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实验 用油膜法估测分子的大小用单分子油膜法估测油酸分子的直径用单分子油膜法估测油酸分子的直径. .油酸体积油酸体积V V，油膜面积，油膜面积S S，由于单分子油膜的厚度就是分子的，由于单分子油膜的厚度就是分子的直径，所以直径，所以Vd.S盛水浅盘、滴管、试剂瓶、玻璃板、痱子粉、酒精油酸溶液、盛水浅盘、滴管、试剂瓶、玻璃板、痱子粉、酒精油酸溶液、量筒、彩笔、坐标纸等量筒、彩笔、坐标纸等. .1.1.取取1 mL1 mL（1 cm1 cm3 3）的油酸溶于酒精中，制成）的油酸溶于酒精中，制成200 mL200 mL的酒精油酸的酒精油酸溶液溶液2.2.往边长约为往边长约为303040 cm40 cm的浅盘中倒入约的浅盘中倒入约2 cm2 cm深的水，然后将痱深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上子粉或石膏粉均匀地撒在水面上3.3.用滴管（或注射器）向量筒中滴入用滴管（或注射器）向量筒中滴入n n滴配制好的酒精油酸溶滴配制好的酒精油酸溶液，使这些溶液的体积恰好为液，使这些溶液的体积恰好为1 mL1 mL，算出每滴酒精油酸溶液的，算出每滴酒精油酸溶液的体积体积01V mLn4.4.用注射器或滴管将配制好的酒精油用注射器或滴管将配制好的酒精油酸溶液滴在水面上一滴，形成如图所酸溶液滴在水面上一滴，形成如图所示的形状，待油酸薄膜的面积稳定后，示的形状，待油酸薄膜的面积稳定后，将准备好的玻璃板放在浅盘上（注意将准备好的玻璃板放在浅盘上（注意玻璃板不能与油膜接触），然后将油玻璃板不能与油膜接触），然后将油膜的形状用彩笔描在玻璃板上膜的形状用彩笔描在玻璃板上5.5.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的面积6.6.根据酒精油酸溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积根据酒精油酸溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V V，根据一滴油酸的体积根据一滴油酸的体积V V和薄膜的面积和薄膜的面积S S，算出油酸薄膜的厚度，算出油酸薄膜的厚度 即为油酸分子的直径即为油酸分子的直径7.7.比较算出的分子直径，看其数量级（单位为比较算出的分子直径，看其数量级（单位为m m）是否为）是否为1010-10-10，若不是若不是1010-10-10需重做需重做 VdS，1.1.形成的油膜不是单分子油膜形成的油膜不是单分子油膜本实验理想情况下油酸应为单分子油膜，而实际实验过程中油本实验理想情况下油酸应为单分子油膜，而实际实验过程中油酸不可能完全形成单分子油膜，为让油膜尽可能散开，需等收酸不可能完全形成单分子油膜，为让油膜尽可能散开，需等收缩到稳定状态时再进行测量缩到稳定状态时再进行测量. .要求使用的酒精的浓度、痱子粉的要求使用的酒精的浓度、痱子粉的用量适宜等用量适宜等. .2 2纯油酸体积的计算误差纯油酸体积的计算误差要用累积法测油滴的体积要用累积法测油滴的体积. .先测出先测出1 mL1 mL的酒精油酸溶液的滴数，的酒精油酸溶液的滴数，从而计算出一滴酒精油酸溶液的体积从而计算出一滴酒精油酸溶液的体积. .再由油酸的浓度算出油酸再由油酸的浓度算出油酸的体积，在此过程中由于仪器的读数等原因也会存在一定误差的体积，在此过程中由于仪器的读数等原因也会存在一定误差. .3.3.油膜的面积油膜的面积S S测算产生的误差测算产生的误差（1 1）油膜形状画线误差：使玻璃板尽量靠近液面，画线尽量和）油膜形状画线误差：使玻璃板尽量靠近液面，画线尽量和油膜边缘对应油膜边缘对应. .（2 2）数格子法也会给面积计算带来误差）数格子法也会给面积计算带来误差. .1.1.为了防止油酸滴落时外溅，且容易形成较理想的油膜边界，为了防止油酸滴落时外溅，且容易形成较理想的油膜边界，滴油酸溶液时针头离水面高度为滴油酸溶液时针头离水面高度为1 cm1 cm较为适当较为适当. .当针头靠近水面当针头靠近水面时（油滴未滴下），会发现针头下方的粉层已经被排开，这是时（油滴未滴下），会发现针头下方的粉层已经被排开，这是由于针头中的酒精挥发所致，不影响实验效果由于针头中的酒精挥发所致，不影响实验效果2.2.画轮廓时要等待油酸面扩散后又收缩稳定时才可进行画轮廓时要等待油酸面扩散后又收缩稳定时才可进行. .油酸扩油酸扩散后又收缩有两个原因：一是由于水面受油酸滴冲击凹陷后又散后又收缩有两个原因：一是由于水面受油酸滴冲击凹陷后又恢复，二是酒精挥发后液面收缩恢复，二是酒精挥发后液面收缩3.3.因为水和油酸都是无色透明的液体，所以要用痱子粉来显示因为水和油酸都是无色透明的液体，所以要用痱子粉来显示油膜的边界油膜的边界4.4.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，为防止影响下次实验时油酸的扩散和油膜面积的测量，油酸，为防止影响下次实验时油酸的扩散和油膜面积的测量，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去，再用清水冲洗，这样可可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去，再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁保持盘的清洁5.5.本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数量级符合要求本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数量级符合要求即可即可在实验时，我们可以用印刷使用后的细、废碳粉代替痱子粉，在实验时，我们可以用印刷使用后的细、废碳粉代替痱子粉，因为印刷碳粉不溶于水且漂浮于水面，若学生撒得太多，可将因为印刷碳粉不溶于水且漂浮于水面，若学生撒得太多，可将水和碳粉一起倒出给其他组，然后用玻璃棒搅拌，直至碳粉在水和碳粉一起倒出给其他组，然后用玻璃棒搅拌，直至碳粉在水面薄且均匀即可；若学生撒得不均匀，直接用玻璃棒搅拌均水面薄且均匀即可；若学生撒得不均匀，直接用玻璃棒搅拌均匀即可匀即可. .这样可以使学生轻松完成这样可以使学生轻松完成“均匀地将碳粉撒在盛水浅盘均匀地将碳粉撒在盛水浅盘中中”这一步这一步. . 实验过程的理解实验过程的理解【例证例证1 1】（20112011大纲版全国卷）在大纲版全国卷）在“油膜法估测油酸分子的油膜法估测油酸分子的大小大小”实验中，有下列实验步骤：实验中，有下列实验步骤：往边长约为往边长约为40 cm40 cm的浅盘里倒入约的浅盘里倒入约2 cm2 cm深的水深的水. .待水面稳定后待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上将适量的痱子粉均匀地撒在水面上. .用注射器将事先配好的酒精油酸溶液滴一滴在水面上，待薄用注射器将事先配好的酒精油酸溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定膜形状稳定. .将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小. .用注射器将事先配好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒中，用注射器将事先配好的酒精油酸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，由此计算出一滴酒精油记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴酒精油酸溶液的体积酸溶液的体积. .将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上板上. .完成下列填空：完成下列填空：（1 1）上述步骤中，正确的顺序是）上述步骤中，正确的顺序是_._.（填写步骤前面的（填写步骤前面的数字）数字）（2 2）将）将1 cm1 cm3 3的油酸溶于酒精，制成的油酸溶于酒精，制成300 cm300 cm3 3的酒精油酸溶液；的酒精油酸溶液；测得测得1 cm1 cm3 3的酒精油酸溶液有的酒精油酸溶液有5050滴滴. .现取一滴该酒精油酸溶液滴现取一滴该酒精油酸溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m0.13 m2 2. .由此估算出油由此估算出油酸分子的直径为酸分子的直径为_m._m.（结果保留（结果保留1 1位有效数字）位有效数字）【规范解答规范解答】（1 1）实验操作开始之前要先配制酒精油酸溶液，）实验操作开始之前要先配制酒精油酸溶液，确定每一滴溶液中含有纯油酸的体积，所以步骤放在首位确定每一滴溶液中含有纯油酸的体积，所以步骤放在首位. .实实验操作时要在浅盘放水、痱子粉，为油膜形成创造条件，然后验操作时要在浅盘放水、痱子粉，为油膜形成创造条件，然后是滴入酒精油酸溶液，测量油膜面积，计算油膜厚度（即油酸是滴入酒精油酸溶液，测量油膜面积，计算油膜厚度（即油酸分子直径）分子直径）, ,所以接下来的步骤是所以接下来的步骤是. .（2 2）酒精油酸溶液的体积百分比浓度是）酒精油酸溶液的体积百分比浓度是 一滴溶液的体积一滴溶液的体积是是 cmcm3 3=2=21010-8-8 m m3 3，所以分子直径，所以分子直径答案：答案：（1 1） （2 2）5 51010-10-101300，15081012 10300d m5 10m.0.13 实验数据的处理实验数据的处理【例证例证2 2】在做用油膜法估测分子大小的实验中，将油酸溶于酒在做用油膜法估测分子大小的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每精，其浓度为每10104 4 mLmL溶液中有溶液中有6 mL6 mL油酸，用注射器测得油酸，用注射器测得1 mL1 mL上述溶液有上述溶液有7575滴，把滴，把1 1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定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，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，其形状和尺寸如图所示，坐标中正再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为方形方格的边长为1 cm1 cm，试求：，试求：（1 1）油酸膜的面积是多少）油酸膜的面积是多少cmcm2 2? ?（2 2）每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积是多少？）每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积是多少？（3 3）按以上实验数据估测出油酸分子的直径）按以上实验数据估测出油酸分子的直径. .【规范解答规范解答】（1 1）根据图形，数得格子数为）根据图形，数得格子数为126126个，那么油膜个，那么油膜面积是面积是S=126S=1261 cm1 cm2 2=126 cm=126 cm2 2. .（2 2）根据已知条件可知，）根据已知条件可知，1 mL1 mL溶液中有溶液中有7575滴，滴，1 1滴溶液的体积滴溶液的体积是是 mL.mL.又已知每又已知每10104 4 mL mL溶液中有纯油酸溶液中有纯油酸6 mL6 mL， mLmL溶液中溶液中纯油酸的体积是纯油酸的体积是175175641675V mL8 10 mL.10 （3 3）油酸分子的直径为）油酸分子的直径为答案：答案：（1 1）126 cm126 cm2 2（126126128 cm128 cm2 2）（2 2）8 81010-6-6 mL mL （3 3）6.36.31010-10-10 m m610V8 10d cm6.3 10 m.S1261.1.（20122012邢台模拟）某同学在用油膜法估测分子直径的实验邢台模拟）某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于（中，计算结果明显偏大，可能是由于（ ）A.A.油酸未完全散开油酸未完全散开B.B.油酸中含有大量酒精油酸中含有大量酒精C.C.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格D.D.求每滴体积时，求每滴体积时，1 mL1 mL溶液的滴数误多记了溶液的滴数误多记了1010滴滴【解析解析】选选A A、C.C.本题主要考查油膜法估测分子直径的实验原本题主要考查油膜法估测分子直径的实验原理、方法及注意事项等理、方法及注意事项等. .如果油酸未完全散开，形成的油膜的如果油酸未完全散开，形成的油膜的厚度大于分子直径，结果会偏大，厚度大于分子直径，结果会偏大，A A对；油酸中含有酒精会很对；油酸中含有酒精会很快挥发或溶于水，酒精有助于形成单分子膜，使测量更准确，快挥发或溶于水，酒精有助于形成单分子膜，使测量更准确，B B错；如果舍去了所有不足一格的方格，油膜的面积变小，由错；如果舍去了所有不足一格的方格，油膜的面积变小，由 计算出的直径偏大，计算出的直径偏大，C C对；滴数误多记了对；滴数误多记了1010滴，会使每滴滴，会使每滴的体积减小，由的体积减小，由 计算出的直径偏小，计算出的直径偏小，D D错错. .VdSVdS2.2.在做在做“用油膜法估测分子的大小用油膜法估测分子的大小”的实验时，所用的酒精油的实验时，所用的酒精油酸溶液的浓度为酸溶液的浓度为a a，测量中，某位同学测得如下数据：测得体积，测量中，某位同学测得如下数据：测得体积为为V V的酒精油酸溶液共有的酒精油酸溶液共有N N滴，油膜面积为滴，油膜面积为S S，则：，则：（1 1）用以上物理量的符号表示分子直径大小的公式为）用以上物理量的符号表示分子直径大小的公式为d=_.d=_.（2 2）该同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，）该同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，发现自己所测数据偏大，则对出现这种结果的原因，下列说法发现自己所测数据偏大，则对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是（中可能正确的是（ ）A.A.错误地将酒精油酸溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算错误地将酒精油酸溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算B.B.计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理C.C.计算油膜面积时，只数了完整的方格数计算油膜面积时，只数了完整的方格数D.D.水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开【解析解析】（1 1）每一滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积）每一滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积所以油酸分子的直径为所以油酸分子的直径为（2 2）设坐标纸上每一个小方格的面积为）设坐标纸上每一个小方格的面积为S S0 0，所画轮廓内的方格，所画轮廓内的方格数为数为n n，则分子的直径，则分子的直径 由此可知由此可知A A、C C、D D都将使测量都将使测量结果偏大；计算油膜面积时，若将不完整的方格作为完整方格结果偏大；计算油膜面积时，若将不完整的方格作为完整方格处理会导致油膜面积偏大，从而使所测分子直径偏小，故处理会导致油膜面积偏大，从而使所测分子直径偏小，故B B错错. .答案：答案：（1 1） （2 2）A A、C C、D D 0VVaN，0VaVd.SNS0aVdN nS，aVNS3.3.利用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有：浓度为利用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有：浓度为0.05%0.05%（体积分数）的酒精油酸溶液、最小刻度为（体积分数）的酒精油酸溶液、最小刻度为0.1 mL0.1 mL的量筒、盛的量筒、盛有适量清水的有适量清水的454550 cm50 cm2 2的浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃的浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸板、彩笔、坐标纸（1 1）下面是实验步骤，请填写所缺的步骤）下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C.C.A.A.用滴管将浓度为用滴管将浓度为0.05%0.05%的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒中，的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入记下滴入1 mL1 mL酒精油酸溶液时的滴数酒精油酸溶液时的滴数N N；B.B.将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为0.05%0.05%的酒精油酸溶液，从低处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油的酒精油酸溶液，从低处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸膜有足够大的面积又不与器壁接触为止，记下滴入的滴数酸膜有足够大的面积又不与器壁接触为止，记下滴入的滴数n n；C_.C_.D.D.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长1 cm1 cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸膜的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸膜的面积的面积S.S.（2 2）用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的大小）用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的大小_（单位：（单位：cmcm）. .【解析解析】（1 1）将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸膜的形状画）将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸膜的形状画在玻璃板上在玻璃板上. .（2 2）每滴酒精油酸溶液的体积为）每滴酒精油酸溶液的体积为n n滴酒精油酸溶液所含纯油酸的体积为滴酒精油酸溶液所含纯油酸的体积为所以单个油酸分子的大小为所以单个油酸分子的大小为答案：答案：（1 1）见解析）见解析 （2 2）31 cm .N3nV0.05% cmNVn0.05%d cm.SNSn0.05%NS4.4.（20122012北海模拟）利用油膜法可以粗略地测出阿伏加德罗北海模拟）利用油膜法可以粗略地测出阿伏加德罗常数，把密度常数，把密度=0.8=0.810103 3 kg/m kg/m3 3的某种油，用滴管滴出一滴在的某种油，用滴管滴出一滴在水面上形成油膜，已知这滴油的体积为水面上形成油膜，已知这滴油的体积为V=0.5V=0.51010-3-3 cm cm3 3, ,形成的形成的油膜面积为油膜面积为S=0.7 mS=0.7 m2 2. .油的摩尔质量油的摩尔质量M=0.09 kg/mol.M=0.09 kg/mol.若把油膜看若把油膜看成是单分子层，每个油分子看成球形，只需要保留一位有效数成是单分子层，每个油分子看成球形，只需要保留一位有效数字，那么：字，那么：（1 1）该油分子的直径是多少？）该油分子的直径是多少？（2 2）由以上数据可粗略地测出阿伏加德罗常数）由以上数据可粗略地测出阿伏加德罗常数NANA的值是多少？的值是多少？（先列出计算式，再代入数据计算）（先列出计算式，再代入数据计算）【解析解析】（1 1）由）由 可得：可得：（2 2）每个油分子的体积）每个油分子的体积油的摩尔体积油的摩尔体积假设油是由油分子紧密排列而成的，有：假设油是由油分子紧密排列而成的，有：代入数据可得代入数据可得NA6NA610102323 mol mol-1-1. .答案：答案：（1 1）7 71010-10-10 m m （2 2）见解析）见解析VdS36100.5 1010d m7 10 m0.7301Vd6molMVmolA30V6MNVd
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