【新步步高】201.doc

PAGE  PAGE 6 学案2　测量分子的大小 [学习目标定位]1.会用油膜法估测分子的大小.2.体会通过测量宏观量估算微观量的方法． 1．分子直径的数量级是10－10_m. 2．一般认为，组成固体和液体的分子是紧密排列的． [实验原理] 　把一滴油酸(事先测出其体积V)滴在水面上，在水面上形成油酸薄膜，认为是单分子油膜，且把分子看成球形，如图1所示．油膜的厚度就是油酸分子的直径d，测出油膜面积S，则分子直径D＝eq \f(V,S). 图1 [实验器材] 已稀释的油酸若干毫升、浅盘、痱子粉(或细石膏粉)、注射器、量筒、带方格的透明塑料盖板、彩笔. 一、实验步骤 1．用注射器取出已稀释好的油酸，缓缓推动活塞，使其一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积V1时的滴数n，算出一滴稀释油酸的体积V′＝eq \f(V1,n).再根据其中油酸的浓度η，算???一滴油酸中的纯油酸体积V＝V′η. 2．在水平放置的浅盘中倒入约2cm深的水，然后将痱子粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上，再用注射器将稀释好的油酸滴一滴在水面上，一会儿就会在水面上形成一层形状不规则的油酸薄膜． 3．待油酸薄膜稳定后，将塑料盖板板平放到浅盘上，然后用彩笔将油膜的形状画在塑料盖板上． 4．估算出油膜的面积S(以塑料盖板上的正方形为单位，计算轮廓内的正方形个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个)． 5．根据测出的一滴稀释油酸里纯油酸的体积V和油酸薄膜的面积S，可求出油膜的厚度d，则d可看作油酸分子的直径，即d＝eq \f(V,S). [延伸思考] 1．实验中为什么用油酸而不用其它液体？ 答案　油酸能在水面上形成单分子层油膜，油酸分子的一端对水有很强的亲和力，被水吸引在水中，另一端对水没有亲和力，便冒出水面，油酸分子都是直立在水面上的，单分子油膜的厚度等于油酸分子的长度．若把分子当成小球，油膜的厚度也就等于分子的直径(如图所示)． 2．实验中为什么用酒精对油酸进行稀释？ 答案　用酒精对油酸进行稀释有利于获取更小体积的纯油滴，这样更有利于油酸在水面上形成单分子油膜．同时酒精易挥发，不影响测量结果． 3．实验中为什么在水面上撒痱子粉？ 答案　撒痱子粉后，便于观察所形成的油膜的轮廓． 二、注意事项 1．油酸稀释好后，不要长时间放置，以免改变浓度，影响实验． 2．注射器针头高出水面的高度应在1cm之内，当针头靠水面很近(油酸未滴下之前)时，会发现针头下方的粉层已被排开，这是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验效果． 3．待测油酸液面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓．扩散后又收缩有两个原因：第一，水面受油酸滴冲击凹陷后又恢复；第二，酒精挥发后液面收缩． 4．做完实验后，把水从盘的一侧边缘倒出，并用少量酒精清洗，然后用脱脂棉擦去，最后用水冲洗，以保持盘的清洁． 三、误差分析 1．稀释油酸的实际浓度和理论值间存在偏差； 2．一滴稀释油酸的实际体积和理论值间存在偏差； 3．油酸在水面上的实际分布情况和理想中的“均匀”、“单分子纯油酸层”间存在偏差； 4．采用“互补法”(即不足半个的舍去，多于半个的算一个)计算获得的油膜面积与实际的油膜面积间存在偏差． 一、实验原理及步骤 例1　用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有：浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度0.1mL的量筒、盛有适量清水的45cm×50cm浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸． (1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C. A．用滴管将浓度为0.05%油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1mL油酸酒精溶液时的滴数N B．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%的油酸酒精溶液，从低处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄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 C．________________________________________________________________________ D．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积Scm2 (2)用已给的和测得的物理量表示单个油膜分子的直径大小为________cm. 解析　(1)由步骤D即可提示出，步骤C应该是：将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上． (2)d＝eq \f(V,S)＝eq \f(1×10－6×0.05%×n,NS×10－4)m ＝eq \f(0.05%,NS)n×10－2m＝eq \f(0.05%n,NS)cm. 答案　(1)见解析　(2)eq \f(0.05%n,NS) 例2　(双选)油膜法粗略测定分子直径的实验基础是