物理實(shí)驗(yàn)13 用油膜法估測分子的大小

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1、實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1313用油膜法估測分子的大小用油膜法估測分子的大小-2-一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.估測油酸分子的大小。2.學(xué)會間接測量微觀量的原理和方法。二、實(shí)驗(yàn)原理1.利用油酸酒精溶液在平靜的水面上形成單分子油膜,如圖所示。2.將油酸分子看作球形,測出一定體積油酸溶液在水面上形成的油膜面積。3.用d= 計(jì)算出油膜的厚度(V為一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積,S為油膜面積),這個厚度就近似等于油酸分子的直徑。-3-三、實(shí)驗(yàn)器材1.油酸酒精溶液若干毫升,體積配比為1 200。2.注射器或滴管1支。3.量筒1個。4.淺盤1個,規(guī)格為30 cm40 cm。5.玻璃板1塊,面積大于30 cm40 cm,坐標(biāo)紙。6.彩色

2、水筆1支。7.痱子粉(或石膏粉)1盒。8.清水若干升。-4-四、實(shí)驗(yàn)步驟1.配制油酸酒精溶液:把1 mL的油酸溶于酒精中,制成200 mL的油酸酒精溶液。2.往淺盤中倒入約2 cm深的水,然后將痱子粉(或石膏粉)均勻地撒在水面上。3.用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴油酸酒精溶液,使這些溶液體積恰好為1 mL,算出每滴油酸酒精溶液所含油酸的體積V= mL。4.用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴油酸酒精溶液,油酸就在水面上慢慢散開,形成單分子油膜。5.待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后,將一塊較大的玻璃板蓋在淺盤上,用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上。-5-6.將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上,算出油酸

3、薄膜的面積。求面積時,以坐標(biāo)紙上邊長為1 cm的正方形為單位,數(shù)出輪廓內(nèi)正方形的個數(shù),不足半個的舍去,多于半個的算一個。7. 根據(jù)一滴油酸的體積V和其形成的薄膜的面積S,算出油酸薄膜的厚度d= ,即為油酸分子的大小。比較算出的分子大小,看其數(shù)量級是否為10-10 m。五、誤差分析1.純油酸體積的計(jì)算引起誤差。2.油膜面積的測量引起的誤差主要有兩個方面:(1)油膜形狀的畫線誤差;(2)數(shù)格子法本身是一種估算的方法,自然會帶來誤差。-6-六、注意事項(xiàng)1.實(shí)驗(yàn)前,必須將所有的實(shí)驗(yàn)用具擦洗干凈,實(shí)驗(yàn)時,吸取油酸、酒精和油酸酒精溶液的滴管不能混用,否則會增大實(shí)驗(yàn)誤差。2.油酸酒精溶液中油酸與酒精的體積比

4、以1 200為宜。3.淺盤里的水面離盤口面的距離應(yīng)較小,并要水平放置,以便準(zhǔn)確地畫出油酸薄膜的形狀,畫線時視線應(yīng)與板面垂直。4.油酸在水面上形成的薄膜先擴(kuò)散后收縮,要在薄膜形狀穩(wěn)定后再畫輪廓。薄膜擴(kuò)散后又收縮的原因有兩個:一是水面受油酸滴沖擊凹陷后又恢復(fù);二是酒精揮發(fā)后,薄膜回縮。5.滴油酸溶液的滴口應(yīng)在離水面1 cm之內(nèi),否則油酸薄膜難以形成。實(shí)驗(yàn)前要注意訓(xùn)練好滴法。-7-該實(shí)驗(yàn)中,我們?yōu)槭裁纯梢杂胐= 來計(jì)算油酸分子的直徑?提示：該實(shí)驗(yàn)中油酸分子呈球形分布在水面上,且一個挨一個,從而可以由體積與面積相除求出油膜的厚度,油膜的厚度也就是分子的直徑。-8-考點(diǎn)一考點(diǎn)二例1利用油膜法估測油酸分子

5、的大小,實(shí)驗(yàn)器材有:濃度為0.05%(體積分?jǐn)?shù))的油酸酒精溶液、最小刻度為0.1 mL的量筒、盛有適量清水的規(guī)格為30 cm40 cm的淺盤、痱子粉、膠頭滴管、有機(jī)玻璃板、彩筆、坐標(biāo)紙。(1)下面是實(shí)驗(yàn)步驟,請?zhí)顚懰钡牟襟EC。A.用滴管將濃度為0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,記下滴入1 mL油酸酒精溶液時的滴數(shù)N;B.將痱子粉均勻地撒在淺盤內(nèi)的水面上,用滴管吸取濃度為0.05%的油酸酒精溶液,從靠近水面處向淺盤中央一滴一滴地滴入油酸酒精溶液,直到油酸薄膜有足夠大的面積且不與器壁接觸為止,記下滴入的滴數(shù)n;-9-考點(diǎn)一考點(diǎn)二C.;D.將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上,以坐標(biāo)

6、紙上邊長為1 cm的正方形為單位,計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù),算出油酸薄膜的面積S(單位:cm2)。(2)用已給的和測得的物理量表示單個油酸分子的大小為(單位:cm)。 -10-11-考點(diǎn)一考點(diǎn)二方法歸納用油膜法估測分子大小的思路(1)理解分子模型,也就是理解油酸分子在水面上形成的薄膜厚度即分子直徑。(2)明確溶質(zhì)和溶劑的關(guān)系,正確求出純油酸體積V。(3)準(zhǔn)確“數(shù)”出油膜的面積S。(4)利用d= 求得分子直徑。-12-考點(diǎn)一考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析數(shù)據(jù)處理與誤差分析 例2(2016甘肅張掖模擬)油酸酒精溶液的濃度為每1 000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.6 mL,現(xiàn)用滴管向量筒內(nèi)滴加50滴上述溶

7、液,量筒中的溶液體積增加了1 mL,若把一滴這樣的油酸酒精溶液滴入足夠大盛水的淺盤中,由于酒精溶于水,油酸在水面展開,穩(wěn)定后形成的油膜的形狀如圖所示。每一小方格的邊長為25 mm。-13-考點(diǎn)一考點(diǎn)二(1)這種估測方法是將每個油酸分子視為模型,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。圖中油酸膜的面積為 m2;每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸體積是 m3;根據(jù)上述數(shù)據(jù),估測出油酸分子的直徑是m。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過程中,在距水面約2 cm的位置將一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜,實(shí)驗(yàn)時觀察到,油膜的面積會先擴(kuò)張后又收縮了一些,這是

8、為什么呢?請寫出你分析的原因:。 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-14-考點(diǎn)一考點(diǎn)二特別提醒進(jìn)行數(shù)據(jù)處理防止出現(xiàn)以下4個方面的錯誤(1)將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進(jìn)行計(jì)算。(2)計(jì)算油膜面積時,將不完整的方格作為完整方格處理。(3)計(jì)算油酸膜面積時,只數(shù)了完整的方格數(shù)。(4)計(jì)算分子直徑時沒有統(tǒng)一國際單位。-15-(2016江蘇連云港摸底)測量分子大小的方法有很多,如油膜法、顯微法。(1)在用油膜法估測分子大小的實(shí)驗(yàn)中,用移液管量取0.25 mL油酸,倒入標(biāo)注250 mL的容量瓶中,再加入酒精后得到250 mL的溶液。然后用滴管吸取這種溶液,向小量筒中滴入100滴溶液,溶液的液面達(dá)到量筒中1 mL的刻度,再用滴管取配好的油酸溶液,向撒有痱子粉的盛水淺盤中滴下2滴溶液,在液面上形成油酸薄膜,待油膜穩(wěn)定后,放在帶有正方形坐標(biāo)格的玻璃板下觀察油膜,如圖甲所示。坐標(biāo)格的正方形大小為2 cm2 cm。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(保留一位有效數(shù)字)。 -16-(2)圖乙是用掃描隧道顯微鏡拍下的一個“量子圍欄”的照片。這個量子圍欄是由48個鐵原子在銅的表面排列成直徑為1.4310-8 m的圓周而組成的,由此可以估算出鐵原子的直徑約為 m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉