第2節(jié) 實驗：用油膜法估測油酸分子的大小

第2節(jié)實驗：用油膜法估測油酸分子的大小

實驗?zāi)康?．用油膜法估測油酸分子的大小。2．初步學(xué)會用統(tǒng)計的方法求物理量。

實驗器材清水、酒精、油酸、淺盤(邊長30～40cm)、注射器、燒杯、玻璃板、彩筆、痱子粉、坐標(biāo)紙、容量瓶(500mL)。

實驗步驟1．用稀酒精溶液及清水清洗淺盤，充分洗去油污、粉塵，以減少實驗誤差。2．配制油酸酒精溶液：取油酸1mL，注入500mL的容量瓶中，然后向容量瓶內(nèi)注入酒精，直到液面達(dá)到500mL刻度線為止，搖動容量瓶，使油酸分子充分與酒精分子結(jié)合，這樣就得到了濃度為0.2%的油酸酒精溶液。3．用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度讀取該段溶液的總體積，再把注射器中的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入燒杯中，并記下液滴的總滴數(shù)N。4．向淺盤里倒入約2cm深的水，并將痱子粉均勻地撒在水面上。5．用注射器將油酸酒精溶液滴在水面上一滴。6．待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，并將油酸薄膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上。

誤差分析

產(chǎn)生原因減小方法偶然誤差測量油膜面積不準(zhǔn)確使用的坐標(biāo)紙的方格要小一些，待液面穩(wěn)定后再測量面積系統(tǒng)誤差油膜的厚度不是單分子排列使油酸酒精溶液的濃度小一些

注意事項1．油酸酒精溶液配制好后，不要長時間放置，以免濃度改變，產(chǎn)生誤差。2．實驗之前應(yīng)練習(xí)好滴定方法，注射器針頭高出水面的高度應(yīng)在1cm之內(nèi)。3．待測油酸液面擴(kuò)散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫輪廓，擴(kuò)散后又收縮有兩個原因：第一，水面受油酸液滴沖擊凹陷后又恢復(fù)；第二，酒精揮發(fā)后液面收縮。4．當(dāng)重做實驗時，水從盤的一側(cè)邊緣倒出，在這側(cè)邊緣會殘留油酸，可用少量酒精清洗，并用脫脂棉擦拭，再用清水沖洗，這樣做可保持盤的清潔。[典例]在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中，(1)某同學(xué)操作步驟如下：①取定量的無水酒精和油酸制成一定濃度的油酸酒精溶液；②在量筒中滴入一滴該溶液測出它的體積；③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；④在蒸發(fā)皿上覆蓋透明玻璃板描出油膜形狀，用透明方格紙測量油膜的面積。實驗原理與操作上述四步操作中，不可能實現(xiàn)的一步是________，可改為_______________________；不完善的一步是________，應(yīng)改為___________________________________________________________________________________________________________________。(2)本實驗中，估測分子大小的方法是將每個分子視為________模型，讓油酸盡可能地在水面上散開，則形成的油膜可視為________油膜，這層油膜的厚度可視為油酸分子的________。(3)若油酸酒精溶液體積濃度為0.10%，一滴溶液的體積為4.8×10－3mL，其形成的油膜面積為50cm2，則估測出油酸分子的直徑為________m。[答案]

(1)②在量筒中滴入N滴溶液后測量它的體積③先在水面上撒上薄薄的一層痱子粉，再滴入一滴油酸酒精溶液(2)球形單分子直徑(3)9.6×10－10[典例]某小組同學(xué)在實驗室做“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗時，實驗的方法及步驟如下：①向體積V油＝1mL的油酸中加酒精，直至總量達(dá)到V總＝500mL；②用注射器吸取一段①中配制好的油酸酒精溶液，由注射器上的刻度讀取該段溶液的總體積為V0＝1mL，把它一滴一滴地滴入燒杯中，記下液滴的總滴數(shù)n＝100滴；③往邊長為30～40cm的淺盤里倒入2cm深的水，將爽身粉均勻地撒在水面上；數(shù)據(jù)處理和誤差分析④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上，并在玻璃板上描下油酸膜的形狀；⑤將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，如圖所示，數(shù)出輪廓范圍內(nèi)的小方格的個數(shù)，小方格的邊長l＝20mm。根據(jù)以上信息，回答下列問題：(1)該同學(xué)有遺漏的實驗步驟是________，其正確做法是_________________________________________________________________________________________________。(2)1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V′是________mL。(3)油酸分子的直徑D＝______m(保留一位有效數(shù)字)。(4)若爽身粉撒得過厚，則會使分子直徑的測量結(jié)果偏________(選填“大”或“小”)。(4)若爽身粉撒得過厚，油酸膜不能充分展開，則測量的油酸膜面積S偏小，導(dǎo)致測量結(jié)果偏大。[答案]

(1)④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸膜形狀穩(wěn)定后，再將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上，并在玻璃板上描下油酸膜的形狀(2)2×10－5

(3)5×10－10

(4)大1．在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中，下列對實驗過程的分析正確的是

(

)A．測量一滴油酸酒精溶液體積用的是微小量放大法B．在水面上撒爽身粉是為了使油膜邊緣形成規(guī)則形狀C．在坐標(biāo)紙上計算油膜輪廓內(nèi)格子數(shù)采用的是比值法D．該實驗采用的是借助物理模型間接測量的方法解析：測量一滴油酸酒精溶液體積用的是累積法，選項A錯誤；在水面上撒爽身粉是為了使油膜邊緣形成清晰的界面，選項B錯誤；在坐標(biāo)紙上計算油膜輪廓內(nèi)格子數(shù)采用的是累加法，選項C錯誤；該實驗采用的是借助物理模型間接測量的方法，選項D正確。答案：D

2.在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中，下列說法中正確的是(

)A．用油膜法可以精確測量油酸分子的大小B．油酸分子直徑等于純油酸體積除以相應(yīng)油酸膜面積C．計算油酸膜面積時，應(yīng)舍去所有不足一格的方格D．實驗時應(yīng)先將一滴油酸酒精溶液滴入水面，再把爽身粉撒在水面上解析：“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗是假設(shè)油酸分子是單層并且緊密相連的，并不完全符合實際，故不能精確測量油酸分子的大小，選項A錯誤；根據(jù)實驗原理可知，分子直徑等于純油酸的體積除以相應(yīng)的油酸膜面積，選項B正確；在計算面積時，超過半格的算一個，不足半格的才能舍去，選項C錯誤；實驗時要先撒爽身粉，再滴油酸酒精溶液，選項D錯誤。答案：B

3.某同學(xué)在實驗室做“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中，已知每1×104mL油酸酒精溶液中有純油酸6mL，用注射器抽得上述溶液2mL，現(xiàn)緩慢地滴出1mL溶液，共有液滴數(shù)為50滴。把1滴該溶液滴入盛水的淺盤中，在刻有小正方形方格的玻璃板上描出油膜的輪廓如圖所示，小正方形方格的邊長為20mm。試問：(1)這種估測方法是將每個分子視為________模型，讓油酸盡可能地在水面上散開，則形成的油膜可視為________油膜，這層油膜的厚度可視為油酸分子的__________。(2)圖中油膜面積是________mm2；每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是________mL；根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測出油酸分子的直徑約為________m(最后一空保留一位有效數(shù)字)。解析：(1)這種估測方法是將每個分子視為球體模型，讓油酸盡可能地在水面上散開，則形成的油膜可視為單分子油膜，這層油膜的厚度可視為油酸分子的直徑。答案：(1)球體單分子直徑(2)23200

1.2×10－5

5×10－104．測量分子大小的方法有很多，如油膜法、顯微法等。(1)在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中，取0.25mL油酸溶于酒精，制成250mL的油酸酒精溶液。然后用滴管吸取一些油酸酒精溶液，一滴一滴地向小量筒中滴入100滴溶液，此時液面恰好達(dá)到量筒中1mL的刻度，再用滴管取配制好的油酸酒精溶液，向撒有爽身粉的盛水淺盤中滴入2滴油酸酒精溶液，在水面上形成油膜，待油膜穩(wěn)定后，將帶有坐標(biāo)方格的玻璃板放在淺盤上并描下油膜的形狀，如圖甲所示。小方格的邊長為2cm。由圖可以估算出油膜的面積是________cm2，由此估算出油酸分子的直徑是________m(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。(2)通過查找資料，得知油酸分子的直徑為4.6×10－10m，則造成實驗結(jié)果偏差的原因可能是________。A．爽身粉撒得過多B．勾畫油膜形狀時面積圈大了C．計算1滴油酸酒精溶液的體積時，1mL溶液的滴數(shù)多計了幾滴D．在滴入量筒之前，配置好