实验十六 用油膜法估测分子的大小精品文稿.ppt

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1、实验十六用油膜法估测分子的大小第1页，本讲稿共27页 油膜的厚度,其中V 为一滴油酸溶液中纯油酸的体积,S为油膜面积.这个厚度就近似等于油酸分子的直径.【实验器材】盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻 璃板、痱子粉、油酸酒精溶液、量筒、彩笔.【实验步骤】1.用滴管(或注射器)将油酸酒精溶液滴入量筒.数出 每毫升油酸酒精溶液的滴数,算出每滴液滴体积的 平均值.2.把洗干净的浅盘水平放置,倒入约2 cm深的水.用 纱网(或粉扑)将适量的痱子粉(或石膏粉)轻轻洒 在水面上.第2页，本讲稿共27页3.用滴管(滴管距离水面约1 cm)将一滴油酸酒精溶 液轻轻滴入水面中央,待油膜形状稳定后.在浅

2、盘上 盖上透明塑料盖板,用彩色水笔在透明塑料盖板上描 出油膜的边缘轮廓.4.数出透明塑料盖板上所描出的油膜边缘轮廓线内 含有的方格数,(数方格时,不足半个格的舍去,多于 半格的算1个格),估测出油膜的面积,估算油酸分子 的直径.5.清洗浅盘,擦去透明塑料盖板上的油膜轮廓线,重复 做2次至3次实验.第3页，本讲稿共27页【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S12实验次数一滴纯油酸的体积V分子的大小(m)平均值12第4页，本讲稿共27页【误差分析】1.油酸酒精溶液配制后长时间放置,溶液的浓度容易 改变,会给实验带来较大误差

3、.2.利用小格子数计算轮廓面积时，轮廓的不规则性 容易带来计算误差.为减小误差,不足半个格子的 舍去,多于半个格子的算一个.方格边长的单位越 小,计算出的面积越精确.3.测量量筒内溶液增加1 mL的滴数时，注意正确的 观察方法.4.油膜形状的画线误差.第5页，本讲稿共27页【注意事项】1.实验前，必须将所有的实验用具擦洗干净.实验 时,吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分别专用,不能混用,否则会增大实验误差.2.痱子粉和油酸的用量都不可太大,否则不易成功.3.油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜，不宜长时 间放置.4.浅盘中的水离盘口面的距离应较小,并要水平放 置,以便准确地画出薄膜的形状,画线时

4、视线应与 板面垂直.第6页，本讲稿共27页5.油酸在水面上形成油膜时先扩散后收缩,要在稳定 后再画轮廓.扩散后又收缩的原因有两个：一是水 面受液滴冲击凹陷后又恢复;二是酒精挥发后，油 膜回缩.6.滴油酸酒精溶液的滴口应在离水面1 cm之内,否则 油膜难于形成.7.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.注意要从盘的中央加痱子粉.由于加粉后水的表面张力系数变小,水将粉粒拉开,同时粉粒之间又存在着排斥作用,粉会自动扩散至 均匀.这样做,比将粉撒在水面上的实验效果要好;撒痱子粉后,不要再触动盘中的水.第7页，本讲稿共27页8.当重做实验时,水从盘的一侧边缘倒出,在这侧边缘

5、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.9.本实验只要求估算分子的大小,实验结果数量级符 合要求即可.第8页，本讲稿共27页【例例1 1】“用油膜法估测油酸分子的大小用油膜法估测油酸分子的大小”实验器材实验器材 有有:浓度为浓度为0.05%(0.05%(体积分数体积分数)的油酸酒精溶液、最小的油酸酒精溶液、最小 刻度为刻度为 0.1 0.1 mL mL 的量筒、盛有适量清水的的量筒、盛有适量清水的 45 45 50 50 cmcm2 2 浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃

6、板、彩 笔、坐标纸笔、坐标纸.(1)(1)下面是实验步骤下面是实验步骤,请填写所缺的步骤请填写所缺的步骤C C A.A.用滴管将浓度为用滴管将浓度为0.05%0.05%油酸酒精溶液一滴一滴地滴油酸酒精溶液一滴一滴地滴 入量筒中入量筒中,记下滴入记下滴入1 1 mLmL油酸酒精溶液时的滴数油酸酒精溶液时的滴数N N 典例剖析第9页，本讲稿共27页B.将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上,用滴管吸取 浓度为0.05%的油酸酒精溶液,从低处向水面中央 一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积 又不与器壁接触为止.记下滴入的滴数n C._ D.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,以坐 标纸上边长为1

7、cm的正方形为单位,计算轮廓内正 方形的个数,算出油酸薄膜的面积S(2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的直 径大小_(单位:cm).第10页，本讲稿共27页解析解析 (1)(1)将玻璃板放在浅盘上将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将油酸薄膜的用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上形状画在玻璃板上.(2)1(2)1滴油酸溶液中含有的油酸体积为滴油酸溶液中含有的油酸体积为 ,向向浅盘中共滴入油酸的体积浅盘中共滴入油酸的体积 所以单个所以单个油酸分子的直径为油酸分子的直径为答案答案 (1)(1)见解析见解析 (2)(2)第11页，本讲稿共27页【例例2 2】在在“用油膜法估测分子的大用油膜法估测分子的大

8、 小小”实验中实验中,油酸酒精溶液的浓度油酸酒精溶液的浓度 为每为每10104 4 mLmL溶液中有纯油酸溶液中有纯油酸6 6 mLmL.用注射器测得用注射器测得1 1 mLmL上述溶液共有上述溶液共有 75 75滴滴.把把1 1滴该溶液滴入盛水的浅盘滴该溶液滴入盛水的浅盘 图图1 1 里里,待水面稳定后待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上，在玻璃将玻璃板放在浅盘上，在玻璃 板上描出油酸的轮廓板上描出油酸的轮廓,随后把玻璃板放在坐标纸上随后把玻璃板放在坐标纸上,其形状和尺寸如图其形状和尺寸如图1 1所示所示,坐标纸中正方形方格的边坐标纸中正方形方格的边 长为长为1 1 cmcm.试求试求:(1)(

9、1)油酸膜的面积是多少油酸膜的面积是多少?(2)(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少.(3)(3)根据上述数据根据上述数据,估测出油酸分子的直径估测出油酸分子的直径.第12页，本讲稿共27页解析解析 (1)(1)根据图形根据图形,数得格子数为数得格子数为129129个，那么油膜个，那么油膜 面积面积S S=1291=1291 cmcm2 2=129=129 cmcm2 2.(2)(2)根据已知条件根据已知条件,1,1 mLmL溶液中有溶液中有7575滴，所以滴，所以1 1滴溶液滴溶液的体积是的体积是 又已知每又已知每10104 4 mLmL

10、溶液中有纯油酸溶液中有纯油酸6 6 mLmL,溶液中纯油酸的体积是溶液中纯油酸的体积是(3)(3)油酸分子的直径为油酸分子的直径为答案答案 (1)129(1)129 cmcm2 2 (2)810(2)810-6-6 mLmL(3)6.210(3)6.210-10-10 m m第13页，本讲稿共27页【例例3 3】利用油膜法可以粗略测出阿伏加德罗常数，利用油膜法可以粗略测出阿伏加德罗常数，把密度把密度=0.810=0.8103 3 kg/mkg/m3 3的某种油的某种油,用滴管滴出一用滴管滴出一 滴油在水面上形成油膜滴油在水面上形成油膜,已知这滴油的体积为已知这滴油的体积为V V=0.510 0

11、.510-3-3 cmcm3 3,形成的油膜面积为形成的油膜面积为S S=0.7=0.7 m m2 2,油的油的 摩尔质量摩尔质量MM0 0=0.09=0.09 kg/molkg/mol.若把油膜看成是单分子若把油膜看成是单分子 层层,每个油分子看成球形每个油分子看成球形,那么那么:(1)(1)油分子的直径是多少油分子的直径是多少?(2)(2)由以上数据可精确测出阿伏加德罗常数由以上数据可精确测出阿伏加德罗常数N NA A是多是多 少少?(?(先列出文字计算式先列出文字计算式,再代入数据计算再代入数据计算,只要求保只要求保 留一位有效数字留一位有效数字.).)第14页，本讲稿共27页解析解析

12、(1)(1)利用油膜法测出分子直径利用油膜法测出分子直径(2)(2)已知油的摩尔质量已知油的摩尔质量MM0 0，若求出一个油分子的质量，若求出一个油分子的质量m m,即可根据即可根据 ,求出阿伏加德罗常数求出阿伏加德罗常数.每个分子看成球形每个分子看成球形,则每个分子的体积则每个分子的体积一滴油中含有的油分子数一滴油中含有的油分子数由题意可知一滴油的质量由题意可知一滴油的质量MM=V V 第15页，本讲稿共27页一个油分子的质量一个油分子的质量所以阿伏加德罗常数所以阿伏加德罗常数代入数据代入数据=610=6102323 molmol-1-1答案答案 (1)7.110(1)7.110-10-10

13、 m m (2)610(2)6102323 molmol-1-1 第16页，本讲稿共27页1.1.某学生在用油膜法估测分子直径实验中某学生在用油膜法估测分子直径实验中,计算结果计算结果 明显偏大明显偏大,可能是由于可能是由于 ()()A.A.油酸未完全散开油酸未完全散开 B.B.油酸中含有大量酒精油酸中含有大量酒精 C.C.计算油膜面积时计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格舍去了所有不足一格的方格 D.D.求每滴体积时求每滴体积时,1,1 mLmL的溶液的滴数多计了的溶液的滴数多计了1010滴滴 解析解析 油酸未完全散开油酸未完全散开,其厚度就可能是分子直径其厚度就可能是分子直径 的成千上

14、万倍的成千上万倍;而油酸中含有酒精会溶于水而油酸中含有酒精会溶于水,并很快并很快 挥发挥发,不影响分子直径的大小不影响分子直径的大小;C C项中计算油膜面积项中计算油膜面积 时时,舍去了所有不足一格的方格舍去了所有不足一格的方格,会使油膜面积的测会使油膜面积的测 量值减小量值减小,D D项中会使一滴溶液体积测量值减小项中会使一滴溶液体积测量值减小.素能提升ACAC第17页，本讲稿共27页2.2.用油膜法粗测分子直径实验的科学依据是用油膜法粗测分子直径实验的科学依据是()()A.A.将油膜看成单分子油膜将油膜看成单分子油膜 B.B.不考虑各油酸分子间的间隙不考虑各油酸分子间的间隙 C.C.考虑了

15、各油酸分子间的间隙考虑了各油酸分子间的间隙 D.D.将油膜分子看成球形将油膜分子看成球形 解析解析 用油膜法粗测分子直径用油膜法粗测分子直径.此实验的原理是将此实验的原理是将 一滴油酸一滴油酸(体积为体积为V V)，滴入水中使之形成一层单分，滴入水中使之形成一层单分 子油膜子油膜,成为一个单层排列的球形体成为一个单层排列的球形体.显然显然,球形体球形体 的直径即为单分子油膜的厚度的直径即为单分子油膜的厚度d d.假设单分子油膜面积为假设单分子油膜面积为S S,必然有必然有 所以所以,用油膜法粗测分子直径实验的科学依据是用油膜法粗测分子直径实验的科学依据是A A、B B、D D.ABDABD第1

16、8页，本讲稿共27页3.3.在用油膜法测量分子的大小的实验中在用油膜法测量分子的大小的实验中,下列说法正下列说法正 确的是确的是 ()()A.A.油酸可以用汽油代替油酸可以用汽油代替,因为汽油也不溶入水而能因为汽油也不溶入水而能 溶入酒精溶入酒精 B.B.可以直接用量筒量取一定的油酸酒精溶液倒在可以直接用量筒量取一定的油酸酒精溶液倒在 水盘中水盘中 C.C.可以用汽油代替酒精可以用汽油代替酒精,因为油酸能溶入汽油因为油酸能溶入汽油 D.D.不溶入水的各种油不一定能在较短时间内在水不溶入水的各种油不一定能在较短时间内在水 面上形成单分子油膜面上形成单分子油膜 解析解析 因为汽油易挥发因为汽油易挥

17、发,滴在水面上的汽油将很快滴在水面上的汽油将很快 挥发挥发,而且汽油也不象油酸分子一样一端有亲水性而且汽油也不象油酸分子一样一端有亲水性,一端有憎水性，所以汽油在水面上不易形成单分子一端有憎水性，所以汽油在水面上不易形成单分子第19页，本讲稿共27页油膜油膜,故故A A选项错选项错.为了使水面上的油酸体积尽量小，为了使水面上的油酸体积尽量小，应该向水中滴上一滴溶液而不是用量筒倒入，所以应该向水中滴上一滴溶液而不是用量筒倒入，所以B B 选项错选项错.因为汽油不溶于水因为汽油不溶于水,将油酸汽油溶液滴入水面将油酸汽油溶液滴入水面上时上时,汽油也浮在水面上汽油也浮在水面上,所以用汽油代替酒精是不合

18、所以用汽油代替酒精是不合适的适的,故故C C选项错选项错.由于各种油的分子不是都和油酸分由于各种油的分子不是都和油酸分子一样有憎水端和亲水端子一样有憎水端和亲水端,有的油分子间有较大的粘有的油分子间有较大的粘连作用连作用,不容易在水面上分开不容易在水面上分开,所以不一定能在水面形所以不一定能在水面形成单分子油膜成单分子油膜.故故D D选项正确选项正确.答案答案DD第20页，本讲稿共27页4.4.下列步骤中错误的是下列步骤中错误的是_._.(1)(1)用酒精稀释油酸来配置油酸酒精溶液，油酸和用酒精稀释油酸来配置油酸酒精溶液，油酸和 溶液的比是溶液的比是1200.1200.(2)(2)将油酸酒精溶

19、液一滴一滴地滴入量筒中将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量记下量 筒内油酸酒精溶液的体积筒内油酸酒精溶液的体积V V和滴入的油酸酒精溶液和滴入的油酸酒精溶液 的滴数的滴数N N,反复试验三次反复试验三次,最后取平均滴数最后取平均滴数.则一滴油则一滴油 酸酒精溶液的体积为酸酒精溶液的体积为V V1 1=V/NV/N.(3)(3)将水倒入塑料浅盘将水倒入塑料浅盘,水深约水深约1 1 cmcm2 2 cmcm,或达盘或达盘 深的一半即可深的一半即可.(4)(4)将石膏粉将石膏粉(或痱子粉或痱子粉)均匀的撒在水面上均匀的撒在水面上,目的为目的为 了便于看清油膜了便于看清油膜.第21页，本讲稿共2

20、7页(5)用注射器(或滴管)吸取配好的油酸酒精溶液并在 浅盘中央水面上方1 cm内,滴一滴稀释的油酸溶液.(6)将有机玻璃迅速盖在浅盘上,并用水彩笔在有机玻璃板上描绘出油酸薄膜的轮廓图.(7)将有机玻璃放在坐标纸上,计算出油酸薄膜的面积S,求面积时以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位,计算轮廓内正方形的个数,不足半个的舍去,多于半个的算一个.(8)根据d=V1/S即可计算出油酸薄膜的厚度,即油酸分子的大小.第22页，本讲稿共27页(9)(9)清理好有机玻璃及浅盘清理好有机玻璃及浅盘,使表面没有油酸残留使表面没有油酸残留,将将仪器整理好、归位仪器整理好、归位.(10)(10)处理实验数据处理实

21、验数据,填好记录表填好记录表.解析解析 (6)(6)有错有错,待油酸膜形状稳定后待油酸膜形状稳定后,将玻璃板轻放将玻璃板轻放 在浅盘上在浅盘上,等待油膜面积不再变化后再用水彩笔描出等待油膜面积不再变化后再用水彩笔描出油膜轮廓油膜轮廓;(8);(8)有错，应用有错，应用1 1滴油酸酒精溶液中纯油酸滴油酸酒精溶液中纯油酸体积计算体积计算.答案答案 (6)(8)(6)(8)第23页，本讲稿共27页5.5.在用油膜法估测分子的大小实验中在用油膜法估测分子的大小实验中,已知一滴溶液已知一滴溶液 中油酸的体积为中油酸的体积为V V油酸油酸,配制的油酸溶液中配制的油酸溶液中,纯油酸与纯油酸与 溶液体积之比为

22、溶液体积之比为1500,1 1500,1 mLmL溶液油酸是溶液油酸是250250滴滴,那那 么一滴溶液的体积是么一滴溶液的体积是_ _ mLmL,所以一滴溶液中纯所以一滴溶液中纯 油酸体积为油酸体积为V V油酸油酸=_=_ cmcm3 3.若实验中测得结果如下若实验中测得结果如下 表所示表所示,请根据所给数据填写出空白处的数值请根据所给数据填写出空白处的数值,并与并与 公认的油酸分子长度值公认的油酸分子长度值L L0 0=1.1210=1.1210-10-10 m m做比较做比较,判判 断此实验是否符合数量级的要求断此实验是否符合数量级的要求.次数S/cm2L的平均值153324933563

23、第24页，本讲稿共27页解析解析 由题给条件得由题给条件得,一滴溶液的体积一滴溶液的体积 由题意可知由题意可知:一滴溶液中油酸体积一滴溶液中油酸体积据此算得据此算得3 3次测得次测得L L的结果分别为的结果分别为1.50101.5010-8-8 cmcm、1.62101.6210-8-8 cmcm、1.42101.4210-8-8 cmcm,其平均值其平均值L L=1.5110 =1.5110-10-10 m m,这与公认值的数量级相吻这与公认值的数量级相吻合合,故本次估测数值符合数量级的要求故本次估测数值符合数量级的要求.答案答案 810810-6 -6 1.50101.5010-8-8 c

24、m cm 1.62101.6210-8-8 cmcm 1.4210 1.4210-8-8 cm cm 1.51101.5110-10-10 m m符合数量级要求符合数量级要求第25页，本讲稿共27页6.6.某同学设计了如下一个用某同学设计了如下一个用“油膜法油膜法 测分子大小测分子大小”的实验的实验.他配制的油酸他配制的油酸 酒精溶液的浓度为酒精溶液的浓度为10103 3 mLmL溶液中有溶液中有 纯油酸纯油酸1 1 mLmL,用注射器量得用注射器量得1 1 mLmL上上 述油酸酒精溶液中有液滴述油酸酒精溶液中有液滴5050滴滴,将其将其 图图2 2 中的中的1 1滴滴入水面撒有痱子粉的浅盘里

25、滴滴入水面撒有痱子粉的浅盘里,待稳定后待稳定后,形成了清晰的油膜轮廓形成了清晰的油膜轮廓.他然后将一有机玻璃板放他然后将一有机玻璃板放 在浅盘上在浅盘上,并在玻璃板上描下了油膜的形状并在玻璃板上描下了油膜的形状.但他没但他没 有坐标纸有坐标纸,就先用游标卡尺测量了该玻璃板的厚度就先用游标卡尺测量了该玻璃板的厚度 如图如图2 2所示所示,然后用剪刀剪出了面积量等于油膜形状然后用剪刀剪出了面积量等于油膜形状 的有机玻璃板的有机玻璃板,如图所示如图所示,并用天平称出了其质量为并用天平称出了其质量为 0.3 0.3 kgkg,已知该有机玻璃板的密度为已知该有机玻璃板的密度为 =310=3103 3 kg/m kg/m3 3,请根据以上数据估测请根据以上数据估测:第26页，本讲稿共27页(1)(1)油酸膜的实际面积油酸膜的实际面积.(2)(2)油酸分子的直径油酸分子的直径.解析解析 (1)(1)由图读出有机玻璃板的厚度由图读出有机玻璃板的厚度d d=2.510=2.510-3-3 m m油酸膜的实际面积油酸膜的实际面积(2)(2)每滴油酸的体积每滴油酸的体积油酸分子直径油酸分子直径答案答案 (1)410(1)410-2-2 m m2 2 (2)510(2)510-10-10 m m返回返回 第27页，本讲稿共27页