实验十六 用油膜法估测分子的大小.ppt
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1、【实验目的实验目的】1.1.估测油酸分子的大小估测油酸分子的大小.2.2.学习间接测量微观量的原理和方法学习间接测量微观量的原理和方法.【实验原理实验原理】利用油酸的酒精溶液在平静的水面利用油酸的酒精溶液在平静的水面 上形成单分子油膜上形成单分子油膜(如图如图1 1所示所示),),将将 油酸分子看做球形油酸分子看做球形,测出一定体积测出一定体积 图图1 1 油酸溶液在水面上形成的油膜面积油酸溶液在水面上形成的油膜面积,用用d d=V V/S S计算出计算出实验十六实验十六 用油膜法估测分子的大小用油膜法估测分子的大小要点归纳要点归纳 油膜的厚度油膜的厚度,其中其中V V 为一滴油酸溶液中纯油酸
2、的体积为一滴油酸溶液中纯油酸的体积,S S为油膜面积为油膜面积.这个厚度就近似等于油酸分子的直径这个厚度就近似等于油酸分子的直径.【实验器材实验器材】盛水浅盘、滴管盛水浅盘、滴管(或注射器或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻、试剂瓶、坐标纸、玻 璃板、痱子粉、油酸酒精溶液、量筒、彩笔璃板、痱子粉、油酸酒精溶液、量筒、彩笔.【实验步骤实验步骤】1.1.用滴管用滴管(或注射器或注射器)将油酸酒精溶液滴入量筒将油酸酒精溶液滴入量筒.数出数出 每毫升油酸酒精溶液的滴数每毫升油酸酒精溶液的滴数,算出每滴液滴体积的算出每滴液滴体积的 平均值平均值.2.2.把洗干净的浅盘水平放置把洗干净的浅盘水平放置,倒入约倒入
3、约2 2 cmcm深的水深的水.用用 纱网纱网(或粉扑或粉扑)将适量的痱子粉将适量的痱子粉(或石膏粉或石膏粉)轻轻洒轻轻洒 在水面上在水面上.3.3.用滴管用滴管 (滴管距离水面约滴管距离水面约1 1 cmcm)将一滴油酸酒精溶将一滴油酸酒精溶 液轻轻滴入水面中央液轻轻滴入水面中央,待油膜形状稳定后待油膜形状稳定后.在浅盘上在浅盘上 盖上透明塑料盖板盖上透明塑料盖板,用彩色水笔在透明塑料盖板上描用彩色水笔在透明塑料盖板上描 出油膜的边缘轮廓出油膜的边缘轮廓.4.4.数出透明塑料盖板上所描出的油膜边缘轮廓线内数出透明塑料盖板上所描出的油膜边缘轮廓线内 含有的方格数含有的方格数,(,(数方格时数方
4、格时,不足半个格的舍去不足半个格的舍去,多于多于 半格的算半格的算1 1个格个格),),估测出油膜的面积估测出油膜的面积,估算油酸分子估算油酸分子 的直径的直径.5.5.清洗浅盘清洗浅盘,擦去透明塑料盖板上的油膜轮廓线擦去透明塑料盖板上的油膜轮廓线,重复重复 做做2 2次至次至3 3次实验次实验.【数据处理数据处理】根据上面记录的数据根据上面记录的数据,完成以下表格内容完成以下表格内容.实验实验次数次数量筒内增加量筒内增加1 1 mLmL溶液时的滴数溶液时的滴数轮廓内的轮廓内的小格子数小格子数轮廓轮廓面积面积S S1 12 2实验次数实验次数一一滴纯油酸的体积滴纯油酸的体积V V分子的大小分子
5、的大小(m m)平均值平均值1 12 2【误差分析误差分析】1.1.油酸酒精溶液配制后长时间放置油酸酒精溶液配制后长时间放置,溶液的浓度容易溶液的浓度容易 改变改变,会给实验带来较大误差会给实验带来较大误差.2.2.利用小格子数计算轮廓面积时,轮廓的不规则性利用小格子数计算轮廓面积时,轮廓的不规则性 容易带来计算误差容易带来计算误差.为减小误差为减小误差,不足半个格子的不足半个格子的 舍去舍去,多于半个格子的算一个多于半个格子的算一个.方格边长的单位越方格边长的单位越 小小,计算出的面积越精确计算出的面积越精确.3.3.测量量筒内溶液增加测量量筒内溶液增加1 1 mLmL的滴数时,注意正确的的
6、滴数时,注意正确的 观察方法观察方法.4.4.油膜形状的画线误差油膜形状的画线误差.【注意事项注意事项】1.1.实验前,必须将所有的实验用具擦洗干净实验前,必须将所有的实验用具擦洗干净 .实验实验 时时,吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分别专用吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分别专用,不能混用不能混用,否则会增大实验误差否则会增大实验误差.2.2.痱子粉和油酸的用量都不可太大痱子粉和油酸的用量都不可太大,否则不易成功否则不易成功.3.3.油酸酒精溶液的浓度以小于油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%0.1%为宜,不宜长时为宜,不宜长时 间放置间放置.4.4.浅盘中的水离盘口面的距离应较小浅盘中的水离盘口
7、面的距离应较小,并要水平放并要水平放 置置,以便准确地画出薄膜的形状以便准确地画出薄膜的形状,画线时视线应与画线时视线应与 板面垂直板面垂直.5.5.油酸在水面上形成油膜时先扩散后收缩油酸在水面上形成油膜时先扩散后收缩,要在稳定要在稳定 后再画轮廓后再画轮廓.扩散后又收缩的原因有两个:一是水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面受液滴冲击凹陷后又恢复;二是酒精挥发后,油二是酒精挥发后,油 膜回缩膜回缩.6.6.滴油酸酒精溶液的滴口应在离水面滴油酸酒精溶液的滴口应在离水面1 1 cmcm之内之内,否则否则 油膜难于形成油膜难于形成.7.7.因为水和油酸都是无色透明的液体因为
8、水和油酸都是无色透明的液体,所以要用痱子所以要用痱子 粉来显示油膜的边界粉来显示油膜的边界.注意要从盘的中注意要从盘的中央加痱子粉央加痱子粉.由于加粉后水的表面张力系数变小由于加粉后水的表面张力系数变小,水水将粉粒拉开将粉粒拉开,同时粉粒之间又存在着排斥作用同时粉粒之间又存在着排斥作用,粉会自动扩散至粉会自动扩散至 均匀均匀.这样做这样做,比将粉撒在水面上的实验效果要好比将粉撒在水面上的实验效果要好;撒痱子粉后撒痱子粉后,不要再触动盘中的水不要再触动盘中的水.8.8.当重做实验时当重做实验时,水从盘的一侧边缘倒出水从盘的一侧边缘倒出,在这侧边缘在这侧边缘 会残留油酸会残留油酸.为防止影响下次实
9、验时油酸的扩散和为防止影响下次实验时油酸的扩散和 油膜面积的测量油膜面积的测量,可用少量酒精清洗可用少量酒精清洗,并用脱脂棉擦并用脱脂棉擦 去去,再用清水冲洗再用清水冲洗,这样可保持盘的清洁这样可保持盘的清洁.9.9.本实验只要求估算分子的大小本实验只要求估算分子的大小,实验结果数量级符实验结果数量级符 合要求即可合要求即可.【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 mLmL 的量筒、盛有适量清水的的量筒、盛有适量清水
10、的 4545 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 典例剖析典例剖析B.B.将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上,用滴管吸取用滴管吸取 浓度为浓度为0.05%0.05%的油酸酒精溶液的油酸酒精溶液,从低处
11、向水面中央从低处向水面中央 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又不与器壁接触为止.记下滴入的滴数记下滴入的滴数n n C._ C._ D.D.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,以坐以坐 标纸上边长为标纸上边长为1 1 cmcm的正方形为单位的正方形为单位,计算轮廓内正计算轮廓内正 方形的个数方形的个数,算出油酸薄膜的面积算出油酸薄膜的面积S S(2)(2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的直用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的直 径大小径大小_(_(单位单位:cmcm).
12、).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)【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 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
13、液共有上述溶液共有 7575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)(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
14、酸分子的直径估测出油酸分子的直径.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=129=1291 1 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)8(2)81010-
15、6-6 mLmL(3)6.2(3)6.21010-10-10 m m【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=0.8=0.810103 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=0.5 0.51010-3-3 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
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- 实验十六 用油膜法估测分子的大小 实验 十六 油膜 估测 分子 大小
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