实验：用油膜法估测分子的大小

实验：用油膜法估测分子的大小

【思考导学】

通过本章第一节的学习，我们已经知道用油膜法可粗略测定分子的大小．现在让我们自己做该实验，又该如何操作才会产生比较好的实验效果呢?在实验中需要注意哪些问题?需要测定那些数据？又该如何分析处理这些数据得出合理的实验结果呢?请思考这些问题并带着未解决的问题预习教材中的本实验．

【自学导引】

1．本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．油酸分子都是直立在水面上的，单分子油膜的厚度即等于油酸分子的大小．根据配制的酒精油酸溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，测出这滴溶液形成薄膜的面积S，即可算出油酸薄膜的厚度d?V，即油酸分子的直径．�� S2．若油酸与酒精的配制比例为1∶200，用滴管向量筒中滴n滴酒精油酸溶液恰为1mL，则每滴酒精油酸溶液所含油酸的体积为

1 mL． 201n3．在浅盘的水面上滴入一滴酒精油酸溶液，待油酸薄膜的形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上．将该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．

【疑难辨析】

1．油酸酒精溶液的配制方法��

用2 mL注射器准确抽取1.5 mL油酸，将其中1.0 mL油酸注入100 mL量筒中，加无水酒精至40 mL刻度线，充分搅匀后取一支2 mL注射器抽取这种溶液1.5 mL，再将其中1．0 mL与49 mL无水酒精充分混合，即得体积比为1∶200的油酸酒精溶液．��

2．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：一是水面受油酸滴冲击凹陷后又恢复；二是酒精挥发后液面收缩．

【应用指导】

［例题］将1 cm3的油酸溶于酒精，制成200 cm3的油酸酒精溶液．已知1 cm3溶液有50滴，现取1滴油酸溶液滴到水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子薄层，已测出这一薄层的面积为0.2 m2．由此可估测出油酸分子的直径为______m．

解析：每滴溶液的体积等于

111cm3，每滴溶液中含有的纯油酸的体积等于× 5050200cm3．设油酸分子的直径为d(m)，则由下式

(

11－

×)×106＝0.2d 50200可求得

－

d＝5×1010 m．

说明：(1)由题给数据情况和因该题是估算，故最后结果仅取一位有效数字即可．

(2)求出一滴溶液中含有纯油酸的体积是求解本题的关键．

【同步练习】

1．用油膜法粗测分子直径实验的科学依据是 A．将油膜看成单分子油膜 B．不考虑各油酸分子间的间隙 C．考虑了各油酸分子间的间隙 D．将油酸分子看成球形 答案：ABD

2．在本实验中，若用直径为0．5 m的浅圆盘盛水，要让油酸在水面上形成单分子油酸膜，那么油酸滴的体积的数量级不能大于____m3．

－

解析：分子直径的数量级1010 m．则

V＝

?－－

×0.52×1010 m3＝2×1011 m3． 4－

答案：1011

3．在做“用油膜法估测分子直径的大小”的实验中，准备有以下器材：用酒精稀释过的油酸、滴管、痱子粉、浅盘及水、玻璃板、彩笔．还缺少的器材有________．

答案：量筒、坐标纸

4．在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL．用注射器得1 mL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11—9—1所示，坐标中正方形小方格的边长为20 mm．求：

图11—9—1

(1)油酸膜的面积是多少?

(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少? (3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径是多少? 解析：(1)数轮廓包围方格约58个．则油酸膜的面积

－－

S＝58×(2×102)2 m2＝2.32×102 m2． (2)每滴溶液中含纯油酸的体积 V＝

16?4 mL＝1.2×10－5 mL． 5010V1.2?10?5?10?6－10

(3)油酸分子直径d＝? m＝5×10 m． ?2S2.32?10答案：(1)2.32×102 m2 (2)1.2×105 mL

－

(3)5×1010 m

－

－

5．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(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，再根据方格的边长求出油膜的面积S．

B．将一滴酒精油酸溶液滴在水面上，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2 cm深的水，然后用痱子粉或石膏粉均匀的撒在水面上．

D．用公式L＝

V求出薄膜厚度，即油酸分子的大小． SE．根据酒精油酸溶液的浓度，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酒精油酸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．

上述实验步骤的合理顺序是________． 答案：CFBAED

6．在“用油膜法估测分子大小”的实验中，实验采用的是使用油酸在水面上形成一单分子油膜的方法估测分子的大小，油酸的分子式C17H33COOH，它的一个分子可以看成两部分：________和________．其中________对水有亲合性．当剩余部分冒出水面时，算出油膜面积就可以算出分子的大小．

答案：C7H33 COOH COOH