第四單元試驗與探究

第5課時試驗：用油膜法估測分子大小

選修3－3

第十二章熱學第1頁第2頁1．試驗目標用油膜法估測油酸分子大小，學習一個估測分子大小方法．2．試驗原理本試驗采取使油酸在水面上形成一層純油酸薄膜方法估測分子直徑．油酸分子都是直立在水面上，單分子油膜厚度即等于油酸分子直徑．依據配制酒精油酸溶液濃度，算出一滴溶液中純油酸體積V，測出這滴溶液形成薄膜面積S，即可算出油酸厚度d＝，即油酸分子直徑．第3頁3．試驗器材油酸酒精溶液、淺水盤、痱子粉(或石膏粉)、量筒、玻璃板、注射器(或滴管)、彩筆(水性)、帶方格透明蓋板1塊等．4．試驗步驟(1)用注射器或滴管將一定容積油酸溶液一滴一滴地滴入量筒，記下量筒內增加一定體積滴數，求出一滴油酸溶液中所含純油酸體積V；(2)向淺盤里倒入約2cm深水，并將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上；(3)小心地將一滴油酸溶液滴到水面上，讓它在水面上自由地擴展為油酸膜；第4頁5．數據處理計算分子直徑時，注意加不是純油酸，而是酒精油酸溶液，在利用公式d＝計算時，式中V不是溶液體積，而應該進行換算，計算出1滴酒精油酸溶液體積，方法是：設n滴酒精溶液是1mL，則每1滴純酒精油酸溶液體積為(mL)，事先知道配制溶液百分比是，則1滴溶液中純油酸體積為V＝．式中S是滴入水中后純油酸形成油膜面積，其大小用數坐標紙上對應格數來計算，以邊長為1cm正方形為單位，計算輪廓內正方形格數時，大于半格均算1個格．最終經過以上公式就能粗略計算出油酸分子直徑．第5頁6．注意事項(1)控制滴入酒精油酸溶液為1滴；(2)粉末不能太厚，確保能使油膜成一個邊緣平滑圖形；(3)要在穩定后再畫油酸面輪廓，因為油酸中因為酒精揮發會使油酸面先擴散后收縮，收縮后余下才是純油酸面積；(4)利用坐標紙求油膜面積時，以邊長為1cm正方形為單位，計算輪廓內正方形格數時，大于半格均算1個；(5)當重做試驗時，水從盤一側邊緣倒出，在這一側面會殘留油酸，用少許酒精清洗，并用脫脂棉擦去再用清水沖洗，這么可保持盤清潔．第6頁7．誤差分析(1)因為我們是采取間接測量方式測量分子直徑，試驗室中配制酒精溶液濃度、油酸在水面展開程度、油酸面積計算都直接影響測量準確程度；(2)即使分子直徑數量級應在10－10m．但中學階段，對于本試驗只要能測出油酸分子直徑數量級在10－9m上即可認為是成功．第7頁第8頁題型一分子大小估算問題在做《用油膜法估測分子大小》試驗中，所用油酸酒精溶液濃度為每104mL溶液中有純油酸6mL.用注射器測得1mL上述溶液75滴．把1滴該溶液滴入盛水淺盤里，待水面穩定后，將玻璃板放在淺盤上，用筆在玻璃板上描出油酸輪廓，再把玻璃板放在坐標紙上，其形狀和尺寸如右圖所表示．坐標中正方形方格邊長為1cm，試求：第9頁(1)油酸膜面積是多少cm2?(2)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸體積．(3)按以上試驗數據估測出油酸分子直徑．解析：(1)由圖形狀，其中正方形方格87個，用賠償法近似處理，可補19個整小方格．實際占小方格87＋19＝106，那么油膜面積：S＝106×1cm2＝106cm2；(2)由1mL溶液中有75滴，1滴溶液體積mL.又每104mL溶液中有純油酸6mL，mL溶液中純油酸體積為：