2020-2021学年高二下学期物理教科版选修3-3 课件：1.2学生实验：用油膜法估测油酸分子的大小（20张）

第一章　分子动理论 第2节　学生实验：用油膜法估测油酸 分子的大小 一、实验目的 用油膜法估测分子的大小． 二、实验原理 把一滴油酸(油酸的分子式为C17H33COOH)滴到水面上，油酸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)在水面上形成一层纯油酸薄膜，其中C17H33—部分冒出水面，而—COOH部分留在水中，油酸分子直立在水面上，形成一个单分子层油膜，如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可认为等于油酸分子的直径，如图所示是单分子油膜侧面的示意图，如果事先测出油酸液滴的体积V，再测出油膜的面积S，就可以估算出油酸分子的直径． 三、实验器材 量筒，注射器，浅盘，油酸酒精溶液，玻璃板，坐标纸，痱子粉或滑石粉，细彩笔，水． 四、实验步骤 1．用注射器吸入一定体积(如1 mL)事先配制好的油酸的酒精溶液，再均匀地滴出，记下滴出的滴数，即可算出一滴油酸酒精溶液的体积V0. 2．在边长约30～40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉或滑石粉均匀地撒在水面上，用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待其散开． 3．当油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板轻放在浅盘上，用细彩笔仔细地把油酸膜的形状画在玻璃板上． 4．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，用数学的方法估算出油膜的面积S. 5．根据油酸酒精溶液的浓度和已测出的一滴油酸酒精溶液的体积V0，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V. 6．用公式D＝eq \f(V,S)(D为油酸分子直径)，计算得到油酸分子的大小． 五、数据处理 1．一滴油酸溶液的平均体积eq \o(V,\s\up6(－)) eq \o(V,\s\up9(－))＝eq \f(N滴油酸溶液的体积,N). 2．一滴油酸溶液中含纯油酸的体积V V＝eq \o(V,\s\up9(－))×油酸溶液的体积比eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(体积比＝\f(纯油酸体积,溶液的体积))). 3．油膜的面积S＝n×1 cm2(n为有效格数，小方格的边长为 1 cm)． 4．分子直径D＝eq \f(V,S)(代入数据时注意单位的统一)． 六、注意事项 1．油酸酒精溶液配制好后，不要长时间放置，以免造成溶液浓度改变，产生误差．油酸酒精溶液的浓度以小于0.001为宜． 2．实验之前应练习好滴定方法，注射器针头高出水面的高度应在1 cm之内． 3．待测油酸液面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓．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． 4．当重做实验时，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，并用脱脂棉擦拭，再用清水冲洗，这样做可保持盘的清洁． 5．从盘的中央加痱子粉或细石膏粉，粉自动扩散至均匀，这是由于以下两种因素所致：第一，加粉后水的表面张力系数变小，水将粉粒拉开；第二，粉粒之间的排斥．这样做比将粉撒在水面上的效果好． 6．本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可． 　实验原理及步骤 掌握“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的步骤和该实验中的注意事项． 在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中， (1)某同学操作步骤如下： ①取一定量的无水酒精和油酸，配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在浅盘内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定； ④在浅盘上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸估测油膜的面积． 改正其中的错误：__________________________________ __________________________________________________. (2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.1%，一滴溶液的体积为4.8×10－4 mL，其形成的油膜面积为40 cm2，则估测出油酸分子的直径为________ m. [解析]　(1)②在量筒中直接测量一滴油酸酒精溶液体积误差太大，应先用累积法测出N滴溶液体积，再算出一滴溶液的体积．③油酸在水面上形成的油膜形状不易观察，可在水面上撒上痱子粉，再滴油酸酒精溶液，稳定后就呈现出清晰轮廓． (2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V＝4.8×10－4×0.1% mL， d＝eq \f(V,S)＝eq \f(4.8×10－4×10－3×10－6,40×10－4) m＝1.2×10－10 m. [答案]　(1)②应在量筒中滴入N滴溶液，计算得出一滴溶液的体积　③应在水面上先撒上痱子粉 (2)1.2×10－10 　1.“用油膜法估测分子的大小”实验的简