物理实验十三 用油膜法估测分子的大小

实验十三：用油膜法估测分子的大小1.实验目的(1)估测油酸分子的大小.(2)学习间接测量微观量的原理和方法.2.实验原理实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小.把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开(如图 S13-1 甲所示)，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成如图乙所示的一层单分子油膜.实验中如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，即可算出油酸分子的大小.甲乙图 S13-13.实验器材坐标纸玻璃板量筒盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、_、_、痱子粉、油酸酒精溶液、_、彩笔.4.实验步骤(1)用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以免给实验带来误差.(2)配制油酸酒精溶液，取油酸 1 mL，注入 500 mL 的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到 500 mL 刻度线为止，摇动容量瓶，使油酸充分在酒精中溶解，这样就得到了500 mL 含 1 mL 纯油酸的油酸酒精溶液.(3)用注射器或滴管将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积 Vn 时的滴数 n.Vnn(4)根据 V0_算出每滴油酸酒精溶液的体积 V0.(5)向浅盘里倒入约 2 cm 深的水，并将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上.形状稳定(6)用注射器或滴管将一滴油酸酒精溶液滴在水面上.(7)待油酸薄膜的_后，将玻璃板(或有机玻璃板)放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上.(8)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(求面积时以坐标纸上边长为 1 cm 的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数，不足半个的_，多于半个的_).舍去算一个(9)根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积 V，并代入公式 d_算出油酸薄膜的厚度 d.VS(10)重复以上实验步骤多测几次油酸薄膜厚度，并求平均值，即为油酸分子的大小.实验次序量筒内增加1 mL溶液时的滴数轮廓内的小格子数轮廓面积S123实验次序一滴纯油酸的体积V分子的大小/m平均值1235.数据处理根据上面记录的数据，完成以下表格内容.6.注意事项(1)油酸酒精溶液的浓度以小于11000为宜.(2)实验前，必须把所有的实验用具擦洗干净，实验时吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分别专用，不能混用.否则会增大误差，影响实验结果.(3)痱子粉和油酸用量都不能太多，否则不易成功，撒痱子粉时一定要均匀.(4)待测油酸膜扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓.扩散后又收缩有两个原因：一是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.(5)本实验只要求估算分子大小，实验结果的数量级符合要求(1010 m)即可.7.误差分析(1)油酸酒精溶液的配制体积比不准确.(2)测定每一滴油酸酒精溶液的体积时造成误差.(3)计算油膜面积时采用正方形坐标纸“数格子法”会造成误差.【基础自测】“用油膜法估测分子的大小”实验的方法及步骤如下.向体积 V油1 mL 的油酸中加酒精，直至总量达到 V总500 mL.用注射器吸取中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入 n100 滴时，测得其体积恰好是V01 mL.先往边长为 3040 cm 的浅盘里倒入 2 cm 深的水，然后将_均匀地撒在水面上.用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图 S13-2所示，数出轮廓范围内小方格的个数 N，小方格的边长 l20 mm.图 S13-2根据以上信息，回答下列问题.(1)步骤中应填写：_.(2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积 V是_cm3.(3)油酸分子的直径是_m.答案：(1)痱子粉(或石膏粉) (2)2105(3)4.31010考点 1实验原理与操作【典题 1】(2017 年江苏大联考)用油膜法估测分子大小的实验步骤如下：向体积为 V1 的纯油酸加入酒精，直到油酸酒精溶液总体积为 V2；用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒，当滴入 n 滴时体积为 V0；先往边长为 3040 cm 的浅盘里倒入 2 cm 深的水；用注射器往水面上滴一滴上述溶液，等油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的轮廓；将描有油酸薄膜轮廓的玻璃板，放在画有许多边长为 a的小正方形的坐标纸上，读出轮廓范围内正方形的总数为 N.上述过程中遗漏的步骤是：_；油酸分子直径的表达式是 d_.考点 2数据处理与误差分析【典题 2】(2017 年河南郑州第三次质量预测)在“用油膜法估测分子大小”的实验中，将一滴油酸酒精溶液滴入事先洒有均匀痱子粉的水槽中，待油膜充分散开后，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图 S13-3所示.坐标纸上正方形小方格的边长为 10 mm，该油膜的面积是_m2；已知油酸酒精溶液中油酸浓度为 0.2%,400 滴油酸酒精溶液滴入量筒后的体积是 1.2 mL，则油酸分子的直径为_m.(计算结果保留 2 位有效数字)图 S13-3解析：在围成的方格中，不足半格舍去，多于半格的算一个，共有 80 个方格，故油酸膜的面积为 S801 cm1 cm80 cm28.0103 m2；每滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为答案：8.01037.51010