第5講實驗：用油膜法估測油酸分子的大小一、基本原理與操作操作要領1．配制油酸酒精溶液。2．用注射器通過累積法得到1滴油酸酒精溶液的體積，再計算出1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V。3．借助坐標紙測量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積S。2．注意事項(1)注射器針頭高出水面的高度應在1cm之內，當針頭靠水面很近(油酸未滴下之前)時，會發現針頭下方的粉層已被排開，這是針頭中酒精揮發所致，不影響實驗效果。(2)待測油酸薄膜擴散后又會收縮，要在油酸薄膜的形狀穩定后再畫輪廓。擴散后又收縮有兩個原因：①水面受油酸液滴沖擊凹陷后又恢復；②酒精揮發后液面收縮。(3)當重做實驗時，將水從淺盤的一側邊緣倒出，在這側邊緣會殘留油酸，可用少量酒精清洗，并用脫脂棉擦去，再用清水沖洗，這樣做可保持淺盤的清潔。(4)本實驗只要求估測油酸分子的大小，實驗結果的數量級符合要求即可。3．誤差分析(1)純油酸體積的計算引起誤差。(2)油膜面積的計算造成誤差。(3)油膜形狀的邊界畫線造成誤差。(4)數格子的個數造成誤差。考查點(一)實驗原理與操作1．用油膜法估算分子大小的實驗中，首先需將純油酸稀釋成一定濃度的油酸酒精溶液，稀釋的目的是_____________________________________________________________________________________________________________________。實驗中為了測量出一滴已知濃度的油酸酒精溶液中純油酸的體積，可以____________________________________________________________________________。為得到油酸分子的直徑，還需測量的物理量是_____________________________。解析：用油膜法估測分子直徑時，需使油酸在水面上形成單分子層油膜，為使油酸盡可能地散開，將油酸用酒精稀釋。根據V＝Sd，要求得分子的直徑d，則需要測出油膜面積，以及一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積。這樣需要測出一滴油酸酒精溶液的體積，其方法可用累積法，即測出1mL油酸酒精溶液的滴數。答案：使油酸在淺盤的水面上容易形成一塊單分子層油膜用注射器吸取一定體積的油酸酒精溶液，把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入燒杯中，記下液滴的總滴數，得到一滴溶液中純油酸的體積單分子層油膜的面積2．在“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，(1)該實驗中的理想化假設是________。A．將油膜看成單分子層油膜B．不考慮各油酸分子間的間隙C．不考慮各油酸分子間的相互作用力D．將油酸分子看成球形(2)實驗中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是________。A．可使油酸和爽身粉之間形成清晰的邊界輪廓B．對油酸溶液起到稀釋作用C．有助于測量一滴油酸的體積D．有助于油酸的顏色更透明便于識別(3)某老師為本實驗配制油酸酒精溶液，實驗室配備的器材有：面積為0.22m2的蒸發皿、注射器、燒杯(注射器中1毫升溶液滴入燒杯中的滴數為50滴)、純油酸和無水酒精若干。已知分子直徑數量級為10－10m，則該老師配制的油酸酒精溶液體積濃度(油酸與油酸酒精溶液的體積比)至多為________‰(保留兩位有效數字)。答案：(1)ABD

(2)B

(3)1.13．在“用油膜法估測油酸分子直徑”的實驗中，我們通過宏觀量的測量間接計算微觀量。(1)本實驗利用了油酸分子易在水面上形成________(填“單層”或“多層”)分子油膜的特性。若將含有純油酸體積為V的一滴油酸酒精溶液滴到水面上，形成面積為S的油酸薄膜，則由此可估測油酸分子的直徑為________。(2)某同學實驗中先取一定量的無水酒精和油酸，制成一定濃度的油酸酒精溶液，測量并計算一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積后，接著又進行了下列操作：A．將一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地擴展為形狀穩定的油酸薄膜B．將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上計算油酸薄膜的面積C．將玻璃板蓋到淺盤上，用彩筆將油酸薄膜的輪廓畫在玻璃板上D．向淺盤中倒入約2cm深的水，將爽身粉均勻地撒在水面上以上操作的合理順序是________(填字母代號)。(3)若實驗時爽身粉撒得太厚，則所測的分子直徑會________(填“偏大”或“偏小”)。考查點(二)數據處理與誤差分析4．(1)在做“用油膜法估測油酸分子大小”的實驗時，已經準備的器材有：一定濃度的油酸酒精溶液、燒杯、淺盤和水、玻璃板、彩筆，要完成本實驗，還缺少的器材有__________________________________________________________。(2)在“用油膜法估測油酸分子大小”的實驗中，在哪些方面做了理想化的假設_________________________________________________________________；實驗中滴在水面的是油酸酒精溶液而不是純油酸，且只能滴一滴，這是因為___________________________________________________________________；在將油酸酒精溶液滴向水面前，要先在水面上均勻撒上爽身粉，這樣做是為了___________________________________________________________________。(3)下面4個圖反映“用油膜法估測油酸分子大小”實驗中的4個步驟，將它們按操作先后順序排列應是________(用符號表示)。(4)

在做“用油膜法估測油酸分子大小”的實驗中，已知實驗室中使用的油酸酒精溶液的體積濃度為c，又用注射器測得每N滴這種油酸酒精溶液的總體積為V，將一滴這種溶液滴在淺盤中的水面上，在玻璃板上描出油膜的邊界線，再把玻璃板放在畫有邊長為a的正方形小格的紙上(如圖所示)，測得油膜占有的小正方形個數為X。①每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積的表達式V0＝________。②油膜的面積表達式S＝______，從圖中可數出小正方形的有效個數X＝________。③用以上字母表示油酸分子的直徑D＝________。解析：(1)在本實驗中，要用注射器通過累積法得到一滴油酸酒精溶液的體積，先在水槽中撒上爽身粉，再將用酒精稀釋過的油酸用注射器滴到水面上，將玻璃板蓋在水槽上，在玻璃板上鋪上坐標紙，用彩筆畫出油膜的邊界，用數格子的方法得出形成的面積；則可根據體積公式求得分子直徑。故實驗中還需要：注射器、爽身粉及坐標紙。(2)在“用油膜法估測油酸分子大小”的實驗中，一般將油膜看成單分子膜，將油酸看成球形，將油酸分子看成是緊挨在一起的；實驗中滴在水面上的是油酸酒精溶液而不是純油酸，且只能滴一滴，這是因為純油酸粘滯力較大，直接測量體積時誤差太大；在滴入油滴之前，要先在水面上均勻撒上爽身粉，這樣做的目的是使油膜邊界清晰，便于描繪油膜形狀。5．

油酸酒精溶液的濃度為每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.5mL，

用注射器吸取1mL油酸酒精溶液，把該溶液滴入燒杯內，總滴數

為50滴。若把一滴這樣的溶液滴入盛水的淺盤中，由于酒精溶于

水，油酸在水面展開，穩定后形成單分子油膜的形狀如圖所示。

(以下計算結果均保留2位有效數字)(1)若每一小方格的邊長為10mm，則油酸薄膜的面積為________m2；(2)每一滴油酸酒精溶液含有純油酸的體積為________m3；(3)根據上述數據，估算出油酸分子的直徑為______m。(4)為了盡可能準確地估測出油酸分子的大小，下列措施可行的________。A．油酸濃度適當大一些B．油酸濃度適當小一些C．油酸擴散后立即繪出輪廓圖

D．油酸擴散并待其收縮穩定后再繪出輪廓圖6．(2022·江蘇如皋模擬)某班級做“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗，實驗前，將酒精加入1mL的油酸中配制成1000mL的油酸酒精溶液。(1)在實驗時需要測量出一滴油酸酒精溶液的體積，具體的操作是用________將事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入燒杯，記下注射器內溶液減少一定體積時液滴的數目。(2)在淺盤的水面撒上爽身粉，將1滴油酸酒精溶液滴入水中后，下列現象或判斷正確的是________。A．油膜的面積先擴張后又稍微收縮了一些

B．油膜的面積先快速擴張后慢慢趨于穩定C．若出現如圖的情況，說明油酸濃度太大，需重新配制油酸酒精溶液再進行實驗D．若出現如圖的情況，可在水面上重新撒上爽身粉，再次滴入油酸酒精溶液進行實驗(3)甲實驗小組測得1mL油酸酒精溶液為80滴，通過數1滴溶液在水面穩定后形成的油膜面積對應的正方形的個數得到油膜的面積為250cm2可估算油酸分子的直徑為________m。(4)乙實驗小組算得的油酸分子直徑偏小，可能是由于______。A．計算油膜面積時，舍去了所有不足一格的方格B．油酸酒精溶液中酒精揮發，導致油酸濃度變大C．水面上爽身粉撒得較多，油酸未完全散開D．求每滴溶液體積時，1mL的溶液