333实验十二用油膜法估测分子的大小.doc

 PAGE 4 学案3 实验十二：用油膜法估测分子的大小  课 前 热 身 一、实验目的 1.估测油酸分子的大小。 2.学会间接测量微观量的原理和方法。 二、实验原理 实验采用使油酸在水面形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小。油酸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，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成如图3.3-3-1所示形状的一层纯油酸单分子油膜。 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，即可算出油酸分子直径的大小。用V表示一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积，用S表示单分子油膜的面积，用d表示分子的直径，如图3.3-3-2所示，则d＝V/S 三、实验器材 盛水浅盘、注射器（或胶头滴管）、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉（或石膏粉）、油酸酒精溶液、量筒、彩笔等。 四、实验操作 1.实验步骤 （1）配制油酸酒精溶液。取１mL（１cｍ３）的油酸溶于酒精中，制成２００mL的油酸酒精溶液。 （2）往边长约为３０ｃｍ~４０ｃｍ的浅盘中倒入约２cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉薄而均匀地撒在水面上。 （3）用滴管（或注射器）向量筒中滴入n滴油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为１ｍＬ，算出每滴油酸酒精溶液所含的油酸体积Ｖ０＝１/ｎｍＬ。 （4）用滴管（或注射器）向水面上滴入1滴油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成单分子油膜。 （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。求面积时，以坐标纸上边长为１ｃｍ的正方形为单位，数出轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个。 （7）根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积Ｖ；据一滴油酸的体积Ｖ和油膜的面积Ｓ，算出油酸薄膜的厚度d＝Ｖ/Ｓ，即为油酸分子直径的大小。比较算出的分子直径大小，看其数量级（ｍ为单位）是否为１０－１０m，若不是１０-10ｍ须重做实验。 2.数据处理 五、注意事项 1.为了防止油酸滴落时外溅，且容易形成较理想的油膜边界，滴油酸酒精溶液时针头离水面高度为1cm较为适当。当针头靠近水面时（油滴未滴下），会发现针头下方的粉层已经被排开，这是由于针头中的酒精挥发所致，不影响实验效果。 2.画轮廓时要等待油酸面扩散后又收缩稳定时才可进行。油酸扩散后又收缩有两个原因：一是由于水面受油酸滴冲击凹陷后又恢复，二是酒精挥发时液面收缩。 3.因为水和油酸都是无色透明的液体，所以要用痱子粉来显示油膜的边界。注意要从浅盘的中央加痱子粉。由于加痱子粉后水的表面张力系数变小，水将粉拉开，同时粉粒之间又存在着排斥作用，痱子粉会自动扩散至均匀。 4.当重做实验时，将水从浅盘的一侧边缘倒出时，在这侧边缘会残留油酸，为防止影响下次实验时油酸的扩散和油膜面积的测量，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。 5.本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数量级符合要求即可。 六、误差分析 1.纯油酸体积的计算误差。 2.油膜面积的测量误差。 （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。 典 例 剖 析 ［例题］在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每１０４mＬ溶液中含有纯油酸６mＬ，用注射器测得１mＬ上述溶液为７５滴，把１滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描绘出油酸膜的轮廓形状，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图3.3-3-3所示，坐标纸中正方形方格的边长为１cm，试求： （１）油酸膜的面积是 cm２； （２）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 mL； （３）按以上实验数据估测出油酸分子的直径是 m［（２），（３）两问答案保留一位有效数字］。 【解析】（１）由题图可知，油酸薄膜轮廓内的正方形个数为１１０个，则油酸薄膜的面积是Ｓ＝１１０×１×１cm２＝１１０cm2 （２）１mL溶液中含有纯油酸的体积为６/１０４mL，则１滴该溶液中含有纯油酸的体积为 Ｖ＝(１/７５)×(６/１０４)mＬ＝８×１０－６mＬ （３）d=V/S=8×10-6×１０－３×１０－３/(１１０×１０－４)m≈７×１０－１０m。 【答案】（１）１１０ （２）８×１０－６（３）７×１０－１０ 技 巧 (1)利用坐标纸计算面积时，大于半个的算一个，少于半个的应舍去。 （2）d=V/S中的V应为1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积。对 应 训 练 在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，已知配制油酸溶液中，纯油酸与溶液体积之比1:500，1mL溶液滴250滴，那么1滴溶液的体积是 mL，所以一滴溶液中