油膜法测分子直径物理实验报告.docx
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油膜法测分子直径物理实验报告
油膜法测分子直径物理实验报告
实验09:
用油膜法估测分子直径
实验九:
用油膜法估测分子直径
【实验播放】
1、实验目的:
（1）知道本实验的原理及所需的器材，了解实验注意的事项。
（2）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）会计算分子的大小，处理好实验数据。
（4）领会本实验方法构思的特点，理解间接测量微观量的思想。
2、实验原理:
油酸分子的一端具有亲水性，另一端具有憎水性，当把酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸便在水面上散开，其中酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成有自由边界的一层纯油酸薄膜，形成单分子油膜。
如果将油酸看作是球状模型，测出一定体积的油酸溶液在水面上形成的油膜面积，计算出油膜的厚度，这个厚度就等于分子的直径。
3、实验器材
盛水的容器，在溶液刻度并能使油滴溶液一滴一滴下落和滴管或注射器，一个量筒，按一定的比例（一般为1:
200）稀释了的油酸溶液，带有坐标方格的透明有机玻璃盖板（面积略大小容器的上表面积），少量痱子粉或石膏粉，彩笔。
4、实验步骤
（1）用注射器或滴管将一定容积的油酸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，求出一滴油酸溶液中所含纯油酸的体积V。
（2）向容器中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上。
（3）小心地将一滴油酸溶液滴到水面上，让它在水面上自由地扩展为油酸膜。
（4）轻轻地将有机玻璃盖板放到容器上，用彩笔将油酸膜的形状画在玻璃板上。
（5）利用坐标方格计算出油膜的面积S，再根据一滴溶液中纯油酸的体积和油膜的面积求出油膜的厚度D=
V，即为所测分子和直径。
S
5、数据处理
（1）计算分子直径时，注意加的不是纯油酸，而是酒精油酸溶液，在利用公式d=V计S算时，式中的V不是溶液的体积（而应该进行换算，计算出1滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积，方法是:
设n滴酒精油酸溶液是1mL，则每1滴的酒纯油酸溶液的体积是
事先知道配制溶液的比例是1mL，n111，则1滴溶液中的纯油酸体积V=?
mL。
式中的SMMn
是滴入水中后，纯油酸形成的油膜，其面积用数坐标纸上对应的格数来计算，以1cm为边长的坐标纸上占了多少个格，其面积就是多少平方厘米，数格时，不足半个格的舍去，多于半格的算1
个格（这样就可粗略地计算出油酸分子的直径（
6、注意事项
（1）痱子粉不要撒得太多，只要能够帮助看清油膜边界即可。
（2）滴入油酸溶液时，一定要细心，不要一下滴得太多，使油膜的面积过大。
（3）待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓（扩散后又收缩有两个原因:
第一是水面受油酸滴冲击凹陷后恢复;第二是酒精挥发后液面收缩（
（4）利用坐标求油膜面积时，以边长1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数时，不足一个的均算半个。
（5）当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧面会残留油酸，用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去再用清水冲洗（这样可保持盘的清洁（
7、误差分析
（1）由于我们是采用间接测量的方式测量分子的直径，实验室中配制的酒精溶液的浓度、油酸在水面展开的程度、油酸面积的计算都直接影响测量的准确程度。
（2）虽然分子直径的数量级应在10-10m。
但中学阶段，对于本实验只要能测出油酸分子直线的数量级在10-9m上即可认为是成功的。
【试题解析】
例1在做“用油膜法估测分子大小”的实验中，
所用油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸
6mL，用注射器测得1mL上述溶液75滴（把1滴该溶
液滴人盛水的浅盘里，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，再把玻璃板放
在坐标纸上，其形状和尺寸如图1所示（坐标中正方形
方格的边长为1cm，试求:
（1）油酸膜的面积是多少cm2?
（2）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积?
（3）按以上实验数据估测出油酸分子的直径（
解析
（1）由图形状，其中正方形方格87个，用补偿法近似处理，可补19个整小方格（实际占小方格87+19=106，那么油膜面积S=106×1cm2=106cm2（
（2）由1mL溶液中有75滴，1滴溶液的体积1mL（又每104mL溶液中有纯油酸6mL，75
611mL溶液中纯油酸的体积V=4×mL=8×10-6mL（757510
（3）油酸分子直径D==V=7.5×10-10m。
S
例2在用油膜法估测分子的大小实验中，已知一滴溶液中油酸的体积为V，配制的油酸溶液中，纯油酸与溶液体积之比为1:
500，1mL溶液油酸25滴，那么1滴溶液的体积是mL，所以一滴溶液中油酸体积为cm3，若实验中测得结果如下表所示，请根据所给数据填写出空白处的数值，并与公认的油酸分子长度值L0=1.12×
-10解析由题给条件得，1滴溶液的体积V=
积11×cm3=8×10-5cm3（500251mL，由题意可知:
1滴溶液中油酸体25
据此算得3次测得L的结果分别为1.50×10-7cm、1.62×10-7cm、1.42×10-7cm，其
L?
L2?
L3平均值L=1=1.51×10-7cm=1.51×10-10m，这与公认值的数量级相吻合，故本3
次估测数值符合数量级的要求（
【实验拓展】
1（学科间综合
例3油酸分子式是C17H33COOH，其中对水有很强的亲和力，故当它滴入水中时，油酸分子能在水中，形成一个油膜（
解析油酸的化学分子式是C17H33COOH（它的一个分子可以设想为两部分组成:
一部分是C17H33-，它不受水的吸引;另一部分是-COOH，它对水有很强的亲合力（经过酒精稀释的油酸滴在水面上形成近似圆形的油膜，
酒精溶于水并挥发后，在水面上形成一层单分子纯
油酸层，其中C17H33-冒出水面，而-COOH部分在水
中（如图2所示，估算油酸分子的最大长度只需求
出这层油膜的厚度即可（
2（分子间距离的计算
例4如图3所示,食盐（NaCl）的晶体是由钠离子（图中?
）和
氯离子（图中?
）组成的.这两种离子在空间中三个互相垂直的方
向上,都是等距离地交错排列的.已知食盐的摩尔质量是
58.5g/mol,食盐的密度是2.2g/cm3.阿伏伽德罗常数为6.0×
1023mol-1.在食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离的
数值最接近于（就下面四个数值相比）.
A.3.0×10-8cm
C.4.0×10-8cmB.3.5×10-8cmD.5.0×10-8cm
2.2mol/cm3，其所包含的58.5解析由题意可知，每立方厘米所含食盐的摩尔数为a=
分子数为n=2.2×6.0×1023=2.26×1022个/cm3，则所含离子数为2n，则每个离子所占有58.5
1×10-22cm3=2.2×10-23cm3，将离子视为立方体，则两个距离最近的2?
2.26的体积为V0=
钠离子中心间的距离为其立方体的边长的2倍，即d=2?
0=3.9×10-8cm，即答案C正确。
【考点训练】
1（如何利用注射器较准确地测出1mL油酸溶液的体积?
2（在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，准备以下器材:
酒精稀释过的油酸、滴管、痱子粉、浅盘及水、玻璃板，还缺少的器材有（）
A（彩笔B（量筒
C（方格坐标纸D（深水槽
3（在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，关于油膜面积的测量方法，下列做法中正确的是（）
A（油酸酒精溶液滴入水中后，应立即用刻度尺去量油膜的面积
B（油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能地散开，再用刻度尺去量油膜的面积
C（油酸酒精溶液滴入水中后，应立即将油膜的轮廊画在玻璃板上，再利用坐标纸去计算油膜的面积（
D（油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能散开，再把油膜的轮廓画在玻璃板上，然后用坐标纸去计算油膜的面积（
4（在做“用油膜法测分子大小”的实验中，为什么要待容器中的水稳定后才进行测量?
若油酸分子直径的数量级为10-10m，某同学的测量结果大于这个数量级，试分析可能的原因（
5（下列关于“用油膜法估测分子的大小”说法中，错误的是（）
A（油膜法可以非常准确地将油膜分子的直径测量出来
B（油膜法只能估测出分子直径的数量级
C（为了使测量更准确些，应该保持容器的清洁，在实验过程中注意浅盘的稳定性
D（实验的误差主要出在数出1mL溶液可以滴多少滴以及一滴溶液中含有多少体积纯油酸的计算上，为准确起见，应在实验前加强练习，多测几次取平均值
6（在计算一滴稀释油酸的体积时，要数出1mL溶液中可以滴n
滴，从而计算出一滴溶液中含有mL的纯油酸（（每1mL溶液含LmL纯油酸）
7（对于油酸分子竖立在水面上，下列说法正确的是（）
A（油酸分子可分为两个部分，其中-COOH对水有很强的亲和力，故能使油酸分子
竖立漂在水面上，形成单分子油膜层
B（油酸分子可分为两个部分，其中C17H33-对水有很强的亲和力，故能使油膜分子竖立在水中，形成单分子油膜层
C（油膜分子竖立水中时，油膜分子两个部分中的-COOH留在水里，C17H33-露出水面
D（油膜分子竖立水中时，它两个部分中的-COOH露出水面而C17H33-留在水中
8（粗测油酸分子大小的实验中，具体操作如下:
?
取油酸1.00mL注入250mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到250mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸的酒精溶液（
?
用滴管吸取制得的溶液逐滴滴人量筒，记录滴人的滴数直到量筒达到1.00mL为止，恰好共滴了100滴（
?
在水盘内注入蒸馏水，静置后滴管吸取油酸的酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一油膜（
?
测得此油膜面积为3.60×102cm2（
（1）这种粗测方法是将每个分子视为，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜面积可视为，这层油膜的厚度可视为油分子的。
（2）利用数据可求得油酸分子的直径为（
9（下面哪些措施可以减小“用油膜法估测分子的大小”的实验的误差（）（
A（装在浅盘中的水用蒸馏水
D（向水中滴油酸酒精溶液液滴时，只要注射器针尖离水面近一些就可以，没有其他要求
C（在描绘油膜形状时，透明盖板要离水面近些
D（在油膜稳定后再描绘油膜的形状
10（在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸酒
精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL（用注射器测
得1mL上述溶液中有液滴50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，在玻璃板上描
出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图4
所示，坐标纸中正方形小方格的边长为20mm（求:
（1）油酸膜的面积;
（2）每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积;
（3）根据上述数据，估测出油酸分子的直径（
【答案与提示】
1（在将注射器中注满油酸溶液后，应首先使针头朝上，把气泡
排出，再使注射器针头竖直朝下（一般来说用手下推活塞很难保证活塞匀速运动，易造成油滴大小不一，而拔出活塞，让油酸溶液在重力作用下自由滴下效果较好（
2（ABC
3（对实验要点熟悉之后，很容易得出答案:
D（
篇二:
教案实验:
用油膜法估测分子的大小_人教版
用油膜法估测分子的大小实验设计
数理学院10物本班100514027黄胤鹏
一、教学目标:
1、知识与技能:
知道实验原理，掌握科学探究的基本方法，会处理实验数据以及
对实验误差的分析;
2、过程与方法:
学生通过小组讨论，掌握一种新的微观测量分子大小的方法;3、情感态度价值观:
学生通过小组讨论得出方案的形式，提高探索微观世界的乐
趣，同时也增强了合作交流能力。
二、教学重点:
用油膜法估测分子的直径;三、教学难点:
油膜的形成;四、课前准备:
PPT、实验器材;五、课程的整体思路:
1、实验目的:
用油膜法测分子直径;2、实验原理:
d=V,S3、实验器材:
（学生根据现有实验器材设计实验方案）4、实验步骤:
（由学生课前完成，做实验时选出最佳实验方案）5、实
验记录表格:
（教师给出表格，或者由学生设计）6、注意事项:
为学生课下分析误差提供线索
六、教学过程:
（一）新课引入:
提问:
有一瓶体积为V米粒，那么其中的一个米粒的大小用什么方法估测
呢,（学生会猜想很多方法）对学生的回答进行总结和表扬。
我们在初中就已经学过，物体是由大量分子组成的，我们知道分子的直径能够小到10-10m，那又如何估测分子的直径呢,
（二）新课讲解:
1、实验目的:
1、学会用油膜法估测分子的直径;
2、实验原理:
如果油酸分子的直径为d，油滴的体积为V，油膜的面积为S，则d=V/S。
测出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，测出油膜的面积为S，估测分子直径的数量级。
3、实验器材:
?
滴管?
事先配制好的油酸酒精溶液?
量筒?
浅盘?
痱子粉?
比浅盘略大的
玻璃板?
坐标纸?
水彩笔;
（介绍各个器材的作用）
（学生分组讨论的结果:
课前预习完成）
4、实验步骤:
（选出最佳实验分案）
（1）配制一定浓度的油酸酒精溶液（约1:
500ml）;
（2）用滴管取上述油酸酒精溶液并将其一滴一滴的滴入量筒中，记下量筒内增加
1ml所需要的滴数，再根据油酸酒精溶液浓度算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V;
（3）往边长约为30—40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水稳定后，将适量痱
子粉均匀地洒在水面上;
（4）用滴管将老师事先配制好的油酸酒精溶液滴在铺好痱子粉的水面上一滴，形
成如图1—1所示的形状，待油酸薄膜的性状稳定后，将准备好的玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描在玻璃板上;
（5）将画有油膜轮廓的玻璃板正确的放在坐标纸上，数出轮廓范围内正方形方格
的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个，计算油膜的面积S;（6）根据纯油酸的体积V和油酸的面积S可计算出油酸薄膜的厚度l?
酸分子的直径;（7）重复上述实验。
V
，即油S
5、实验纪录:
6、实验注意事项:
1、油酸溶液配制的时间不能太长，否侧浓度会改变，实验误差太大;2、滴管头部不要贴在量筒壁;挤压胶帽时受力均匀;3、痱子粉层不宜过厚;
4、滴管头在离痱子粉面1cm左右，不宜过高，否则油酸由于重力要下溅;5、油酸面稳定后在画其轮廓;6、计算时注意单位统一;
7、用后的油酸酒精溶液可以回收利用。
8、重做实验时，把水从盘的一侧边缘倒出，并用少量酒精清洗，然后用脱脂棉擦去，最后用水冲洗，以保持盘的清洁。
七、课堂总结:
下课时，总结一下学生做实验的整体境况;
八、课后作业:
请学生写一份关于本次实验的实验报告，所包含的内容有实验目的、实验原理、实验器材、实验步骤、实验数据的记录与处理、实验结果的误差分析、实验感想。
篇三:
02油膜法测分子直径
班级:
姓名:
实验原理，步骤，会处理数据
自主学习:
（用时参考20分钟）
1（实验目的:
用油膜法估测分子的大小
2（实验原理
把一滴油酸（油酸的分子式为C17H33COOH）滴到水面上，油酸分子直立在水面上，形成一层单分子油膜，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，测出油酸液滴的体积,，再测出油膜的面积S，就可以估算
出油酸分子的直径d=V/S（
3（实验器材:
水、酒精、油酸、量筒、浅盘（边长约30cm--40cm）、注射器（或滴管）、玻璃板、彩笔、痱子粉（或石膏粉）、坐标纸（
（实验步骤
（1）往浅盘内注入清水,水深1,2cm，把痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上（
（
2）用注射器或滴管将事先配制好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒中，数出量筒内增加1mL的滴数（算出一滴溶液中所含油酸的体积V（
（3）用注射器或滴管在浅盘中央水面上方约1cm高处，滴入一滴事先配制好的酒精油酸溶液，油酸在水面上散开后，形成单分子油膜层（
（4）待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板搁在浅盘上，在玻璃上用彩笔描绘出油膜形状的轮廓（
（5）将玻璃板覆盖在坐标纸上，数出油膜的轮廓所占格数并算出油膜的面积S.边缘可用互补方法计算（
（6）根据一滴溶液中所含油酸的体积V和油膜的面积S，可估算出油膜的厚度，即为油酸分子的直径（
（7）清洗浅盘，整理仪器（
（注意事项:
计算方格（来自:
WWw.XieL写论文网:
油膜法测分子直径物理实验报告）数时，不足半个格子的舍去，多于半个格子的算一个（方格边长越小，求出的面积越精确（
合作学习（用时参考10分钟）
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考点一:
实验数据的处理
【例】在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每104mL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
彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廊，再把玻璃板放在坐标纸上，其形
状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为1cm.则
（1）油酸薄膜的面积是________cm2.
（2）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________mL.（取一位有
效数字）
（3）按以上实验数据估测出油酸分子直径约为________m（（取一
位有
效数字）应用学习（用时参考20分钟）
1.一滴油酸酒精溶液含质量为m的纯油酸，滴在液面上扩散后形成的最大面积为S.已知纯油酸的摩尔质量为M、密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，下列表达式中正确的有（）
MmA（油酸分子的直径d,B（油酸分子的直径d,ρSρS
mMC（油酸所含的分子数n,NAD（油酸所含的分子数n,AMm
2.一位同学做“用油膜法估测分子的大小”的实验，所用的油滴是经过稀释后的油酸酒精溶液，油酸只占其体积的1，经测定这种稀释液80滴的体积为1mL，当把1滴油滴滴到撒有痱子100
粉的水面时，形成一个4.0×10-2m2的油膜层，由此推算出油酸分子的大小。
（1）这种粗测方法是将每个分子视为______且一个挨一个紧密排列，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成一层______油膜，这层油膜的厚度可视为油分子的_____。
（2）油酸分子的直径约为__________m（保留两位有效数字）
用油膜法估测分子大小的实验步骤如下:
?
向体积为V1的纯油酸中加入酒精，直到油酸酒精溶液总量为V2;
?
用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒，当滴入n滴时体积为V0;
?
先往边长为30,40cm的浅盘里倒入2cm深的水;
?
用注射器往水面上滴一滴上述溶液，等油酸薄膜形状稳定后，
将事先准备好的玻璃板放在浅第2页共2页
盘上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的形状;
?
将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板，放在画有许多边长为a的小正方形的坐标纸上;
?
计算出轮廓范围内正方形的总数为N，其中不足半个格的两个格算一格，多于半个格的算一格（
上述实验步骤中有遗漏和错误，遗漏的步骤是
____________________;错误的步骤是____________________（指明步骤，并改正），油酸分子直径的表达式d,________.
3（在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，已知油酸酒精溶液中，油酸的体积比浓度为0.05%，1mL这样的溶液合80滴，现将1滴溶液滴在水面上。
（1）这滴溶液中纯油酸的体积是___________m。
（2）用彩笔描绘出油膜轮廓线后，印在坐标纸上，如图所示。
已知坐标纸每一小格的边长为1cm，则油膜的面积为__________m。
（3）根据上面的数据，估算油酸分子的直径是____________m（此问结果取一位有效数字）。
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