实验 用油膜法估测分子的大小.
选修3-3实验 用油膜法估测分子的大小
选修3-3实验 用油膜法估测分子的大小【例1】在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中,实验简要步骤如下: ( )A.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去,多于半个的算一个),再根据方格的边长求出油膜的面积SB.将一滴酒精油酸溶液滴在水面,待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上C.用浅盘装入约2 cm 深的水,然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上D.取一定体积的油酸和确定体积的酒精混合均匀配制成一定浓度的酒精油酸溶液E.根据酒精油酸溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积VF.用注射器或滴管将事先配制好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒,记下量筒内增加一定体积时的滴数G.由V /S 得油酸分子的直径d上述实验步骤的合理顺序是 . 答案 DFECBAG【例2】在做“用油膜法估测分子大小”的实验中,所用酒精油酸的浓度约为每104 mL 溶液中有纯油酸6 mL.用注射器测得1 mL 上述溶液为75滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓,再把玻璃板放在坐标纸上,其形状和尺寸如图所示,坐标中正方形方格的边长为 1 cm,估测油酸分子的直径.(保留一位有效数字)答案 7×10-10 m【例3】油酸分子式是C 17H 33COOH,其中 对水有很强的亲和力,故当它滴入水中时,油酸分子能在水中,形成一个油膜.答案—COOH 直立单分子层【例4】利用油膜法可以粗略测出阿伏加德罗常数,把密度 =0.8×103kg/m3的某种油,用滴管滴出一滴油在水面上形成油膜,已知这滴油的体积为V=0.5×10-3 cm3,形成的油膜面积=0.09 kg/mol.若把油膜看成是单分子层,每个油分子看成球为S=0.7 m2,油的摩尔质量M形,那么:(1)油分子的直径是多少?是多少?(先列出文字计算式,再代入数据计(2)由以上数据可精确测出阿伏加德罗常数NA算,只要求保留一位有效数字.)答案 (1)7.1×10-10 m (2)6×1023 mol-11.某学生在用油膜法估测分子直径实验中,计算结果明显偏大,可能是由于( )A.油酸未完全散开B.油酸中含有大量酒精C.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格D.求每滴体积时,1 mL的溶液的滴数多计了10滴答案 AC2.用油膜法粗测分子直径实验的科学依据是( )A.将油膜看成单分子油膜B.不考虑各油酸分子间的间隙C.考虑了各油酸分子间的间隙D.将油膜分子看成球形答案 ABD3.在用油膜法测量分子的大小的实验中,下列说法正确的是( )A.油酸可以用汽油代替,因为汽油也不溶入水而能溶入酒精B.可以直接用量筒量取一定的油酸酒精溶液倒在水盘中C.可以用汽油代替酒精,因为油酸能溶入汽油D.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答案 D4.用油膜法估测油酸分子的大小,实验器材有:浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1 mL的量筒、盛有适量清水的45×50 cm2浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸.(1)下面是实验步骤,请填写所缺的步骤CA.用滴管将浓度为0.05%油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下滴入1 mL油酸酒精溶液时的滴数NB.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.将画有油膜薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,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,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 cm.答案 (1) 将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上 (2)NS n%05.05.体积为1.2×10-3cm3的油滴在静止的水面上扩散为4 m2的单分子油膜,假设分子间是紧密排列的,则可估算出这种油分子的直径为,1 mol这种油的体积为 ,油分子的质量为 .(油的密度为0.8× 103 kg/m3)答案 3×10-10 m 8.5×10-6 m3 1.1×10-26 kg6.在用油膜法估测分子的大小实验中,已知一滴溶液中油酸的体积为V,配制的油酸溶液中,纯油酸与溶液体积之比为1∶500,1 mL溶液油酸是250滴,那么一滴溶液的体积是mL,所以一滴溶液中纯油酸体积为 cm3.若实验中测得结果如下表所示,请根据所给数据填写出空白处的数值,并与公认的油酸分子长度值L=1.12×10-10 m做比较,判断此实验是否符合数量级的要求.次数 S/cm 2 L=/cm SV L 的平均值1 5332 493 3563答案 251 8×10-61.50×10-8cm 1.62×10-8cm 1.42×10-8cm 1.51×10-10m。
实验用油膜法估测分子大小
实验⽤油膜法估测分⼦⼤⼩实验:⽤油膜法估测分⼦⼤⼩(⼀)实验⽬的1.会正确测出⼀滴油酸酒精溶液中油酸的体积及形成油膜的⾯积;2.计算分⼦的⼤⼩.(⼆)实验原理利⽤油酸的酒精溶液在平静的⽔⾯上形成单分⼦油膜,将油酸分⼦看作球形,测出⼀定体积油酸溶液在⽔⾯上形成的油膜⾯积,⽤d=V/S计算出油膜的厚度.这个厚度就近似等于油酸分⼦的直径.（如图）（三）实验器材配制好的油酸酒精溶液、浅盘、痱⼦粉(或⽯膏粉)\,注射器\,量筒\,玻璃板\,彩笔\,铅笔\,坐标纸.(四)实验步骤1.测⼀滴油酸酒精溶液中油酸的体积⽤注射器取出事先按⼀定⽐例配制好的油酸酒精溶液,缓缓推动活塞使溶液⼀滴⼀滴地滴⼊量筒,记下量筒内增加⼀定体积(如x mL）时的滴数n,算出⼀滴油酸酒精溶液的体积V′=xnmL.再根据油酸酒精溶液中油酸的体积⽐η,算出⼀滴油酸酒精溶液中油酸的体积V=V′η.2.形成油膜在浅盘中倒⼊约2 cm深的⽔,然后将痱⼦粉均匀地撒在⽔⾯上,再⽤注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴⼀滴在⽔⾯上,⼀会⼉就会在⽔⾯上形成⼀层形状不规则的油酸薄膜.3.测油酸薄膜的⾯积待油酸薄膜稳定后,将玻璃板平放在浅盘上,然后⽤彩笔将油膜的形状画在玻璃板上.将画有油膜形状的玻璃板放在坐标纸上,数出油膜的格数,算出油膜的⾯积S(以坐标纸上边长为1cm的正⽅形为单位,数轮廓内正⽅形个数时,不⾜半个的舍去,多于半个的算⼀个).4.估算出油酸分⼦的⼤⼩根据测出的⼀滴油酸酒精溶液⾥油酸分⼦的体积V和油酸薄膜的⾯积S,可求出油膜的厚度l,则l可看作油酸分⼦的直径d.即d=l=VS.解题技法技法讲解⽤油膜法测定分⼦⼤⼩，是利⽤简化模型把分⼦看做了⼩球,实际上,分⼦有着复杂的内部结构,并不是真的是⼩球,⼩球是其理想化的模型,这是研究物理问题的重要思想⽅法.即将复杂的物理过程\,物理现象中最本质\,具有共性的东西抽象出来,将其理想化\,模型化,略去其次要因素和条件,研究其基本规律,但在运⽤时要注意其规律的适⽤范围和运⽤前提.典例剖析例1⽤油膜法测分⼦⼤⼩时要满⾜的理想化的条件是（）A.把在⽔⾯上尽可能充分散开的油膜视为单分⼦油膜B.把形成单分⼦油膜的分⼦看作紧密排列的球形分⼦C.将油膜视为单分⼦油膜,但需考虑分⼦间隙D.将单分⼦视为⽴⽅体模型⼆、数据处理⽅法技法讲解（1）油酸体积的计算如果知道油酸酒精溶液浓度为P，测量出N滴油酸酒精溶液的体积为V，那么1滴油酸酒精溶液中含有的油酸体积为V.V=VPN×10-6m3（2）数格⼦的⽅法这是估测不规则形状⾯积的⼀种⽅法：将⼀玻璃板放在不规则⾯积的上⽅，在玻璃板上画出不规则图形的轮廓，然后将其放在坐标纸上，数出不规则图形的轮廓包围的⽅格数.计算⽅格数时，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，这种⽅法求出的⾯积越精确.典例剖析例2在做⽤油膜法估测分⼦⼤⼩的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每104 mL溶液中有6 mL油酸．⽤注射器测得1 mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴⼊盛⽔的浅盘⾥，待⽔⾯稳定后，将玻璃板放在浅盘上，⽤笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺⼨如图所⽰，坐标中正⽅形⽅格的边长为1 cm，试求：（1）油酸膜的⾯积是多少 cm2?（2）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？（3）按以上实验数据估测出油膜分⼦的直径.技法讲解(1)选⽤的浅⽔盘各处的⾼度应均匀，⽽且⽔盘应⽔平放置(可从盘的边缘各处离⽔⾯⾼度是否⼀样看出)；⽔盘也不宜太⾼，略⾼于⽔⾯为宜，以使盘上的玻璃⽚尽可能地接近⽔⾯⼜不接触⽔⾯，这样描绘出的油酸膜轮廓就⽐较准确.描画油酸膜轮廓时，眼睛视线应通过所画之处⽽垂直于玻璃⽚.(2)油酸溶液配制时间不能过长，否则浓度改变，实验误差太⼤．(3)为了使滴到⽔⾯的油酸尽量少，除了把油酸稀释外，应尽量选⽤出⼝特别细的注射器或滴管，最好使⽤滴下100滴以上溶液才有1 mL体积的滴管.(4)向⽔⾯滴下酒精油酸溶液时，注意使滴管垂直于⽔⾯，管⼝靠近⽔⾯，轻轻地滴下，就能得到油层不再扩散，形成边缘圆滑的油膜.典例剖析例3下⾯是某同学在⽤油膜法测分⼦⼤⼩的实验过程中的⼀些操作其中正确的是（）A.在⽔盘中洒上痱⼦粉后，⽤滴管把⼀滴油酸滴⼊⽔盘中B.滴⼊油酸时注射针头离⽔⾯约10cm⾼C.向⽔盘中加⽔时⼀直加到⽔平⾯接近⽔盘边缘D.⽔盘中加⼊⽔后⽴即洒上痱⼦粉，并⽴即滴上油酸酒精溶液随堂训练1.某油剂的密度为8×102kg/m3，取这种油剂0.8g滴在⽔⾯上，最后形成的油膜最⼤的⾯积约为（）A.10-10m2B.104m2C.1010cm2D.104cm22.在粗测油酸分⼦⼤⼩的实验中，具体操作如下：A.取油酸1.00 mL注⼊250 mL的容量瓶内，然后向瓶中加⼊酒精，直到液⾯达到250 mL 的刻度线为⽌.摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸的酒精溶液.B.⽤滴管吸取制得的溶液逐滴滴⼊量筒中，记录滴⼊溶液的滴数，直到量筒达到1.00 mL 为⽌，共滴了100 滴.C.在⽔盘内注⼊蒸馏⽔，静置后⽤滴管吸取油酸的酒精溶液，轻轻地向⽔⾯滴⼀滴溶液，酒精挥发后油酸在⽔⾯上尽可能地散开，形成⼀层油膜.D.测得油膜⾯积为3.60×102cm2.利⽤数据可求得油酸分⼦的直径约为_______m.（计算结果保留两位有效数字）.3.在⽤“油膜法”估测分⼦的⼤⼩的实验中，实验简要步骤如下：A.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的⽅格数（不⾜半个的舍去，多于半个的算⼀个），再根据⽅格的边长求出油膜的⾯积S.B.将⼀滴酒精油酸溶液滴在⽔⾯上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，⽤彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上C.⽤浅盘装⼊约2 cm深的⽔，然后将痱⼦粉或⽯膏粉均匀地撒在⽔⾯上D.⽤公式d=V/s，求出薄膜厚度，即油酸分⼦的⼤⼩E.根据酒精油酸溶液的浓度，算出⼀滴溶液中纯油酸的体积VF.⽤注射器或滴管把事先配制好的酒精油酸溶液⼀滴⼀滴地滴⼊量筒，记下量筒内增加⼀定体积时的滴数.上述实验步骤的合理顺序是__________4.利⽤油膜法估测油酸分⼦的⼤⼩,实验器材有:浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液\,最⼩刻度为0.1ml的量筒\,盛有适量清⽔的45×50cm2浅盘\,痱⼦粉\,橡⽪头滴管\,玻璃板\,彩笔\,坐标纸.(1)下⾯是实验步骤,请填写所缺的步骤C.A.⽤滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液⼀滴⼀滴地滴⼊量筒中,记下滴⼊1 ml油酸酒精溶液时的滴数NB.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nC.___________________________________________________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1cm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⼤⼩________(单位:cm)5.某同学在⽤油膜法估测分⼦直径实验中,计算结果明显偏⼤,可能是由于（）A.油酸未完全散开B.油酸中含有⼤量酒精C.计算油膜⾯积时,舍去了所有不⾜⼀格的⽅格D.求每滴体积时,1 mL的溶液的滴数误多记了10滴6.（1）⽤油膜法估测分⼦⼤⼩的实验，两个前提假设是①____________________________________________；②____________________________________________.（2）实验中，若配制的油酸酒精溶液的浓度为n，⼀滴溶液的体积为V，实验中描绘出的油酸薄膜的⾯积为S，则估算出油酸分⼦的直径为______________.7.利⽤单分⼦油膜法可以粗略测定分⼦的⼤⼩和阿伏加德罗常数.如果已知体积为V的⼀滴油在⽔⾯上散开形成的⾯积为S，求这种油分⼦的直径的表达式；如果这种油的摩尔质量为M，密度为ρ，再写出阿伏加德罗常数的表达式。
实验-用油膜法估测分子大小
用油膜法估测分子的大小实验目的：学会用油膜法估测分子的大小实验器材：①注射器或滴管 ②事先配制好的油酸酒精溶液 ③量筒④盛有清水的浅盘 ⑤痱子粉⑥玻璃板⑦坐标纸实验原理：如果分子直径为d ，油滴体积是V ，油膜面积为S ，则d=V ／S ，测出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V ，测出油膜的面积S ，估算出分子直径的数量级。
实验步骤1．用注射器或滴管将老师事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积（如1mL ）时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，然后再按油酸酒精溶液的浓度计算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V 。
2.往边长约为30—40cm 的浅盘里倒入约2cm 深的水，待水稳定后，将适量痱子粉均匀地洒在水面上。
3．用注射器或滴管将老师事先配制好的油酸酒精溶液滴在水面上一滴，形成如图1—1所示的形状，待油酸薄膜的性状稳定后，将准备好的玻璃板放在浅盘上，（注意玻璃板不能与油膜接触）然后将油膜的形状用彩笔描在玻璃板上。
4．将画有油膜轮廓的玻璃板正确的放在坐标纸上，计算出油膜的面积S ，求面积时以坐标纸上边长为1cn 的正方形为单位，计算出正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个，5．根据纯油酸的体积V 和油酸的面积S 可计算出油酸薄膜的厚度SV l，即油酸分子的大小。
注意事项1．油酸酒精溶液的浓度以小于l‰为宜。
2．油酸酒精溶液的液滴要适当多一些。
3．每次实验时要让浅盘中的水稳定后再做。
4．痱子粉不宜撒得过厚，器具用后要清洗好。
实验纪录课堂练习1．油酸是一种脂肪酸，它的分子和水分子有很强的能力，当它浮在水面上形成一层油膜时，薄膜中只有一层分子，这样的一层油酸薄膜简称。
如果油酸分子可以大致看作球形，油膜的厚度就是分子的直径。
事先测出一滴油酸的体积V，再测出油膜的面积S，就可计算出油膜分子的直径d=。
油酸分子直径的数量级是m。
2．用注射器或滴管将老师事先配制好的溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积（如1mL）时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的，然后再按油酸酒精溶液的浓度，计算出一滴溶液中的体积V。
实验用油膜法估测分子的大小
[答案]
(1)见解析
n×0.05% (2) NS
[例2]在“用油膜法估测分子的大小” 的实验中，油酸酒精溶液的浓度为每 104 mL溶液中有纯油酸5 mL.用注射器 测得1 mL上述溶液有液滴50滴．把1滴
图实－9－4
该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅
盘上描出油膜轮廓，再将玻璃板放在坐标纸上，其形状如图 实－9－4所示，坐标纸中正方形小方格的边长为1 cm.则：
2.具体做法是： 把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散开形 成单分子油膜，如果把分子看成球形，单分子 油膜的厚度就可认为等于油膜分子的直径.
那么如何才能求出单分子油膜层的厚度(即 分子直径)呢？
1.先测出油酸滴的体积V： 2.测出水面上漂浮的油膜的表面积S； 3.单分子油膜的厚度等于油滴体积V与油膜面积S的 比值：
典题精练：
2、在这个实验中，油酸酒 精溶液每104mL溶液中有纯 油酸6mL。用注射器得1mL 上述溶液中有液滴50滴。把 1滴该溶液滴入盛水的浅盘 里，待水面稳定后，将玻璃 放在浅盘上，在玻璃板上描 出油膜的轮廓。其形状如图。 已知每个小方格的边长为 20mm求油酸分子的直径？
[例1] (2011· 六盘水模拟)利用油膜法估测油酸分子的大小，
实验器材有：浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、 最小刻度为0.1 mL的量筒、盛有适量清水的45×50 cm2的 浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸． (1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C.
A．用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴
入量筒中，记下滴入1 mL油酸酒精溶液时的滴数N；
实验原理:
2：油膜 特点 其中 C17H33部分冒出水面， 另一部分COOH则浸在水 中，油酸分子直立在水面 上。形成一个单分子层油 膜。如果那滴油酸体积V 可以算出。再测得单分子 油膜的面积S。即可估算 出油酸分子的直径（大小） d=V/S。
用油膜法估测分子的大小
实验十二 用油膜法估测分子的大小一、实验目的1．估测油酸分子的大小．2．学习间接测量微观量的原理和方法． 二、实验原理实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小．当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成如图1所示形状的一层纯油酸薄膜．如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，即可算出油酸分子的大小．用V 表示一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积，用S 表示单分子油膜的面积，用d 表示分子的直径，如图2所示，则：d ＝VS.图1 图2 三、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． 四、实验步骤1．用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以免给实验带来误差．2．配制油酸酒精溶液，取油酸1 mL ，注入500 mL 的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500 mL 刻度线为止，摇动容量瓶，使油酸充分在酒精中溶解，这样就得到了500 mL 含1 mL 纯油酸的油酸酒精溶液．3．用注射器或滴管将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积V n时的滴数n .4．根据V 0＝V n n算出每滴油酸酒精溶液的体积V 0.5．向浅盘里倒入约2 cm 深的水，并将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上． 6．用注射器或滴管将一滴油酸酒精溶液滴在水面上．7．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板(或有机玻璃板)放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上．8．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，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)．9．根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V ，并代入公式d＝VS算出油酸薄膜的厚度d.10．重复以上实验步骤多测几次油酸薄膜厚度，并求平均值，即为油酸分子的大小．五、数据处理根据上面记录的数据，完成以下表格内容.1．注射器针头高出水面的高度应在1 cm之内，当针头靠水面很近(油酸未滴下之前)时，会发现针头下方的粉层已被排开，这是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验效果．2．待测油膜面扩散后又收缩，要在油膜面稳定后再画轮廓．扩散后又收缩有两个原因：第一，水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复；第二，酒精挥发后液面收缩．3．当重做实验时，将水从盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去再用清水冲洗，这样做可保持盘的清洁．4．从盘的中央加痱子粉，使粉自动扩散至均匀，这样做，比将粉撒在水面上的效果好．因为：一，加粉后水的表面张力系数变小，水将粉粒拉开；二，粉粒之间相互排斥．记忆口诀酒精油酸配溶液，五六十滴体积测.静水盆中撒痱粉，一滴溶液水面淋.玻璃板上画边缘，数出格子面积算.多半算一少半舍，相除直径容易得.例1 某学生在用油膜法估测分子直径实验中，计算结果明显偏大，可能是由于( ) A．油酸未完全散开B．油酸中含有大量酒精C．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格D．求每滴溶液中纯油酸的体积时，1 mL的溶液的滴数误多记了10滴例2 油酸的分子式为C17H33COOH，它的一个分子可以看成由两部分组成：一部分是C17H33—，另一部分是—COOH，—COOH对水有很强的亲和力．当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水中，并很快挥发．油酸中C17H33—部分冒出水面，而—COOH部分留在水中，油酸分子就直立在水面上，形成一个单分子层油膜．现有按体积比为m∶n(m>n)配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个充入约2 cm深水的浅盘．一支滴管，一个量筒．请补充下述估测分子大小的实验步骤：(1)________________________(需测量的物理量自己用字母表示)．图3(2)用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，待油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图3所示．(已知坐标纸上每个小方格面积为S，求油膜面积时，半个以上方格面积记为S，不足半个舍去)则油膜面积为________．(3)估算油酸分子直径的表达式为d＝____________.1．利用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有：浓度为%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为 mL的量筒、盛有适量清水的45×50 cm2的浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸．(1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C.A．用滴管将浓度为%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1 mL油酸酒精溶液时的滴数NB．将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为%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nC. ________________________________________________________________________.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 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)用已知的和测得的物理量表示单个油酸分子的大小__________(单位：cm)．2．在做“用油膜法估测分子大小”的实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6 mL.用注射器测得1 mL上述溶液中有液滴50滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图4所示．坐标纸中正方形方格的边长为20 mm.求：图4(1)油酸膜的面积；(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积； (3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径．3．用油膜法测定分子大小的实验中，体积为V 的油滴，在水面上形成了近似圆形的单分子油膜，油膜直径为d ，则单个油膜分子的直径约为 ( ) 4． “用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下：A ．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，再根据方格的边长求出油膜的面积S ；B ．将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描绘在玻璃板上；C ．用浅盘装入约2 cm 深的水；D ．用公式d ＝VS，求出薄膜厚度，即油酸分子的大小； E ．根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V .上述步骤中有遗漏或不完全的，请指出：(1)____________________________________________________________________． (2)____________________________________________________________________． 5．在用油膜法估测分子大小的实验中，已知配制的油酸溶液中，纯油酸与溶液体积之比为1∶500，1 mL 该溶液能滴250滴，那么一滴该溶液的体积是______ mL ，所以一滴溶液中所含的油酸体积为____ cm 3.若实验中测得结果如下表所示，请根据所给数据填写出空白处的数值，并与公认的油酸分子长度值L 0＝×10－10m 做比较，并判断此实验是否符合数量级的要求.答案课堂探究例1 AC [由d ＝VS得，A 选项中S 偏小，导致d 结果偏大．B 选项中含有大量酒精，是为了稀释油酸，不影响结果．C 选项中，S 偏小，导致结果偏大．D 选项中，使1滴溶液中纯油酸的体积偏小，导致结果偏小．] 例2 (1)见解析 (2)8S (3)nV /[8NS (m ＋n )]解析 (1)用滴管向量筒内加注N 滴酒精油酸溶液，读出其体积V . 随堂训练1．(1)见解析 (2)错误!解析 (1)待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上．2．(1)×10－2m 2(2)×10－11m 3 (3)×10－10m3．A4．(1)在步骤C 中，要在水面上洒上痱子粉或石膏粉．(2)实验时，还需要F ：用注射器或滴管将溶液一滴一滴地滴入量筒，记下滴入1 mL 溶液时的滴数．5．4×10－38×10－6①×10－8cm ②×10－8cm ③×10－8cm ④×10－10m 符合数量级要求1．50×10－8cm 、×10－8cm 、×10－8cm ，其平均值L ＝L 1＋L 2＋L 33＝×10－8 cm ＝×10－10m ，这与公认值的数量级相吻合，故此实验符合数量级的要求．。
实验用油膜法估测分子的大小
D．__________
__________。 (2) 利用以上测量数据，写出单个油酸分子直径的表达式为 ________。
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解析
(1)根据实验原理可得，给出的实验步骤的正确排序为
BCA，步骤 D 应为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 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。 1 (2)每滴油酸酒精溶液的体积为N 1 1 滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为 V＝N×0.05% V 0.05% 所以单个油酸分子的直径为 d＝ S ＝ NS 。
半个的舍去，多于半个的算1个。
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热点一
实验原理和基本操作
【例 1】 “用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下： A．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓 内的方格数 (不足半个的舍去，多于半个的算一个 )，再根 据方格的边长求出油酸膜的面积 S。 B．将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状 稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画 在玻璃板上。 C．用浅盘装入约 2 cm 深的水。 V D．用公式 d＝ S ，求出薄膜厚度，即油酸分子直径的大小。
实验 用油膜法估测分子的大小
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注意事项
1．实验前应检查方盘是否干净。
2．方盘中的水应保持稳定状态，最好静置一段时间，痱子 粉均匀撒在水面上。 3．向水面滴油酸酒精溶液时，针尖应竖直、靠近水面，如 果离水面太高，可能无法形成油膜。最好在1 cm左右。
4．计算油膜面积时，以坐标纸上方格的数目来计算，不足
分子的直径为________m。
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实验-用油膜法估测分子大小
实验-用油膜法估测分子大小实验目的：1.了解油膜法估测分子大小的基本原理。
2.了解实验中所用到的实验仪器和工具。
3.掌握实验操作技能，正确记录实验数据。
4.通过实验，加深对分子大小的理解和认识。
实验原理：油膜法是一种通过油膜中溶质的扩散速度估测溶质分子大小的方法。
在实验中，需要将待测的分子溶解在油中，油膜内部增加了分子后，分子扩散过程中会受到油膜分子的阻碍，分子扩散速度变慢，因此我们可以根据分子在油膜中扩散的速度估测分子大小。
实验步骤：1.将待测的分子加入10毫升的正十二烷中，并将瓶口用瓶塞堵上，摇匀后静置5分钟，使其充分溶解。
2.准备一只100毫米的亚银镜、一张单色滤色片、一只小板底玻片、一只倒置显微镜和一只数显卡尺。
3.将亚银镜以45度角倾斜固定，用滤色片筛选透出红色光线，用显微镜将油滴在银镜上，使其均匀分布在银镜平面上，并用小玻璃棒轻轻拍平。
4.用注射器将油滴中心注入1微升的分子溶液，然后用小玻璃棒轻轻搅拌，使分子均匀分布在油膜中。
5.观察分子在油膜中的扩散情况，当分子移动到与一定距离时，用数显卡尺测量分子移动的距离。
6.分析实验结果并计算分子大小。
实验数据记录：实验时间：2021年5月13日待测分子：苯甲酸甲酯实验结果：实验中使用的亚银镜非常光滑，没有明显的划痕，而且颜色均匀。
通过实验操作，将待测的苯甲酸甲酯加入到正十二烷中。
在油滴形成后，用注射器注入了1微升的待测分子溶液，并在油膜中观察到溶解的分子扩散情况，并测量了分子移动的距离为1.2毫米。
通过计算，得到待测分子的直径大小为：分子大小= (2×扩散距离)/(扩散时间×下降系数)下降系数根据温度和油膜的粘性系数决定。
在本实验中，下降系数为0.98。
扩散时间可以通过测量每个分子通行相同的距离所需的时间来估算。
在本实验中，记录了5次数据，测量时间如下：第一次：4.0秒平均扩散时间为4.08秒。
因此，根据公式，我们可以得出待测分子的大小：分子大小= (2×1.2毫米)/(4.08秒×0.98) = 0.5928纳米通过油膜法估测分子大小实验，我们可以得出待测分子苯甲酸甲酯的大小为0.5928纳米。
原创3：实验十二 用油膜法估测分子的大小
2.利用油膜法可粗略地测定分子的大小和阿伏加德罗常数,若已
知n滴油酸的总体积为V,一滴油酸能形成单分子油膜面积为S,油
膜的摩尔质量为μ,密度为ρ,油酸分子可视为球体,则阿伏加德罗
常数NA应为 ( )
6μ2S 2
A. ρV 2
B.
μn ρV
C.
6μn3S 3 ρV 3
D. 3μn3S3
4 ρV 3
①用以上字母表示油酸分子直径的大小d= ②从图中数得油膜占有的小正方形个数为x=
; 。
【解析】 (1)根据实验要求,所缺的器材为量筒、痱子粉、坐标
纸、试剂瓶。
(2)见答案。
(3)由实验可知正确操作顺序为dacb。
(4)①一滴纯油酸的体积为 AV,这滴油酸在水面上散开的面积为xa
N
2,则d=
VA Nxa
V=1×10-5
mL
。油酸分子的直径是d= V '=5×10-10 m。
S
4.某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前,查阅数 据手册得知:油酸的摩尔质量M=0.283 kg·mol-1,密度ρ=0.895×103 kg·m-3。若100滴油酸的体积为1 mL,则1滴油酸所能形成的单分 子油膜的面积约是多少?(取NA=6.02×1023 mol-1,球的体积V与直 径D的关系为V=16 πD3,结果保留一位有效数字)
精溶液的体积为
mL。现在让其中一滴落到盛水的浅盘
内,待油膜充分展开后,测得油膜的面积为200 cm2,则估算油酸分
子的直径是
m(保留一位有效数字)。
【答案】 0.005 5×10-10
【解析】
每滴油酸酒精溶液的体积为V=
1 200
mL=0.005
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5×10 由此估算出油酸分子的直径为__________m ． (结果保留 1 位有效数字 ) 1 1 － 1× × ×10 6 300 50 V － 解析 （2）D＝ S0＝ m≈5×10 10 m 0.13
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课堂探究·考点突破
【 突破训练 1】 “用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下： A．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数 (不足半个的舍去， 多于半个的算一个 )，再根据方格的边长求出油酸膜的面积 S. B．将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上， 用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上． C．用浅盘装入约 2 cm 深的水． V D．用公式 d＝ ，求出薄膜厚度，即油酸分子直径的大小． S E．根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积 V. 上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完整的，请指出：
(3)用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中， 并记下量筒内增加一定体 积 Vn 时的滴数 n.
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Vn (4)根据 V0＝ n 算出每滴油酸酒精溶液的体积 V0.
(5)向浅盘里倒入约 2 cm 深的水，并将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上． (6)用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上．
物理
人教版
第十一章
实验十二
热
学
用油膜法估测分子的大小
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基本实验要求
1． 实验器材
盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸 酒精溶液、量筒、彩笔．
2． 实验步骤
(1)用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以免给实验带来误差．
(2)配制油酸酒精溶液，取油酸 1 mL，注入 500 mL 的容量瓶中，然后向容量瓶内注入 酒精，直到液面达到 500 mL 刻度线为止，摇动容量瓶，使油酸充分溶解在酒精中，这 样就得到了 500 mL 含 1 mL 纯油酸的油酸酒精溶液．
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mL，其形成的油
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解析 (1)②由于一滴溶液的体积太小，直接测量时相对误差太大，应用微小量累积法 减小测量误差． ③液面上不撒痱子粉时，滴入的油酸酒精溶液在酒精挥发后剩余的油膜不能形成一块 完整的油膜，油膜间的缝隙会造成测量误差增大，甚至使实验失败．
V 解析 由 d＝ S 知，选项 A、C 会导致油膜面积偏小，会使 d 偏大；
选项 B、D 会使油酸体积偏小，分子直径 d 偏小．
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3．在“用油膜法估测分子大小”实验中， (1)某同学操作步骤如下： ①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液； ②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积； ③在蒸发皿内盛 一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定； ④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积． 改正其中的错误： __________________________________________________________. (2)若油酸酒精溶液体积浓度为 0.10%，一滴溶液的体积为 4.8×10 膜面积为 40 cm2，则估测出油酸分子的直径为 __________m.
还需知道油滴的摩尔体积．
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1．“用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是 A．将油酸形成的膜看成单分子油膜 B．不考虑各油酸分子间的间隙 C．考虑了各油酸分子间的间隙 D．将油酸分子看成球形
V (2) 由 油 膜 的 体 积 等 于 一 滴 油 酸 酒 精 溶 液 内 纯 油 酸 的 体 积 可 得 ： d ＝ S ＝ 4.8×10 3×10 6×0.10% － m＝1.2×10 9 m. －4 40×10
B ． ________
A．摩尔质量 C．质量
解析
B．摩尔体积 D．体积
a 1 (1)油酸酒精溶液的浓度为b，一滴油酸酒精溶液的体积为n mL，一滴油酸酒精
a a 溶液含纯油酸bn mL，则油酸分子的直径大小为 d＝bSn cm. Vmol 4 d (2)设一个油酸分子体积为 V， 则 V＝ π( )3， 由 NA＝ V 可知， 要测定阿伏加德罗常数， 3 2
(7)待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃 板上．
(8)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，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)．
(9)根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积 V，并代入 V 公式 d＝ 算出油酸薄膜的厚度 d. S
CFBAED ． 上述实验步骤的合理顺序是 ________
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课堂探究·考点突破
某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这种结果的
ACD ． 原因，下列说法中可能正确的是________
A．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算 B．计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理 C．计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数 D．水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开
实验次数 1 2
一滴纯油酸 的体积 V
分子的大 堂 探 究
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3． 注意事项
(1)注射器针头高出水面的高度应在 1 cm 之内， 当针头靠水面很近(油酸未滴下之前)时， 会发现针头下方的粉层已被排开，这是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验效果． (2)待测油膜面扩散后又会收缩，要在油膜面稳定后再画轮廓．扩散后又收缩有两个原 因：第一，水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复；第二，酒精挥发后液面收缩． (3)当重做实验时，将水从盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精 清洗，并用脱脂棉擦去再用清水冲洗，这样做可保持盘的清洁．
(10)重复以上实验步骤，多测几次油酸薄膜厚度，并求平均值，即为油酸分子的大小．
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规律方法总结
1． 实验原理
实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小．
当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水， 并很快挥发，在水面上形成如实验原理图甲所示形状的一层纯油酸薄膜．
(4)本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数量级符合要求即可.
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考点一
【 例 1】
对实验原理和实验步骤的考查
(2011· 全国 · 22)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：
①往边长约为 40 cm 的浅盘里倒入约 2 cm 深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀 地撒在水面上． ②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定． ③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和油 膜面积计算出油酸分子直径的大小． ④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定 体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积． ⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上． 完成下列填空：
数油膜面积对应的格子数时， 完整的算一个， 不完整的大于等于半格的算一个， 不到半格的舍去．
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【 突破训练 2】 在“用油膜法估测分子的大小”实验中，用 a mL 的纯油酸配制成 b mL 的油酸酒精溶液，再用滴管取 1 mL 油酸酒精溶液，让其自然滴出，共 n 滴．现在让其 中一滴落到盛水的浅盘内，待油膜充分展开后，测得油膜的面积为 S cm2，则： a (1)估算油酸分子的直径大小是 ________cm. bSn (2) 用油膜 法测出 油酸 分子的 直径 后，要 测定 阿伏加 德罗 常数， 还需 要知道油 滴的
C 步骤中，要在水面上撒上痱子粉或细石膏粉 (1)________________________________________________________________________ ．
实验时，还需要：F.用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记 下量筒内增加一定体积时液滴的数目 (2)________________________________________________________________________ ．
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随堂训练·能力达标
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解析 “用油膜法估测分子的大小”的原理是将一滴油酸(体积为 V)滴入水中，使之形成一 层单分子油膜，成为一个一个单层排列的球形体．
显然，球形体的直径即为单分子油膜的厚度 d. V 假设单分子油膜的面积为 S，必然有 d＝ S . 所以，“用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是 A、B、D. 答案 ABD