第2節(jié)　科學(xué)測量：用油膜法估測油酸分子的大小　

第2節(jié)科學(xué)測量：用油膜法估測油酸分子的大小

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．估測油酸分子大小的數(shù)量級。2．體驗(yàn)通過油膜法測量油酸分子大小的思想方法。3．向淺水盤中倒入清水，在水面上輕輕而均勻地撒一層爽身粉，用滴管在其上滴一滴油酸酒精溶液。待油層不再擴(kuò)散、形狀穩(wěn)定時(shí)，就近似形成了單分子油膜。4．將玻璃片蓋在淺水盤上，用筆將油膜的輪廓描繪在玻璃片上。5．將描有油酸薄膜輪廓的玻璃片放在坐標(biāo)紙上，算出油酸薄膜的面積S(求面積時(shí)以坐標(biāo)紙上邊長為1cm的正方形為單位，數(shù)出輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè))。6．根據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V，根據(jù)油酸的體積V和油膜的面積S算出油酸分子的直徑。

誤差分析3．待測油酸液面擴(kuò)散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫輪廓。擴(kuò)散后又收縮有兩個(gè)原因：第一，水面受油酸酒精液滴沖擊凹陷后又恢復(fù)；第二，酒精揮發(fā)后液面收縮。4．當(dāng)重做實(shí)驗(yàn)時(shí)，水從盤的一側(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，并用脫脂棉擦拭，再用清水沖洗，這樣做可保持盤的清潔。5．從盤的中央加爽身粉，粉自動(dòng)擴(kuò)散至均勻，這是由于以下兩種因素所致：第一，加粉后水的表面張力系數(shù)變小，水將粉粒拉開；第二，粉粒之間的排斥。這樣做比將粉直接撒在水面上的效果好。6．本實(shí)驗(yàn)只要求估算分子的大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)量級符合要求即可。[典例]在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，(1)某同學(xué)操作步驟如下：①取定量的無水酒精和油酸制成一定濃度的油酸酒精溶液；②在量筒中滴入一滴該溶液測出它的體積；③在蒸發(fā)皿內(nèi)盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散開穩(wěn)定；④在蒸發(fā)皿上覆蓋透明玻璃板描出油膜形狀，用透明方格紙測量油膜的面積。實(shí)驗(yàn)原理與操作上述四步操作中，不可能實(shí)現(xiàn)的一步是________，可改為________________；不完善的一步是________，應(yīng)改為_______________________________________________________________________________________________。(2)本實(shí)驗(yàn)中，估測分子大小的方法是將每個(gè)分子視為________模型，讓油酸盡可能地在水面上散開，則形成的油膜可視為________油膜，這層油膜的厚度可視為油酸分子的________。(3)若油酸酒精溶液體積濃度為0.10%，一滴溶液的體積為4.8×10－3mL，其形成的油膜面積為50cm2，則估測出油酸分子的直徑為________m。[解析]

(1)要測出一滴油酸酒精溶液的體積，應(yīng)在量筒中滴入N滴溶液，測出其體積為V，則一滴該溶液的體積為V1＝，因此不可能實(shí)現(xiàn)的一步是②，應(yīng)在量筒中滴入N滴溶液后測量它的體積；為了使一滴油酸酒精溶液散開后形狀比較清晰，要在水面上先撒上爽身粉，故不完善的一步是③，應(yīng)改為要先在水面上撒上薄薄的一層爽身粉，再滴入一滴油酸酒精溶液。(2)這種估測方法是將每個(gè)分子視為球形模型，讓油酸盡可能地在水面上散開，則形成的油膜可視為單分子油膜，這層油膜的厚度可視為油酸分子的直徑。(3)每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是V＝0.10%×4.8×10－3mL＝4.8×10－6mL，油膜面積為S＝50cm2，則油酸分子的直徑[答案]

(1)②在量筒中滴入N滴溶液后測量它的體積③先在水面上撒上薄薄的一層爽身粉，再滴入一滴油酸酒精溶液(2)球形單分子直徑(3)9.6×10－10[典例]某小組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室做“用油膜法估測油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)的方法及步驟如下：①向體積V油＝1mL的油酸中加酒精，直至總量達(dá)到V總＝500mL；②用注射器吸取一段①中配制好的油酸酒精溶液，由注射器上的刻度讀取該段溶液的總體積為V0＝1mL，把它一滴一滴地滴入燒杯中，記下液滴的總滴數(shù)n＝100滴；③往邊長為30～40cm的淺盤里倒入2cm深的水，將爽身粉均勻地撒在水面上；④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上，并在玻璃板上描下油酸膜的形狀；數(shù)據(jù)處理和誤差分析⑤將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，如圖所示，數(shù)出輪廓范圍內(nèi)的小方格的個(gè)數(shù)，小方格的邊長l＝20mm。根據(jù)以上信息，回答下列問題：(1)該同學(xué)有遺漏的實(shí)驗(yàn)步驟是________，其正確做法是______________________________________________________________________________________。(2)1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V′是________mL。(3)油酸分子的直徑d＝______m(保留一位有效數(shù)字)。(4)若爽身粉撒得過厚，則會(huì)使分子直徑的測量結(jié)果偏________(選填“大”或“小”)。1．在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，下列對實(shí)驗(yàn)過程的分析正確的是(

)A．測量一滴油酸酒精溶液體積用的是微小量放大法B．在水面上撒爽身粉是為了使油膜邊緣形成規(guī)則形狀C．在坐標(biāo)紙上計(jì)算油膜輪廓內(nèi)格子數(shù)采用的是比值法D．該實(shí)驗(yàn)采用的是借助物理模型間接測量的方法解析：測量一滴油酸酒精溶液體積用的是累積法，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在水面上撒爽身粉是為了使油膜邊緣形成清晰的界面，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在坐標(biāo)紙上計(jì)算油膜輪廓內(nèi)格子數(shù)采用的是累加法，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)采用的是借助物理模型間接測量的方法，選項(xiàng)D正確。答案：D

2.在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，下列說法中正確的是

(

)A．用油膜法可以精確測量油酸分子的大小B．油酸分子直徑等于純油酸體積除以相應(yīng)油酸膜面積C．計(jì)算油酸膜面積時(shí)，應(yīng)舍去所有不足一格的方格D．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先將一滴油酸酒精溶液滴入水面，再把爽身粉撒在水面上解析：“用油膜法估測油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)是假設(shè)油酸分子是單層并且緊密相連的，并不完全符合實(shí)際，故不能精確測量油酸分子的大小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，分子直徑等于純油酸的體積除以相應(yīng)的油酸膜面積，選項(xiàng)B正確；在計(jì)算面積時(shí)，超過半格的算一個(gè)，不足半格的才能舍去，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)要先撒爽身粉，再滴油酸酒精溶液，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案：B

3.

某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室做“用油膜法估測油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，已知每1×104mL油酸酒精溶液中有純油酸6mL，用注射器抽得上述溶液2mL，現(xiàn)緩慢地滴出1mL溶液，共有液滴數(shù)為50滴。把1滴該溶液滴入盛水的淺盤中，在刻有小正方形方格的玻璃板上描出油膜的輪廓如圖所示，小正方形方格的邊長為20mm。試問：(1)這種估測方法是將每個(gè)分子視為________模型，讓油酸盡可能地在水面上散開，則形成的油膜可視為________油膜，這層油膜的厚度可視為油酸分子的__________。(2)圖中油膜面積是________mm2；每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是________mL；根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測出油酸分子的直徑約為________m(最后一空保留一位有效數(shù)字)。4．測量分子大小的方法有很多，如油膜法、顯微法等。(1)在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，取0.25mL油酸溶于酒精，制成250mL的油酸酒精溶液。然后用滴管吸取一些油酸酒精溶液，一滴一滴地向小量筒中滴入100滴溶液，此時(shí)液面恰好達(dá)到量筒中1mL的刻度，再用滴管取配制好的油酸酒精溶液，向撒有爽身粉的盛水淺盤中滴入2滴油酸酒精溶液，在水面上形成油膜，待油膜穩(wěn)定后，將帶有坐標(biāo)方格的玻璃板放在淺盤上并描下油膜的形狀，如圖甲所示。小方格的邊長為2cm。由圖可以估算出油膜的面積是________cm2，由此估算出油酸分子的直徑是________m(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。(2)通過查找資料，得知油酸分子的直徑為4.6×10－10m，則造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏差的原因可能是______。A．爽身粉撒得過多B．勾畫油膜形狀時(shí)面積圈大了C．計(jì)算1滴油