a11学生实验十一用单分子油膜估测分子的大小.docx

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a11学生实验十一用单分子油膜估测分子的大小

学生实验十一、用单分子层油腰估测分子的大小

[实验目的]

测油酸分子的直径

[实验器材]

油酸酒精溶液、浅盘、玻璃板、滴管、痱子粉、量筒、水彩笔、坐标纸、铅笔等。

[实验装置]



用单分子层泊膜估测分子大小示意图

[实验原理]

油酸分子（Cl7H33COOH）可看作由两部分构成:

一部分是COOH，它对水有很强的亲和力；另一部分是Cl7H33，对水没有亲和力。

一滴油酸滴到水面上，它会在水面上形成薄膜，分子一个紧挨一个排列，直立在水面上，所以可称为单分子层。

实验中只需测出该油膜的面积，

（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

。

【实验步骤】

1.测定一滴油酸酒精溶液中纯油酸的实际体积:

用滴管把油酸酒精溶液滴入量筒，记下滴数，算出一滴油酸酒精溶液的体积，乘以溶液中的纯油酸的比例可得一滴油酸酒精溶液中纯油酸的实际体积V。

2.测定油膜的面积:

在浅盘内盛放一定量的水，再把痱子粉均匀地洒在水面上，滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开。

将玻璃板放在浅盘上，将油膜的形状用彩笔画在玻璃板上。

将玻璃板放在坐标纸上，以1cm边长的正方形为单位，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），得出油膜面积的数值S（以cm2为单位）

3.由D=V/S算出油膜的厚度，即分子直径的大小。

4.实验数据:

一滴油酸的体积V=，油膜面积S=

实验结论:

测定结果表明，分子直径d=m。

[注意事项]

1.撒痱子粉应该薄而均匀；可以用手帕或质量较好的一层餐巾纸包了痱子粉，在水面上方轻轻拍打几下即可。

2.在痱子粉上滴油酸酒精溶液时，滴管要尽可能地接近水面。

3.测l滴油酸酒精溶液的体积时，滴入量筒中的油酸酒精溶液的体积应为整毫升数，应该多滴几毫升，数出相应的滴数，这样求平均值的误差较小。

4浅盘里的水离盘口的距离应该较小并要水平放置，以便准确地画出油膜的形状，画线时视线要与板面垂直。

5.油酸酒精溶液的浓度不能过大，否则将导致油酸膜不是单分子油膜，造成测量油膜面积误差较大。

6.油酸酒精溶液的体积×溶液浓度=纯油酸的实际体积。

【巩固训练】

1.利用油膜法要粗略测定分子的大小，其实验原理是油滴滴到水面上，会在水面上散开，形成_______油膜。

若已知n滴油的总体积为V，一滴油所形成的油膜面积为S，则一个油分子的直径d＝_________.分子直径的数量级是_________m.在“用油膜法测分子直径”的实验中，在水面上洒痱子粉的作用是。

2.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。

现取1滴油酸酒精溶液滴在水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子薄层，已测出这一薄层的面积为0.2cm3，由此可估测油酸分子的直径为_________m。

注意：

1）油酸究竟溶液的浓度以小于1℅为宜

2）油酸酒精溶液的液滴要适当多一些

3）每次实验室要让蒸发皿中的水稳定后再做

4）痱子粉不宜撒过厚，器具用后要清洗好

5）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

6）蒸发皿（或浅口盘面积不小于300cm2）

答案十一.1.单分子v／ns10—102.5×10—10

3.在用"油膜法粗测分子在径"的实验中

（1）作了哪些理想化的假设?

。



（2）己知实验室中使用的酒精油酸溶液的体积浓度为A,又用滴管测得每N滴这种酒精油酸的总体积为V,将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上,在玻璃板上描出油膜的边界线,再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上。

（如右图）测得油膜占有的小正方形个数为X.

①用以上字母表示油酸分子的大小d=。

②从右图中数得油膜占有的小正方形个数为X=。

4.在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，实验简要步骤如下:

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，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，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上.

C.用浅盘装入约2cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面.

D.用公式D=V/S，求出薄膜厚度，即油酸分子的大小.

E.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.

F.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时的滴数。



（1）（单选题）上述实验步骤的合理顺序是（d）

A.FEBACDB.EFBADCC.FEBADCD.FCBAED

解：

（1）“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：

配制酒精油酸溶液（教师完成，记下配制比例）→测定一滴酒精油酸溶液的体积v＝V/N

（题中的F）→准备浅水盘（C）→形成油膜（B）→描绘油膜边缘（A）→测量油膜面积（E）→计算分子直径（D

5、在“油膜法估测分子的大小”的实验中，将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液，已知1cm3的溶液有50滴，现取一滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子薄层，测出这一薄层的面积为0.2m2，由此估测油酸分子直径为5×10-105×10-10

m（取一位有效数字）

5、（2005•苏州模拟）在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，所用酒精油酸溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6mL，用注射器测得1mL上述溶液为75滴．把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓形状，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标中正方形方格的边长为1cm．试求：

（1）油酸膜的面积是148148

cm2．

（2）每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积是8×10-68×10-6

mL．

（3）按以上实验数据估测出油酸分子直径为10-1010-10

m．

6.（2011高考题）（5分）在“用单分子油膜估测分子大小”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，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在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；

 ④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积。

 改正其中的错误：

                                                          。

（2）若油酸酒精溶液体积浓度为

，一滴溶液的体积为

，其形成的油膜面积为

，则估测出油酸分子的直径为            m。

【解析】

（1）②要测出一滴油酸酒精溶液的体积，即在量筒中滴入N滴溶液，测出其体积为V，则一滴该溶液的体积为

，

 ③为了使一滴油酸酒精溶液散开后界面比较清晰，要在水面上先撒上痱子粉。

（2）

（注意单位换算，用SI即国际单位制）

 【答案】

（1）②在量筒中滴入N滴溶液③在水面上先撒上痱子粉

（2）

【点评】本题考查“用单分子油膜估测分子大小”实验的实验步骤和数据处理，难度：

容易。

7．用油膜法测量分子大小实验是通过________（填“直接”或“间接”）测量油膜的厚度得到分子大小的，甲同学利用实验室提供的方形浅盘和注射器做实验，已知油酸与酒精体积比为1:

300，0.1ml油酸有17滴，甲同学将一滴油酸酒精滴入浅盘的水面上，稳定后获得如图所示的油膜。

（1）若油膜的面积为12.5dm2，则分子直径D＝________m（保留两位有效数字）；

（2）乙同学认为：

使用甲同学的器材做实验，如果用油酸与酒精体积比为1:

100的溶液进行操作，要比用1:

300的油酸酒精溶液得到的测量结果的精度更高，你认为乙同学的观点________（填“正确”或“不正确”）

28．间接，1.6×10－10，不正确，

8、（1992上海·）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，现取1滴油酸酒精溶液滴在水上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一层单分子薄层，测出这一薄层面积为0.2m2，由此可估算出油酸分子的直径约为m。

【解析】每一滴油酸酒精溶液的体积为：

；一滴溶液中含纯油酸的体积为：

；故油酸分子的直径为：

。

【点拨】纯油酸利用酒精稀释的目的是为了更好地形成单分子油膜，计算一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积是该题的难点。

即要找准两个比例：

一个“稀释比”和一个“分滴比”。

9、在做用油膜法估测分子大小的实验中，已知实验室中使用的油酸酒精溶液的体积浓度为n，又用滴管测得每N滴这种油酸酒精溶液的总体积为V，，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上（如右图）测得油膜占有的小正方形个数为m。

⑴用以上字母表示油酸分子的大小d。

⑵从右图中数得油膜占有的小正方形个数为m=______。

【解析】⑴从题意知道：

一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为：

。

油膜面积为

利用圆柱模型

，所以

。

⑵利用数格子的方法可知m=58。

【点拨】

（1）计算一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积是该题的难点。

（2）计算方格数时，不足半个格子的舍去，多余半个格子的算一个；方格边长的单位越小，这种方法求出的面积越精确。

10、本实验利用油酸在水面上形成一单分子层的油膜，估测分子大小。

实验步骤如下：

①将5mL的油酸倒入盛有酒精的玻璃量杯中，盖上盖并摇动，使油酸均匀溶解形成油酸酒精溶液，读出该溶液的体积为NmL。

②用滴管将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入空量杯中，记下当杯中溶液到达1mL时的总滴数n。

③在边长约40cm的浅盘里倒入自来水，深约2cm，将少许石膏粉均匀地轻轻撒在水面上。

④用滴管往盘中水面上滴一滴油酸酒精溶液。

由于酒精溶于水而油酸不溶于水，于是该滴中的油酸就在水面上散开，形成油酸薄膜。

⑤将平板玻璃放在浅方盘上，待油酸薄膜形成稳定后可认为已形成单分子层油酸膜。

用彩笔将该单分子层油酸膜的轮廓画在玻璃板上。

⑥取下玻璃板放在方格子上，量出该单分子层油酸膜的面积

。

在估算油酸分子大小时，可将分子看成球形。

用以上实验步骤中的数据和符号表示，油酸分子的半径r=。

【解析】仔细分析每一步骤——

由①得油酸酒精溶液中的油酸浓度为

；

由②得1滴油酸酒精溶液中的油酸含量为

；

弄清③④⑤⑥各步骤的意义，得：

油酸分子的半径

。

演示实验一、摩擦做功便温度升高（DIS实验）

【实验目的】研究克服摩擦做功与热的关系。

【实验器材】