第5講 實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小

第5講實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小開始0102實(shí)驗(yàn)知能·系統(tǒng)歸納遷移應(yīng)用·發(fā)展素養(yǎng)第5講實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小(基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn))一、理清原理與操作操作要領(lǐng)1.配制油酸酒精溶液2.用注射器通過累積法得到1滴油酸酒精溶液的體積，再計(jì)算出1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V3.借助坐標(biāo)紙測(cè)量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積S三、掃描實(shí)驗(yàn)盲點(diǎn)1．注意事項(xiàng)(1)注射器針頭高出水面的高度應(yīng)在1cm之內(nèi)，當(dāng)針頭靠水面很近(油酸未滴下之前)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)針頭下方的粉層已被排開，這是針頭中酒精揮發(fā)所致，不影響實(shí)驗(yàn)效果。(2)待測(cè)油酸薄膜擴(kuò)散后又會(huì)收縮，要在油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后再畫輪廓。擴(kuò)散后又收縮有兩個(gè)原因：①水面受油酸液滴沖擊凹陷后又恢復(fù)；②酒精揮發(fā)后液面收縮。(3)當(dāng)重做實(shí)驗(yàn)時(shí)，將水從淺盤的一側(cè)邊緣倒出，在這側(cè)邊緣會(huì)殘留油酸，可用少量酒精清洗，并用脫脂棉擦去，再用清水沖洗，這樣做可保持淺盤的清潔。(4)本實(shí)驗(yàn)只要求估測(cè)油酸分子的大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)量級(jí)符合要求即可。2．誤差分析(1)純油酸體積的計(jì)算引起誤差。(2)油膜面積的計(jì)算造成誤差。(3)油膜形狀的邊界畫線造成誤差。(4)數(shù)格子的個(gè)數(shù)造成誤差。(5)油酸酒精溶液濃度的改變?cè)斐烧`差。1．用油膜法估算分子大小的實(shí)驗(yàn)中，首先需將純油酸稀釋成一定濃度的油酸酒精溶液，稀釋的目的是________________________________________。實(shí)驗(yàn)中為了測(cè)量出一滴已知濃度的油酸酒精溶液中純油酸的體積，可以_________________________________________________________________。為得到油酸分子的直徑，還需測(cè)量的物理量是________________________。解析：用油膜法估測(cè)分子直徑時(shí)，需使油酸在水面上形成單分子層油膜，為使油酸盡可能地散開，將油酸用酒精稀釋。根據(jù)V＝Sd，要求得分子的直徑d，則需要測(cè)出油膜面積，以及一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積。這樣需要測(cè)出一滴油酸酒精溶液的體積，其方法可用累積法，即測(cè)出1mL油酸酒精溶液的滴數(shù)。答案：使油酸在淺盤的水面上容易形成一塊單分子層油膜用注射器吸取一定體積的油酸酒精溶液，把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入燒杯中，記下液滴的總滴數(shù)，得到一滴溶液中純油酸的體積單分子層油膜的面積2．在“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，(1)該實(shí)驗(yàn)中的理想化假設(shè)是________。A．將油膜看成單分子層油膜B．不考慮各油酸分子間的間隙C．不考慮各油酸分子間的相互作用力D．將油酸分子看成球形(2)實(shí)驗(yàn)中使用到油酸酒精溶液，其中酒精的作用是________。A．可使油酸和爽身粉之間形成清晰的邊界輪廓B．對(duì)油酸起到稀釋作用C．有助于測(cè)量一滴油酸的體積D．有助于油酸的顏色更透明便于識(shí)別(3)某老師為本實(shí)驗(yàn)配制油酸酒精溶液，實(shí)驗(yàn)室配備的器材有：面積為0.22m2的蒸發(fā)皿、注射器、燒杯(注射器中1毫升溶液滴入燒杯中的滴數(shù)為50滴)、純油酸和無水酒精若干。已知油酸分子直徑數(shù)量級(jí)為10－10m，則該老師配制的油酸酒精溶液體積濃度(油酸與油酸酒精溶液的體積比)至多為______‰(保留兩位有效數(shù)字)。解析：(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知A、B、D項(xiàng)內(nèi)容為理想化假設(shè)的內(nèi)容。(2)實(shí)驗(yàn)中為了使油酸充分展開，獲得單分子層油膜，需用酒精對(duì)油酸稀釋。答案：(1)ABD

(2)B

(3)1.13．在“用油膜法估測(cè)油酸分子直徑”的實(shí)驗(yàn)中，我們通過宏觀量的測(cè)量間接計(jì)算微觀量。(1)本實(shí)驗(yàn)利用了油酸分子易在水面上形成________(選填“單層”或“多層”)分子油膜的特性。若將含有純油酸體積為V的一滴油酸酒精溶液滴到水面上，形成面積為S的油酸薄膜，則由此可估測(cè)油酸分子的直徑為________。(2)某同學(xué)實(shí)驗(yàn)中先取一定量的無水酒精和油酸，制成一定濃度的油酸酒精溶液，測(cè)量并計(jì)算一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積后，接著又進(jìn)行了下列操作：A．將一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地?cái)U(kuò)展為形狀穩(wěn)定的油酸薄膜B．將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上計(jì)算油酸薄膜的面積C．將玻璃板蓋到淺盤上，用彩筆將油酸薄膜的輪廓畫在玻璃板上D．向淺盤中倒入約2cm深的水，將爽身粉均勻地撒在水面上以上操作的合理順序是________(填字母代號(hào))。(3)若實(shí)驗(yàn)時(shí)爽身粉撒得太厚，則所測(cè)的分子直徑會(huì)________(選填“偏大”或“偏小”)。(2)實(shí)驗(yàn)步驟為：配制好油酸酒精溶液，用注射器通過累積法測(cè)出1滴此溶液的體積，然后將1滴此溶液滴在淺盤中撒有爽身粉的水面上，等待形狀穩(wěn)定后，將玻璃板蓋在淺盤上，用彩筆描繪出油酸薄膜的形狀，將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，計(jì)算出油酸薄膜的面積。故答案為DACB。4．(1)在做“用油膜法估測(cè)油酸分子大小”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，已經(jīng)準(zhǔn)備的器材有：一定濃度的油酸酒精溶液、燒杯、淺盤和水、玻璃板、彩筆，要完成本實(shí)驗(yàn)，還缺少的器材有__________________________________________________。(2)在“用油膜法估測(cè)油酸分子大小”的實(shí)驗(yàn)中，在哪些方面做了理想化的假設(shè)______________________________________________________________；實(shí)驗(yàn)中滴在水面的是油酸酒精溶液而不是純油酸，且只能滴一滴，這是因?yàn)開_____________________________________________________________；在將油酸酒精溶液滴向水面前，要先在水面上均勻撒上爽身粉，這樣做是為了___________________________________________________________。(3)下面4個(gè)圖反映“用油膜法估測(cè)油酸分子大小”實(shí)驗(yàn)中的4個(gè)步驟，將它們按操作先后順序排列應(yīng)是________(用符號(hào)表示)。(4)在做“用油膜法估測(cè)油酸分子大小”的實(shí)驗(yàn)中，已知實(shí)驗(yàn)室中使用的油酸酒精溶液的體積濃度為c，又用注射器測(cè)得每N滴這種油酸酒精溶液的總體積為V，將一滴這種溶液滴在淺盤中的水面上，在玻璃板上描出油膜的邊界線，再把玻璃板放在畫有邊長(zhǎng)為a的正方形小格的紙上(如圖所示)，測(cè)得油膜占有的小正方形個(gè)數(shù)為X。①每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積的表達(dá)式V0＝________。②油膜的面積表達(dá)式S＝________，從圖中可數(shù)出小正方形的有效個(gè)數(shù)X＝________。③用以上字母表示油酸分子的大小D＝________。解析：(1)在本實(shí)驗(yàn)中，要用注射器通過累積法得到一滴油酸酒精溶液的體積，先在淺水盤中撒上爽身粉，再將用酒精稀釋過的油酸用注射器滴到水面上，將玻璃板蓋在淺水盤上畫出油膜的邊界，將畫出油膜邊界的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，用數(shù)格子的方法得出形成的面積，則可根據(jù)體積公式求得分子直徑。故實(shí)驗(yàn)中還需要：注射器、爽身粉及坐標(biāo)紙。(2)在“用油膜法估測(cè)油酸分子大小”的實(shí)驗(yàn)中，一般將油膜看成單分子膜，將油酸分子看成球形，將油酸分子看成是緊挨在一起的；實(shí)驗(yàn)中滴在水面上的是油酸酒精溶液而不是純油酸，且只能滴一滴，這是因?yàn)橐坏渭冇退嶂泻退岱肿訑?shù)量過多，形成的油膜面積可能大于淺水盤面積，且純油酸粘滯力較大，不易形成單分子油膜；在滴入油滴之前，要先在水面上均勻撒上爽身粉，這樣做的目的是使油膜邊界清晰，便于描繪油膜形狀。答案：(1)注射器、爽身粉、坐標(biāo)紙(2)將油膜看成單分子膜，將油酸分子看成球形，將油酸分子看成是緊挨在一起的一滴純油酸中含油酸分子數(shù)量過多，形成的油膜面積可能大于淺水盤面積，且純油酸粘滯力較大，不易形成單分子油膜使油膜邊界清晰，便于描繪油膜形狀(3)dacb

5.油酸酒精溶液的濃度為每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.5mL，用注射器吸取1mL油酸酒精溶液，把該溶液滴入燒杯內(nèi)，總滴數(shù)為50滴。若把一滴這樣的溶液滴入盛水的淺盤中，由于酒精溶于水，油酸在水面展開，穩(wěn)定后形成單分子油膜的形狀如圖所示。(以下計(jì)算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)(1)若每一小方格的邊長(zhǎng)為10mm，則油酸薄膜的面積為________m2。(2)每一滴油酸酒精溶液含有純油酸的體積為________m3。(3)根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估算出油酸分子的直徑為______m。(4)為了盡可能準(zhǔn)確地估測(cè)出油酸分子的大小，下列哪些措施是可行的______。A．油酸濃度適當(dāng)大一些B．油酸濃度適當(dāng)小一些C．油酸擴(kuò)散后立即繪出輪廓圖

D．油酸擴(kuò)散并待其收縮穩(wěn)定后再繪出輪廓圖解析：(1)每個(gè)小正方形的面積為S1＝(10mm)2＝1×10－4m2，面積超過小正方形面積一半的個(gè)數(shù)為80個(gè)，則油酸膜的面積約為

S＝80S1＝80×10－4m2＝8.0×10－3m2。(4)為能形成單分子油膜，油膜濃度應(yīng)適當(dāng)小些；繪制輪廓圖應(yīng)在油酸擴(kuò)散穩(wěn)定后進(jìn)行，B、D正確，A、C錯(cuò)誤。答案：(1)8.0×10－3(7.8×10－3～8.5×10－3均可)(2)1.0×10－11

(3)1.3×10－9(或1.2×10－9)

(4)BD6．某班級(jí)做“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前，將酒精加入1mL的油酸中配制成1000mL的油酸酒精溶液。(1)在實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測(cè)量出一滴油酸酒精溶液的體積，具體的操作是用________將事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入燒杯，記下一定體積該溶液的液滴數(shù)目。(2)在淺盤的水面撒上爽身粉，將1滴油酸酒精溶液滴入水中后，下列現(xiàn)象或判斷正確的是________。A．油膜的面積先擴(kuò)張后又稍微收縮了一些B．油膜的面積先快速擴(kuò)張后慢慢趨于穩(wěn)定C．若出現(xiàn)如圖的情況，說明油酸濃度太大，需重新配制油酸酒精溶液再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)D．若出現(xiàn)如圖的情況，可在水面上重新撒上爽身粉，再次滴入油酸酒精溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(3)甲實(shí)驗(yàn)小組測(cè)得1mL油酸酒精溶液為80滴，通過數(shù)1滴溶液在水面穩(wěn)定后形成的油膜面積對(duì)應(yīng)的正方形的個(gè)數(shù)得到油膜的面積為250cm2，可估算油酸分子的直徑為________m。(4)乙實(shí)驗(yàn)小組算得的油酸分子直徑偏小，可能是由于______。A．計(jì)算油膜面積時(shí)，舍去了所有不足一格的方格B．油酸酒精溶液中酒精揮發(fā)，導(dǎo)致油酸濃度變大C．水面上爽身粉撒得較多，油酸未完全散開D．求每滴溶液體積時(shí)，1mL的溶液的滴數(shù)少計(jì)了10滴(5)當(dāng)結(jié)束實(shí)驗(yàn)或重復(fù)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，需將水從淺盤的一角倒出，在這個(gè)角的邊緣會(huì)遺留少許油酸，為了保持淺盤的清潔，不影響下次使用，應(yīng)如何處理？________________________________________________

。解析：(1)在實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測(cè)量出一滴油酸酒精溶液的體積，具體的操作是用注射器將事先配