1-02实验：用油膜法估测油酸分子的大小-2022-2023学年高二物理精编动态课件（人教版2019选择性必修第三册）

02.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 1 2023/2/26 以水为例，一个直径为10-3mm的水珠，它的大小与细菌差不多，用肉眼无法观察，在这样小的水珠里，有多少个水分子？ 约为175亿，分子的个数竟比地球上人口的总数还多上好几倍 问题：分子这么小，实验室如何来估测分子的大小呢？ 一.油膜法估测油酸分子的大小 1.实验思路（实验原理） ①把1滴油酸（C17H33COOH）滴在水面上，水面上会形成一层油膜 ②尽管油酸分子有着复杂的结构 和形状，分子间也存在着间隙， 但在估测其大小时，可以把它简 化为球形处理，并认为它们紧密排布，形成单分子油膜 ③此时油膜的厚度d 就是分子的直径 ④只需测量油酸体积V，油膜面积S，就可以知道分子直径 一.油膜法估测油酸分子的大小 2.实验器材 油酸、酒精(或配好的酒精油酸溶液)、注射器或滴管、烧杯或量筒、浅盘、清水、痱子粉(爽身粉)或细石膏粉、玻璃板、坐标纸(或带有坐标方格的玻璃板)、彩笔 注意： ①一滴纯油酸在水面散开后面积非常大，实验室用稀释后的油酸酒精溶液。 ②油酸酒精溶液滴在水面，溶液中的酒精将溶于水并很快挥发，从而获得纯油酸形成的油膜。 一.油膜法估测油酸分子的大小 3.实验步骤 ①配制一定浓度的油酸酒精溶液（例如：向1mL油酸中加酒精到500mL，则油酸浓度为 ，以此类推） ②计算1滴油酸酒精溶液的体积（用注射器吸取一段油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，记下液滴的总滴数和总体积，得到1滴油酸酒精溶液的体积，若20滴溶液为1mL，则每一滴的体积为 mL） ③往浅盘中倒入约2cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上 ④用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液 ⑤待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板盖在浅盘上，用彩笔画出油酸薄膜的形状（轮廓）。 一.油膜法估测油酸分子的大小 3.实验步骤 ⑥将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓范围内正方形的个数（计算方格数时，不足半个的舍去，多于半个的算一个） 一.油膜法估测油酸分子的大小 一.油膜法估测油酸分子的大小 一.油膜法估测油酸分子的大小 4.数据处理 如何测体积：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 若浓度为 ，50滴溶液为1mL，则纯油酸体积为： 如何测面积：把数得的正方形的个数乘以单个正方形的面积就得到油酸薄膜的面积S 若面积为125个，每个正方形面积为4cm2，则油膜面积为： 如何算直径：根据一滴油酸的体积V和薄膜的面积S，利用公式 算出油酸薄膜的厚度d，d即为油酸分子直径． 一.油膜法估测油酸分子的大小 5.误差分析 (1)配制油酸酒精溶液时，没有完全平视产生误差 (2)配制油酸酒精溶液后由于酒精挥发会导致溶液的浓度改变，从而带来误差 (3)计算1滴油酸酒精溶液的体积计数会产生误差 (4)油酸的体积过大，或水面面积过小，不能形成单分子油膜造成误差 (5)描绘油膜形状的画线造成误差 (6)计算小正方形数目时大于半格算一格，不足半格舍去会造成计数误差 (7)油酸分子不是球形当成球形处理会造成误差 (8)不考虑油酸分子的空隙造成误差 一.油膜法估测油酸分子的大小 6.注意事项 (1)酒精油酸溶液配制好后，不要长时间放置，以免浓度改变，影响实验结果 (2)为了看清轮廓要撒痱子粉（一只手捏住盛有痱子粉的布袋，另一只手拍打，将痱子粉均匀地撒在水面上） (3)滴油酸溶液时注射器针头离水面尽量近一些，滴完后油膜会先扩散后收缩，待油膜形状稳定后，再画轮廓。扩散后又收缩有两个原因：第一，水面受油酸滴的冲击凹陷后又恢复；第二，酒精挥发后油酸薄膜收缩 (5)做完实验后，把水从盘的一侧边缘倒出，并用少量酒精清洗，然后用脱脂棉擦净，最后用水冲洗，以保持盘的清洁 (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 一.油膜法估测油酸分子的大小 7.实验结论 大量实验结果表明，尽管所用的测定分子大小的方法不同，测出的结果也有差异，但数量级是一致的。除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为10-10m。 注意： 油酸（C17H33COOH）分子的直径数量级一般为10-9m~10-10m之间。 例1.将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液．已知1cm3溶液有50滴，滴一滴这样的油酸酒精溶液到水面上，酒精溶于水，油酸形成一单分子层，其面积为0.2m2. 由此可知油酸分子大约为多少？ 例2.某种油剂的密度为8×102kg/m3，若不慎将0.8 kg的这种油剂漏到湖水中并形成单分子油膜，则湖面受污染面积约为 (　　) A.10-3m2　　　 B.105m2　　　 C.10km2　　　 D.10-10m2 例3.在做“油膜法估测分子的直径”的实验中,下列操作正确的是 (