第十五章 实验15 用油膜法估测油酸分子的大小-【直击双1流】2024高考物理一轮复习讲义

实验 15 用油膜法估测油酸分子的大小 一、实验目的 (1) 了解本实验的实验原理、所需器材和注 意事项; (2) 学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; (3) 学会计算分子的大小, 正确处理实验 数据。 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 成如图甲所示的一层纯油酸薄膜。 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 酸酒精溶液中所含纯油酸的体积,用 S 表示单分 子油膜的面积,用 d 表示油酸分子的直径,如图 乙所示,则 d = V S 。 三、实验器材 盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标 纸、玻璃板、爽身粉、油酸、酒精、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,取纯油酸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。 (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。 (4) 根据 V0 = Vn 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,并将爽身 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,将玻璃板放 在浅盘上,并将油酸薄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 = V S 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 膜的厚度,求平均值,即油酸分子直径的大小。 五、注意事项 (1) 在配制溶液时,油酸的密度大于酒精的 密度,油酸主要聚集在底部,导致量筒内上下部 分溶液浓度不均匀,对计数1 mL 稀释溶液滴数 容易造成影响,所以我们应该对溶液进行搅拌。 由于没有搅拌棒,我们可以使用针管从量筒抽取 溶液, 然后再快速释放回量筒内, 反复进行 几次。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 291　　　直击双 1流　高考物理 (2) 在用注射器记数时,会遇到一些问题, 如,针管内的溶液可能滴太快。 这时候,我们可 以竖直着查看,同时,用手控制针管,这样能减缓 溶液下滴速度。 (3) 向水面撒粉及滴液时,实验前需反复练 习,掌握要领。 撒粉既要薄又要均匀;滴液必须 做到只滴一滴,滴液高度距离水面1 cm 左右。 在 撒粉时,我们使用的方法是用手指甲盖连续敲击 浅盘外壁。 (4) 向水面滴液滴时,需待液面平静下来再 进行。 向水面滴液滴及描轮廓等时,动作一定要 轻、稳。 (5) 整个过程包括撒粉、滴液滴、描轮廓都 要连贯。 在取液体时,比如取 1 mL 溶液,由于针 管内部的构造问题,活塞有一定的厚度,若直接 用针管取至读数为 1 mL ,会出现一定误差,所 以,在实验过程中,我们采取的是差值法。 六、误差分析 (1) 油酸酒精溶液配制后长时间放置,溶液 的浓度容易改变,会给实验带来较大误差。 (2) 纯油酸体积的计算误差。 (3) 油膜面积的测量误差。 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,自然会 带来误差。 例 (2021·辽宁省大连市普兰店区三十八 中月考) 在“用油膜法估测分子直径” 的实验中: (1) 该实验中的理想化假设是 。 A. 把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单 分子油膜 B. 把形成油膜的分子看作紧密排列的