广东省广州市海珠中学2023届高考物理一轮复习讲义：实验13 用油膜法估测分子的大小

实验十三: 用油膜法估测分子的大小 一、实验目的 1．用油膜法估测分子的大小 2．加深对分子动理论基本内容的理解 3．学会间接测量微观量的方法 二、实验原理 1．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。 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,其中——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，其中的酒精溶于水并很快挥发，在水面上形成近似圆形的一层纯油酸薄膜，其中C17H33——一部分冒出水面而——COOH部分留在水中，油酸分子直立在水面上，形成一个单分子油膜。 3．单分子油膜法粗测分子直径的原理，类似于取一定量的小米，测出它的体积V，然后把它平摊在桌面上，上下不重叠，一粒紧挨一粒，量出这些米粒占据桌面的面积S，从而计算出米粒的直径。 4．通过测出油滴的体积V及油滴在液面上形成的单分子油膜面积S，运用油酸滴入水面前后的总体积相等，测定分子直径。 三、实验器材 浅盘、痱子粉、注射器（或滴管）、量筒、坐标纸、玻璃纸、水彩笔（或钢笔）、事先配制好的油酸酒精溶液。 四、实验步骤 1． 先在浅盘中倒入2～3cm深的水，将痱子粉或石膏粉均匀撒在水面上。 2． 用滴管将酒精油酸溶液逐滴滴入量筒至1ml，记下滴入的滴数n，算出一滴油酸溶液的体积V0/滴。 3． 待油酸薄膜形状稳定后，将玻板放在浅盘上，用水彩笔或钢笔画出油膜形状。 4． 将玻璃放在坐标纸上，算出油膜面积S；或通过数玻璃板上的方格数，算出油膜面积S。 5． 根据溶液浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V。 6． 用一滴纯油酸的体积V和薄膜面积S，即可计算出薄膜的厚度d = V/S。 五、数据处理 项目 油酸酒精 溶液浓度 1mL溶液 的滴数 一滴油酸酒精 溶液的体积 一滴油酸 的体积 油膜面积 数值 六、注意事项 1．油酸酒精溶液配制后，不要长时间放置，以免改变浓度，产生误差。油酸酒精溶液的浓度以小于l‰为宜。 2．注射器针头高出水面的高度应在1cm之内,当针头靠近水面(油酸酒精溶液没滴下之前)时，会发现针头下方的痱子粉末层已被排开，这是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验效果. 3．实验时针管（或滴管）在接近水面1cm左右滴油酸溶液，并且在液面稳定后，画下液面形状。 4．在玻璃上画轮廓线时，要待测油酸面扩散后又收缩稳定后再画,这是因为： （1） 水面受油酸酒精溶液液滴扩散冲击后又要恢复； （2） 酒精挥发引起的液面收缩. 5．要保证1mL溶液的滴数，准确无误；要控制滴液滴时的速度，确保液滴体积稳定。 6．在计算面积时，如玻璃板上有直径1cm的方格，数方格数将不满半格的舍弃，超过半格的记为一格。 7．油酸酒精溶液的液滴要适当多一些。 8．每次实验时要让浅盘中的水稳定后再做。 9．痱子粉不宜撒得过厚，重做实验时，水要从盘的一侧边缘倒出，这样残留在盘上的油酸量少，容易清洗干净。 七、误差分析 1．纯油酸体积的计算误差: 2．油膜面积的测量误差主要是： （1）油膜形状的画线误差 （2）数格子法本身是一种估算的方法，自然带来误差 八、常考题型 1、实验原理与步骤 2、数据处理与误差分析 3、实验改进与创新 题型一：实验原理与步骤 ( 例1. （ ★ ） 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 × 50cm 2 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 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) ) 【考点】实验原理与操作 【解析】本题考查油膜法测油酸分子直径的步骤及数据处理方法. (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)每滴油酸酒精溶液的体积为 n滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为 所以单个油酸分子的大小为. 【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