2021届高中物理新教材同步选择性必修第三册 第1章 2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小.pdfVIP

2实验：用油膜法估测油酸分子的大小

[学习目标]1.知道用油膜法测定分子大小的思路.2.通过实验估测分子的大小，体会建立模

型和估测方法在研究物理问题中的应用.3.了解一般分子大小的数量级．

一、实验思路

把1滴油酸酒精溶液滴在水面上，水面上会形成一层油膜，油膜是由单层油酸分子中的烃基

C17H33-组成．

把分子简化为球形处理，并认为它们紧密排布，测出油膜的厚度d，它就相当于分子的直径，

即油酸分子的直径等于1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V与它在水面上摊开的面积S之比，

如图1所示．

图1

二、实验器材

配制好的一定浓度的油酸酒精溶液、浅盘、水、爽身粉(或细石膏粉)、注射器、烧杯、玻璃板、

彩笔、坐标纸．

三、物理量的测量

1．测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V.

(1)配制一定浓度的油酸酒精溶液．

(2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度读取该段溶液的总体积，再把它一滴

一滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数．

(3)用它们的总体积除以总滴数，得到1滴油酸酒精溶液的体积．

(4)根据溶液浓度计算其所含纯油酸的体积V.

2．测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S.

(1)在浅盘里盛上水，一只手捏住盛有爽身粉的布袋，另一只手拍打，将爽身粉均匀地撒在水

面上．

(2)用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液形成一块有轮廓的油膜．

(3)待油膜形状稳定后，将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下

薄膜的形状．

(4)根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，计算轮廓范围内正方形的个数，不足半个的舍

去，多于半个的算一个．

(5)把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S.

四、数据分析

1．用1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V和该油膜面积S计算出油膜厚度，即油酸分子的

直径d＝.

2．除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为10－10m.

五、注意事项

1油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免浓度改变，造成较大的实验误差．

2．实验前应注意检查浅盘是否干净，爽身粉(或细石膏粉)应均匀撒在水面上．

3．向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不能离水面太高，否则油膜难以形成．

4．待测油酸薄膜扩散后又会收缩，要在油酸薄膜的形状稳定后再描轮廓．

5．计算轮廓范围内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个．

在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，

(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在浅盘内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；

④在浅盘上覆盖透明玻璃，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0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10－3mL，其形成的油膜面积

2

为40cm，则估测出油酸分子的直径为________m.

答案(1)②在量筒中滴入N滴溶液，测出其体积；③在水面上先撒上爽身粉(或细石膏粉)，

再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定(2)1.2×10－9

解析(1)②在量筒中直接测量一滴油酸酒精溶液的体积误差太大，应先用累积法测出N滴

溶液体积，再求出一滴的体积；③油酸在水面上形成的油膜形状不易观察，可在水面上先撒

上爽身粉(或细石膏粉)，再滴油酸酒精溶液，稳定后就呈现出有清晰轮廓的油膜．

－3－63－123

(2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V＝4.8×10×0.10%×10m＝4.8×10m，故油

酸分子直径d＝＝m＝1.2×10－9m.

(2020·滕州市第一中学新校高二月考)(1)如图2所示的四个图反映“用油膜法估测油

酸分子的大小”实验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是________(用符号表示)；