(shù)為 NA油的摩爾質(zhì)量為 M則一個油的質(zhì)量為 。4.（2011年全國卷理綜） 在“油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，有下列實驗步驟： 往邊長約為40 cm的淺盤里倒入約 2 cm深的水待水面穩(wěn)