物理选择性必修 第三册2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小获奖ppt课件

第2节　实验：用油膜法估测油酸分子的大小

【知识梳理与方法突破】

一、实验思路

为了估测油酸分子的大小，我们把1滴油酸滴在水面上，水面上会形成一层油膜。尽管油酸分子有着复杂的结构和形状，分子间也存在着间隙，但在估测其大小时，可以把它简化为球形处理，并认为它们紧密排布。测出油膜的厚度d，它就相当于分子的直径。

二、实验器材

用酒精稀释过的油酸、滴管、痱子粉、浅盘及水、玻璃板、彩笔、量筒、坐标纸。

三、实验步骤

1．配制油酸酒精溶液，取1mL的油酸滴入酒精中配制成500mL的油酸酒精溶液。

2．用滴管或注射器将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积（例如1mL）时的滴数，算出一滴油酸酒精溶液的体积。

3．实验时先向边长为30～40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上用滴管往水面上滴一滴油酸酒精溶液，油酸立即在水面上散开，形成一块薄膜。

4．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上。

5．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S。求面积时以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位。数出轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个。

6．根据配制的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V。根据一滴纯油酸的体积V和薄膜的面积S即可算出油酸薄膜的厚度d＝V/S，即油酸分子的大小。

四、数据处理

根据上面记录的数据，完成以下表格：

五、注意事项

1．油酸酒精溶液的浓度应小于0.1%。

2．痱子粉的用量不要太多，否则不易成功。

3．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，应多滴几滴，数出对应的毫升数，这样求平均值时误差较小。

4．浅盘里水离盘口面的距离应小些，并要水平放置，以便准确地画出油膜的形状，画线时视线应与板面垂直。

5．要待油膜形状稳定后，再画轮廓。

6．利用坐标纸求油膜面积时，以边长1cm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，大于半个的算一个。

7．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。

六、误差分析

用油膜法估测分子的直径，通常可以测得比较准，实验误差通常来自三个方面：

1．形成单分子油膜

只有形成单分子油膜，才能用油膜的厚度代表分子的直径，即d＝V/S。要求使用的酒精的浓度、痱子粉的用量适宜。

2．油滴的体积V

用累积法测油滴的体积。先测出1mL的油酸酒精溶液的滴数，从而计算出一滴油酸酒精溶液的体积，再由油酸酒精溶液的浓度算出纯油酸的体积。

3．油膜的面积S

用坐标纸测出形状不规则油膜的面积。数出不规则图形的轮廓包围的方格数，计算方格数时，不足半格的舍去，多于半格的算一个，方格边长的单位越小，这种方法求出的面积越精确。

【例】在用“油膜法测量油酸分子大小”的实验中，下列说法中正确的是（　　）

A．实验时应先将一滴油酸酒精溶液滴入水面，再把痱子粉洒在水面上

B．计算油膜面积时，应舍去所有不足一格的方格

C．油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油膜面积

D．用油膜法可以精确测量分子的大小

【针对训练】做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，四个同学都发生了一个操作错误，导致最后所测分子直径的偏大的是（　　）

A．甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液旳实际浓度比计算值小了

B．乙同学用注射器测得58滴油酸酒精的溶液为1mL，不小心错记录为59滴

C．丙同学在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器取一溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的粗

D．丁同学计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格

【对点检测】

1．在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，每104mL油酸酒精溶液中有纯油酸6mL。用注射器测得75滴这样的溶液为1mL。把1滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油酸膜轮廓，数出油膜共占116个小方格，如图所示。图中正方形小方格的边长为1cm。由此估算出油酸分子直径为（　　）

A．7×10-8m B．7×10-10m C．1×10-8m D．1×10-10m

2．在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，实验中有下列实验步骤：

①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。

②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定。

③将画有油膜形状的玻璃板平放在方格纸上，计算出油膜的面积。

④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。

⑤将玻璃板放在浅盘上，然后用彩笔将油膜的形状描绘在玻璃板上。

已知某同学将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液并测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴。该同学取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2。关于上述步骤中正确的顺序编号及估算出的油酸分子直径，下列选项正确是（　　）

A．④②①⑤③， 5×10－10 m B．④①②⑤③， 8×10－10 m

C．④①②⑤③， 5×10－10 m D．④②①⑤③， 8×10－10 m

3．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，下列做法不正确的是（　　）

A．用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是1 mL，则1滴溶液中含有油酸小于10-2mL

B．往浅盘里倒入适量的水，再将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上

C．用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，同时将玻璃板放在浅盘上，并立即在玻璃板上描下油酸膜的形状

D．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓范围内正方形的个数，并求得油膜的面积

E．根据1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V和油膜面积S就可以算出油膜厚度d=，即油酸分子的直径

4．在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，配制好浓度为0.06%的油酸酒精溶液（单位体积溶液中含有纯油酸的体积），1 mL上述溶液用注射器刚好滴75滴；在撒有均匀痱子粉的水面上用注射器滴1滴油酸酒精溶液，水面上形成油酸薄膜，下图为油膜稳定后的形状，每个正方形小方格的边长为10 mm。下列有关该实验说法正确的有（　　）

A．油膜的面积为100 cm2

B．一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为8.0×10-6 mL

C．油酸分子的直径约为7.4×10-9 m

D．数油膜面积时不慎将几个不足一格的按一格计算，则分子直径的计算结果偏大

5．在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中，具体操作如下：

①取纯油酸0.1mL注入250mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到250mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；

②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到1.0mL为止，恰好共滴了100滴；

③在边长约40cm的浅盘内注入约2cm深的水，将爽身粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，油膜上没有爽身粉，可以清楚地看出油膜轮廓；

④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油膜的形状；

⑤将画有油膜形状的玻璃板放在边长为1.0cm的方格纸上，算出完整的方格有67个，大于半格的有14个，小于半格的有19个。

（1）该实验体体现了理想化模型的思想，实验中我们的理想假设有___________。

A．把油酸分子视为球形

B．油酸在水面上充分散开形成单分子油膜

C．油酸分子是紧挨着的没有空隙

D．油酸不溶于水

（2）利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸酒精溶液含纯油酸为________m3，油酸分子直径为________m。（结果均保留一位有效数字）

（3）若实验中计算出的分子直径偏小，可能是由于：____________。

A．水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开

B．计算油酸膜面积时，错将不足半格的方格作为完整方格处理

C．油酸酒精溶液配制时间较长，酒精挥发较多

D．求每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液滴数少计了10滴

6．（1）如图所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是_____________（用符号表示）

（2）取油酸注入的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到的刻度为止，得到油酸酒精混合溶液。用滴管吸取混合溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到为止，恰好共滴了100滴。取一滴混合溶液滴在浅盘内的水面上（已撒爽身粉），数得油膜轮廓占面积为小格子120格（不足半格舍去，多于半格计1格）。则请估算油酸分子的直径________m（结果保留2位有效数字）。

（3）该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏大。出现这种情况的原因可能是________。

A．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算

B．油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化

C．计算油膜面积时，只数了完整的方格数

D．求每滴溶液中纯油酸的体积时，溶液的滴数多记了10滴

（4）用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油酸的________。

A．摩尔质量            B．摩尔体积            C．质量            D．体积

7．在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸1mL，用量筒和注射器测得60滴这样的溶液为1mL，用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有痱子粉的浅盘里，待油膜形状稳定后，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油膜的轮廓，如图所示。图中正方形小方格的边长为2cm。（计算结果均保留两位有效数字）

（1）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是___________mL；

（2）根据上述数据及图中的面积，估测出油酸分子的直径是___________m；

（3）关于本实验下列说法正确的是(      )

A．选用油酸酒精溶液而不是纯油酸，目的是让油酸尽可能散开，形成单分子油膜

B．若油酸没有充分散开，油酸分子直径的计算结果将偏小

C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，油酸分子直径的计算结果将偏大

D．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，油酸分子直径的计算结果将偏小

8．某实验小组完成“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。

（1）该小组进行下列实验操作，请选出需要的实验操作，并将它们按操作先后顺序排列∶D________C（用字母符号表示）；

（2）某次实验时，滴下油酸酒精溶液后，痱子粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案，出现该图样的可能原因是________。

A．盆中装的水量太多

B．痱子粉撒得太多，且厚度不均匀

C．盆太小，导致油酸无法形成单分子层