人教版选修三1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 课件（16张PPT）

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1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小
分子十分微小。以水为例，一个直径为10-3 mm 左右的水珠，它的大小与细菌差不多，用肉眼无法观察，就是在这样小的水珠里，分子的个数竟比地球上人口的总数还多上好几倍！那么，通过什么途径可以知道分子的大小呢？下面我们通过一个实验来估测分子的大小。
一、实验思路
油酸分子
把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层
水
油酸分子
d
油分子一个个紧挨着整齐排列，认为油膜的厚度就是分子的直径。
①模型化
②理想化
③估算
实验中，为了使油酸充分展开，获得一块单分子油膜，我们需要将油酸在酒精中稀释后再滴入水中。这样的油酸酒精溶液滴在水面，溶液中的酒精将溶于水并很快挥发，从而获得纯油酸形成的油膜。
二、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
⑴配制油酸溶液：
⑵测量一滴油酸溶液的体积：
⑶求出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V
用滴管向量筒中一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，记下液滴的总滴数n和它们的总体积V3，则一滴油酸酒精溶液的体积为 。
用注射器吸取体积为V1的油酸，注入一定体积的量筒中，加入无水酒精至体积V2刻度线，充分搅匀后得到体积比为 的油酸酒精溶液。
二、物理量的测量
2、测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S
⑷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。
⑴在浅盘里盛上水，将爽身粉均匀地撒在水面上。
⑵用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液。
⑶油酸立即在水面散开，形成一块油膜，油膜上没有爽身粉，可以清楚地看出它的轮廓。
二、物理量的测量
2、测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S
正方形的个数N乘单个正方形的面积s0就得到油膜的面积S= s0 N 。
不足半个的舍去
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。
多于半个的算一个
三、数据分析
水
油酸分子
d
d-----单分子油酸的直径
V-----一滴油酸分子的体积
S-----一滴油酸分子的面积
S= s0 N
大量实验结果表明，尽管所用的测定分子大小的方法不同，测出的结果也有差异，但数量级是一致的。除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为10-10 m。
四、误差分析
溶液配制后长时间放置，由于酒精的挥发会导致溶液的浓度改变。
油滴的体积过大，水面面积过小，溶液浓度，痱子粉的用量等因素，形成的油膜不是单分子油膜。
1、油酸酒精溶液浓度改变
2、形成的油膜不是单分子油膜
4、纯油酸体积的测量和计算产生误差
5、油膜的面积S测量和计算产生的误差
①油膜形状画线误差。
②数格子法带来的误差。
3、不考虑油酸分子的空隙，计算分子直径时的误差。
五、注意事项
7、利用坐标纸求油膜面积时，以边长1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，不足半格的舍去，多于半格的算一个。
1、测1滴酒精油酸溶液的体积时，滴入量筒中的酒精油酸溶液的体积应为整毫升数，应多滴几毫升，数出对应的滴数，这样求平均值误差较小。
2、浅盘里水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直。
3、痱子粉不要撒得太多，只要能够帮助看清油膜边界即可。
4、在水面撒痱子粉后，不要再触动盘中的水。
5、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。
6、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。
1、实验思路
⑴把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层
⑵油分子一个个紧挨着整齐排列，且把分子看成球形
⑶计算原理：
2、物理量的测量
⑴测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V
⑵测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S
3、数据分析
一般分子直径的数量级是10-10m。
【例题1】用油膜法估算分子大小的实验中,首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液,稀释的目的是______________________________________________。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积,可以______________________
_______________________________________________________________________。为得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是_____________________。
解析：
一、实验原理与操作
使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜　
地滴入小量筒中,测出1 mL油酸酒精溶液的滴数,得到一滴溶液中纯油酸的体积　
把油酸酒精溶液一滴一滴
单分子层油膜的面积
稀释后，油酸在浅盘的水面上更容易形成一块单分子层油膜。把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,测出1 mL油酸酒精溶液的滴数n，得到一滴油酸酒精溶液的体积 ,之后根据浓度求出一滴溶液中纯油酸的体积。根据公式 可知,还需要测单分子层油膜的面积S。
【例题2】在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时,油酸酒精溶液的浓度为每1000 mL溶液中有纯油酸0.2 mL,用量筒和注射器测得1 mL上述溶液有80滴,用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有痱子粉的浅盘里,待水面稳定后,画出油酸薄膜的轮廓如图所示,图中正方形小方格的边长为1 cm。(结果均保留两位有效数字)
二、数据处理与误差分析
(1)油酸薄膜的面积是　　　　　　 m2;
(1)由于每格边长为1 cm,则每一格就是1 cm2,估算油膜面积以超过半格以一格计算,小于半格就舍去的原则,估算出40格,则油酸薄膜面积为:S=40 cm2=4.0×10-3 m2;
解析：
4.0×10-3
【例题2】在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时,油酸酒精溶液的浓度为每1000 mL溶液中有纯油酸0.2 mL,用量筒和注射器测得1 mL上述溶液有80滴,用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有痱子粉的浅盘里,待水面稳定后,画出油酸薄膜的轮廓如图所示,图中正方形小方格的边长为1 cm。(结果均保留两位有效数字)
二、数据处理与误差分析
(1)油酸薄膜的面积是　　　　　　 m2;
(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是　　　　　m3;
4.0×10-3
(2)1滴酒精油酸溶液中含油酸的体积:V==2.5×10-12 m3;
⑶由于分子是单分子紧密排列的,因此分子直径为:d=m=6.3×10-10 m
解析：
(3)根据上述数据,估测出油酸分子的直径是　　　　　　m(结果保留两位有效数字);
2.5×10-12
6.3×10-10
1、在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，下列做法不正确的是(　　)
A.用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是1 mL，则1滴溶液中含有油酸小于10－2 mL
B.往浅盘里倒入适量的水，再将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上
C.用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，同时将玻璃板放在浅盘上，并立即在玻璃板上描下油酸膜的形状
D.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓范围内正方形的个数，并求得油膜的面积
C
用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是1 mL，则1滴油酸酒精溶液的体积是10－2 mL，含有油酸的体积小于10－2 mL，选项A正确；用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，同时将玻璃板放在浅盘上，待油酸在液面上分布均匀并稳定后，在玻璃板上描下油酸膜的形状，选项C错误．故选C。
2、某同学所得到的油酸分子直径的计算结果明显偏小,可能是由于（ ）。
A.油酸未完全散开
B.油酸酒精溶液中含有大量酒精
C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D.在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时,滴数多数了10滴
油膜没有充分展开,则测量的面积S偏小,导致结果计算偏大,故A错误;计算时利用的是纯油酸的体积,酒精的作用是更易于油酸平铺成单层薄膜,自身溶于水或挥发掉,使测量结果更精确,故B错误;计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格,S将偏小,故得到的分子直径将偏大,故C错误;计算时把向量筒中滴入1 mL油脂酒精溶液时,滴数多数了10滴,浓度降低,则d偏小,故D正确。
D
3、在“油膜法估测分子大小”的实验中，将1mL的纯油酸配制成5000mL的油酸酒精溶液，用注射器测得1mL溶液为80滴，再滴入1滴这样的溶液到准备好的浅盘中，描出的油膜轮廓如图所示，数出油膜共占140个小方格，每格边长是0.5cm，由此估算出油酸分子直径为（　　）
A．7×10-8m B．1×10-8m C．7×10-10m D．1×10-10m
1滴油酸酒精溶液中油酸的体积为
油膜的面积为
油酸分子直径为