第一章 第2节 实验：用油膜法估测油酸分子的大小-【高考领航】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册同步核心辅导与测评教师用书（人教版）

第2节　实验：用油膜法估测油酸分子的大小 一、实验目的 用油膜法估测油酸分子的大小. 二、实验原理 当把一滴用酒精稀释过的油酸溶液滴在水面上时，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的单分子薄膜层，如图所示．如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可以认为等于油酸分子的直径，实验中如果算出一定体积V的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积S，即可算出油酸分子直径的大小，即d＝. 三、实验器材 油酸、酒精、注射器(或滴管)、量筒、浅盘、玻璃板、坐标纸、彩笔、痱子粉(或细石膏粉)． 四、实验操作 1．用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以减小实验误差． 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，使油酸与酒精充分混合，这样就得到了浓度为0.2%的油酸酒精溶液(注：要请老师配制)． 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，算出一滴油酸酒精溶液的体积V′. 4．向浅盘里倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上． 5．用注射器或滴管将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的水面上． 6．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上用彩笔描出油酸薄膜的形状． 7．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓 范围内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个，算出油膜的面积S. 8．根据已配制好的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴油酸酒 精溶液中所含纯油酸的体积V，并代入公式d＝算出油酸薄膜的厚度d. 9．重复以上实验步骤，多测几次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子的大小． 五、数据处理 在实验中由d＝计算分子的直径，V是经过换算后一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积，各物理量的计算方法如下： 1．一滴油酸酒精溶液的体积V′＝(N为滴数，VN为N滴油酸酒精溶液的体积)． 2．一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积V＝V′×η(η为油酸的浓度)． 3．油酸薄膜层的面积S＝na2(n为有效个数，a为小正方形的边长)． 4．在应用上述公式计算时要注意单位的统一，最好都采用国际单位制的单位． 六、误差分析 产生原因 减小方法 偶然 测量油膜面积不准确 坐标纸的方格要小一些，待液面稳定后再测量面积 误差 油酸体积计算存在误差 配制过程要严格把握各个环节，配制好的溶液立即封存，且不宜存放较长时间 系统误差 油膜不是 单分子排列 使油酸溶液的浓度小一些，让油膜尽量在水面上散开 七、注意事项 1．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，不能离水面太高，否则油膜难以形成． 2．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． 3．油酸酒精溶液配制后不要长时间放置，以免浓度改变，造成较大的实验误差． 4．当重复实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，为防止影响下次实验，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，粉自动散开至均匀，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的大小，实验结果的数量级符合要求即可． 　 　做“用油膜法估测油酸分子的大小”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，用彩笔将薄膜的轮廓描绘在玻璃板上． C．用浅盘装入约2 cm深的水． D．用公式d＝，求出薄膜的厚度，即油酸分子的直径． E．根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积V. (1)上述步骤中有遗漏或不完整之处(用F表示)，请指出： ①_________________________________________________________. ②_______________________________________________________________. (2)上述实验步骤的合理顺序是______________________________． 解析：(1)用油膜法估测油酸分子的大小实验步骤：①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的滴数，比如增加1亳升的滴数是多少．求出一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积V.②向一个浅盘中倒入约2厘米深的水，将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水