学案3 实验十二：用油膜法估测分子的大小.ppt

3.实验器材有哪些？ 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。 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，在水面上形成如图甲所示形状的一层纯油酸单分子油 膜。 学案3 实验十二：用油膜法估测分子的大小 1.实验目的是什么？ （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。 2.实验原理是怎样的？ 图甲 图乙 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， 如图乙所示，则d＝V/S 一、实验过程 1.实验步骤 (1)配制油酸酒精溶液。取1 mL(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成200 mL的油酸酒精溶液。 (2)往边长约为30cm~40cm的浅盘中倒入约2 cm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/n)mL。 (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10-10 m须重做实验。 二、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1 cm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。 2.数据处理 根据上面记录的数据，完成以下表格内容。 实验次数 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S 1 2 实验次数 一滴溶液中纯油 酸的体积V 分子的大小(m) 平均值 1 2 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。 三、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。 ［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104 mL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3.3-3-1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