第41讲 实验：用油膜法估测分子的大小自主·夯实基础 自主预习 轻松过关 名师点金 本实验提供了一种估算分子直径数量级的简单方法，难点在于计算一滴溶液中含油酸的体积以及估算油酸薄膜的面积，其中油膜面积的估算方法特殊、巧妙，要理解好、掌握好. 知识梳理 一、实验原理 油酸分子C17H33COOH由C17H33—和—COOH两部分构成，其中—COOH对水有很强的亲和力，当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，使油酸分子一个挨一个地排列，可形成单分子油膜.如果油酸分子可以大致看做球形，油膜的厚度就是分子直径，如图41-1所示. 图41-1 因此，事先测出一滴油酸的体积V，再测出该滴油酸在水面上尽可能散开时油膜的面积S，就可算出油酸分子的直径d= . 二、实验器材 浅盘、痱子粉、注射器、量筒、有机玻璃板、彩笔、坐标纸、铅笔及油酸溶液. 三、实验步骤 1.用注射器或滴管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(如1mL)时的滴数. 2.先往边长约为30cm～40cm的浅盘里倒入约为2cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上，再用注射器或滴管将1滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将事先准备好的有机玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上. 3.将画有油酸薄膜轮廓的有机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，计算轮廓所围正方形的个数） 4.根据油酸酒精溶液的浓度，算出1滴溶液中纯油酸的体积V，由d= 求出油酸分子的直径d. 四、数据记录与处理 五、注意事项 1.油酸酒精溶液的体积百分比浓度以小于 为宜. 2.油酸酒精溶液的液滴数要适当多一些. 3.每次实验时要让浅盘中的水稳定后再做，待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓. 4.在求油酸膜面积时，以坐标纸上的方格(边长为1cm)的数目来计算，方格中油膜覆盖不足半个的舍去，多于半个的算一个. 5.在有机玻璃板上描绘轮廓时，动作要轻而迅速，眼睛视线要始终与玻璃板垂直. 6.计算分子直径时，注意滴加的不是纯油酸，而是油酸酒精溶液.应用一滴溶液的体积乘以溶液的体积百分比浓度. 7.痱子粉不宜撒得过厚，器具用后要清洗干净. 六、误差分析 1.由于本实验原理与实验方法所带来的系统误差. 2.没有等油酸面稳定便画了轮廓. 3.计算格子数出现的偶然误差. 创新·方法探究 提炼方法 展示技巧 题型方法 例1 在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸酒精溶液的浓度为每1×104mL溶液中有纯油酸6mL.用注射器测得1mL上述溶液中有液滴50滴.把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后， 图41-2将玻璃板放在浅盘上，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41-2所示.坐标纸中正方形方格的边长为20mm.求： (1)求油分子的直径. (2)粗略测出阿伏加德罗常数NA.（先列出文字计算式，再代入数据计算，只要求保留一位有效数字） 【分析】油滴在水面上形成“单分子油膜”.将分子视做球形模型，油膜的厚度就可认为是油分子的直径，进而可算出每个分子的体积.又已知这种油的摩尔质量M0、密度ρ，则可算出1mol油的体积，进而可算出每摩尔的油所含的分子数，即阿伏加德罗常数. 【解析】(1)利用油膜法测出分子直径为： d= = m=7.1×10-10m. (2)每个分子看成球形，则每个分子的体积为： V′= πd3= π( )3 油的摩尔体积V0= 所以阿伏加德罗常数NA= = 代入数据得： NA= mol-1=6×1023mol-1. 【答案】(1)7.1×10-10m (2)6×1023mol-1 【点评】因为阿伏加德罗常数是联系宏观量和微观量的桥梁，所以我们可以利用油膜法测分子大小的实验反过来巧妙地测出阿伏加德罗常数. 体验成功 1.（2009年黄冈抽测）在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，实验简要步骤如下： A.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数（不足半个的舍去，多于半个的算一个），再根据方格的边长求出油膜的面积S B.将一滴酒精油酸溶液滴在水面上，待油膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜形状描画在玻璃板上 C.用浅盘装入约2cm深的水，然后把痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上 D.用公式d= ，求出薄膜厚度，即为油酸分子的大小 E.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 F.用注射器或滴管将事先配好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数 上述实验步骤的合理顺序是: . 【答案】CFBAED 2.（2009年巴蜀中学月考）在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，体积为V的油滴在水面上形成近似圆形的单分子油膜，油膜直径为D，则测得油分子的直径大约为( ) A. B. C. D. 【答案】A 3.1967年，拖雷—坎永号油轮在英吉利海峡触礁，使大约8万吨原油溢出，污染了英国一百多公里的海岸线，使25000只海鸟死亡.石油流入海中危害极大，在海洋中泄漏1t可覆盖12km2的海面.由此可计算油膜的厚度约是分子直径数量级的 倍.（设油的密度为0.91×103kg/m3，计算结果保留一位有效数字） 【答案】9×102 4.（2010年荆州中学月考）在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，准备有以下器材：用酒精稀释过的油酸、滴管、痱子粉、浅盘及水、玻璃板、彩笔，还缺少的器材有 .若将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液.已知1cm3溶液有50滴，现取1滴油酸酒精溶液滴在水面上.随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子薄层.已测出这一薄层的面积为0.2m2，由此可以估算出油酸分子的直径为 m. 【答案】量筒、坐标纸5×10-10 5.（2009年西安检测）在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，所用酒精油酸溶液的浓度为每104Ml溶液中有纯油酸6mL，用注射器测得1mL上述溶液为75滴.将1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将 图41-3玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓形状，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图41-3所示，坐标中正方形方格的边长为1cm.试求： (1)油酸膜的面积是 cm2. (2)每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积是 mL. (3)根据以上实验数据，估测出油酸分子直径为 m. 【答案】 (1)157 (2)8×10-6 (3)5×10-10
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