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实验13用油膜法估测分子的大小-2-一、实验目的估测油酸分子的大小。二、实验原理1.利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜,如图所示。2.将油酸分子看作球形,测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积。3.用d= 计算出油膜的厚度(V为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积,S为油膜面积),这个厚度就近似等于油酸分子的直径。-3-三、实验器材盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。四、实验步骤1.配制油酸酒精溶液:把1 mL的油酸溶于酒精中,制成200 mL的油酸酒精溶液。2.往浅盘中倒入约2 cm深的水,然后将痱子粉(或石膏粉)均匀地撒在水面上。3.用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴油酸酒精溶液,使这些溶液体积恰好为1 mL,算出每滴油酸酒精溶液所含油酸的体积V= mL。4.用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴油酸酒精溶液,形成油膜。-4-5.待油酸薄膜形状稳定后,将一块较大的玻璃板盖在浅盘上,用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。6.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S。五、误差分析1.纯油酸体积的计算引起误差。2.油膜面积的测量引起的误差主要有两个方面:(1)油膜形状的画线误差;(2)数格子法本身是一种估算的方法,自然会带来误差。-5-六、注意事项1.实验前,必须将所有的实验用具擦洗干净,实验时,吸取油酸、酒精和油酸酒精溶液的滴管不能混用,否则会增大实验误差。2.油酸酒精溶液中油酸与酒精的体积比以1 200为宜。3.浅盘里的水面离盘口面的距离应较小,并要水平放置,以便准确地画出油酸薄膜的形状,画线时视线应与板面垂直。4.油酸在水面上形成的薄膜先扩散后收缩,要在薄膜形状稳定后再画轮廓。薄膜扩散后又收缩的原因有两个:一是水面受油酸滴冲击凹陷后又恢复;二是酒精挥发后,薄膜回缩。5.滴油酸溶液的滴口应在离水面1 cm之内,否则油酸薄膜难以形成。实验前要注意滴法的练习。-6-命题点一命题点二实验原理与操作实验原理与操作例1(2017黑龙江伊春市南岔区期中)在油膜法估测油酸分子的大小实验中,有下列实验步骤:a.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。b.用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待薄膜形状稳定。c.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。d.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。-7-命题点一命题点二e.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。完成下列填空:(1)上述步骤中,正确的顺序是(填写步骤前面的数字)。 (2)将1 cm3的油酸溶于酒精,制成300 cm3的油酸酒精溶液;测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴。现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。由此估算出油酸分子的直径为 m(结果保留一位有效数字)。 答案:(1)dabec(2)510-10解析:(2)根据实验原理可知,油酸分子直径为d= m510-10 m。-8-命题点一命题点二用油膜法估测分子大小的思路(1)理解分子模型,也就是理解油酸分子在水面上形成的薄膜厚度即分子直径。(2)明确溶质和溶剂的关系,正确求出纯油酸体积V。(3)准确“数”出油膜的面积S。(4)利用d= 求得分子直径。-9-命题点一命题点二数据处理与误差分析数据处理与误差分析例2(2017山东临沭县期中)油酸酒精溶液的浓度为每1 000 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所示。每一小方格的边长为25 mm。-10-命题点一命题点二(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;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: 。 -11-命题点一命题点二答案:(1)球体单分子直径4.510-21.210-112.710-10(2)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,使液面收缩解析:(1)油膜面积约占72小格,面积约为S=72252510-6 m2=4.510-2 m2,一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为(2)实验过程中除了按步骤进行操作,还要仔细观察实验现象,并学会分析所观察到的现象。-12-命题点一命题点二进行数据处理防止出现以下四个方面的错误(1)将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算。(2)计算油膜面积时,将不完整的方格作为完整方格处理。(3)计算油酸膜面积时,只数了完整的方格数。(4)计算分子直径时没有统一到国际单位。-13-1.(2017陕西渭南一模)关于用“油膜法”估测分子大小的实验,下列说法正确的是()A.单分子油膜的厚度被认为是油酸分子的直径B.测量结果表明,分子直径的数量级是10-10 mC.实验时先将一滴油酸酒精溶液滴入水面,再把痱子粉撒在水面上D.处理数据时将一滴油酸酒精溶液的体积除以油膜面积就算得油酸分子的直径E.实验时,先将1 cm3的油酸滴入300 cm3的纯酒精中,制成油酸酒精溶液,再取一滴该溶液滴在撒有痱子粉的水面上,测量所形成的油膜面积 答案解析解析关闭实验时先将痱子粉撒在水面上,再把一滴油酸酒精溶液滴入水面,选项C错误;处理数据时,先计算出一滴油酸酒精溶液中所含有的纯油酸体积,再将该体积除以油膜面积就算得油酸分子的直径,选项D错误。 答案解析关闭ABE-14-2.(2017山东济宁期末)测量分子大小的方法有很多,如油膜法、显微法。(1)在用油膜法估测分子大小的实验中,用移液管量取0.25 mL油酸,倒入标注250 mL的容量瓶中,再加入酒精后得到250 mL的溶液。然后用滴管吸取这种溶液,向小量筒中滴入100滴溶液,溶液的液面达到量筒中1 mL的刻度,再用滴管取配好的油酸溶液,向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液,在液面上形成油酸薄膜,待油膜稳定后,放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜,如图甲所示。坐标格的每个小正方形大小为2 cm2 cm。由图可以估算出油膜的面积是 cm2,由此估算出油酸分子的直径是 m(保留一位有效数字)。 -15-(2)图乙是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片。这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.4310-8 m的圆周而组成的,由此可以估算出铁原子的直径约为 m(结果保留两位有效数字)。-16-答案:(1)256810-10(2)9.410-10 解析:(1)数油膜的正方形格数,大于半格的算一格,小于半格的舍去,
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