高中物理 第1章 分子动理论与统计思想 2 学生实验：用油膜法估测油酸分子的大小教师用书 教科版选修3-3

学生实验：用油膜法估测油酸分子的大小1实验目的用油膜法估测油酸分子的大小2实验原理把一定体积的油酸滴在水面上使其形成单分子油膜，如图121所示，不考虑分子间的间隙，把油酸分子看成球形模型，计算出1滴油酸中含有纯油酸的体积V，并测出油膜面积S，通过计算求出油膜的厚度d，即d就是油酸分子的直径图1213实验器材油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、浅水盘、玻璃板、坐标纸、彩笔、痱子粉或细石膏粉1实验步骤(1)在浅盘中倒入约2 cm深的水，将痱子粉或细石膏粉均匀撒在水面上(2)取1毫升(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成200毫升的油酸酒精溶液(3)用注射器往量筒中滴入1 mL配制好的油酸酒精溶液(浓度已知)，记下滴入的滴数N，算出一滴油酸酒精溶液的体积.(4)将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上(5)待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔画出油酸薄膜的形状(6)将玻璃板放在坐标纸上(或者玻璃板上有边长为1 cm的方格)，通过数方格个数，算出油酸薄膜的面积S.计算方格数时，不足半个的舍去，多于半个的算一个(7)根据已配制好的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V.(8)计算油酸薄膜的厚度d，即为油酸分子直径的大小2数据处理(1)一滴油酸溶液的平均体积.(2)一滴溶液中含纯油酸的体积VV油酸溶液的体积比(体积比)(3)油膜的面积Sn1 cm2(n为有效格数，小方格的边长为1 cm)(4)分子直径d(代入数据时注意单位的统一)3误差分析产生原因减小方法偶然误差数不完整格数时，对不足半格的判断存在误差数出全部不完整的格数n，它们相当于有个完整的格数系统误差油酸分子(C17H33COOH)的形状为长链形，将其视为球体则与实际分子形体有区别，所以实验只能得到分子直径的数量级，而不能得到准确值4.实验注意事项(1)油酸溶液配制后不要长时间放置，以免改变浓度，而使实验误差增大(2)注射器针头高出水面的高度应为1 cm之内，当针头靠近水面很近(油酸未滴下之前)时，会发现针头下方的粉层已被排开，是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验效果(3)实验之前要训练好滴法(4)待测油酸扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓扩散后又收缩有两个原因：第一，水面受油酸滴的冲击凹陷后又恢复；第二，酒精挥发后液面收缩(5)当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这一侧边缘会残留少许油酸，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(6)从盘的中央加痱子粉，使粉自动扩散均匀，这是由于以下两种因素所致：第一，加粉后水的表面张力系数变小，水将粉粒拉开；第二，粉粒之间的排斥这样做，比将粉撒在水面上实验效果好(7)本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可实验探究1实验误差分析(2016郑州高二检测)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()A油酸未完全散开B油酸中含有大量酒精C求每滴体积时，1 mL溶液的滴数多数了几滴D求每滴体积时，1 mL溶液的滴数少数了几滴E计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格【解析】形成的油膜不是单分子层，计算的油膜厚度就不是分子直径，比分子直径大得多，A正确；滴入水中后酒精都溶入水中，B错误；计算体积时多数了几滴，会使计算的油滴体积偏小，当然计算的分子直径也偏小，C错误，D正确；数方格时舍去了所有不足一格的方格，计算出的油膜面积偏小，导致计算结果偏大，E正确【答案】ADE实验探究2实验步骤及数据处理(2016青岛高二检测)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：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)【解析】(1)实验操作开始之前要先配制油酸酒精溶液，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，然后是滴入油酸、测量油膜面积、计算油膜厚度(即油酸分子直径)，所以接下来的步骤是.(2)油酸溶液的体积百分比浓度是.一滴溶液的体积是 cm32108 m3，所以分子直径d m51010 m.【答案】(1)(2)51010