1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 同步学案 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小（2）
【学习目标】
1．能够通过实验估测油酸分子的大小。
2．通过实验能够知道一般分子的数量级。
【实验目的】
估测油酸分子的大小
【实验原理】
把1滴油酸滴在水面上，水面上会形成一层油膜，油膜是单层油酸分子（C17H33COOH）中的烃基C17H33-组成的，把它简化为球形处理，排布紧密。测出油膜的厚度，即为油酸分子的直径大小，为了充分使油酸展开，获得单分子油膜，可将油酸在酒精中稀释后再滴入水中，粗略认为油膜的厚度d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。
【实验器材】
一定比例的油酸酒精溶液，浅盘，爽身粉，注射器，带有坐标方格的玻璃板，记号笔
【实验步骤】
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．例如向1mL的油酸中加入酒精，配置500mL的油酸酒精溶液；
（2）用注射器吸取一部分油酸酒精溶液，根据注射器刻度读取溶液体积，将它一滴一滴的滴入烧杯中，记下液滴的总滴数。例如抽取10mL的油酸酒精溶液，总滴数为20滴
（3）计算1滴油酸酒精溶液中含油酸的体积。 。
2.测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S.
（1）浅盘盛上水，一只手捏住有爽身粉的布袋，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。
（3）油膜形状稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出薄膜的形状。
（4）根据华友油膜轮廓的坐标方格，估算轮廓范围内正方形个数，不足半个舍去，多于半个算一个，然后将正方形个数乘单个正方形面积即可得到油膜面积S
【数据分析】
设1滴油酸酒精溶液纯油酸体积为V，油膜面积为S，则油酸分子直径d= 。
【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．
例题1 （1）在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，用移液管量取0.25mL油酸，倒入标注250mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250mL的溶液；然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中1mL的刻度；再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜；待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图所示。坐标格正方形的大小为，由图可以估算出油膜的面积是_______（保留两位有效数字），由此估算出油膜分子的直径是_______m（保留一位有效数字）。
某同学在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，
计算出的分子直径明显偏大，可能是由于（______）
A．油酸中含有大量酒精
B．水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开
C．计算油膜面积时，舍去了所有不足半格的方格
D．求每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液滴数多计了10滴
变式1 “油膜法估测油酸分子的大小”的实验方法及步骤如下：
①向体积V油=1mL的油酸中加酒精，直至总量达到；V总=500mL
②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n=100滴时，测得其体积恰好是V0=1mL；
③先往边长为30~40cm的浅盘里倒入2cm深的水，然后将爽身粉均匀地撒在水面上：
④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的轮廓；
⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内小方格的个数N，小方格的边长a=20mm。
根据以上信息，回答下列问题：
（1）小方格的个数N为 个。
（2）油酸分子的直径d约为 m（结果保留一位有效数字）。
（3）某同学在用油膜法估测油酸分子直径实验中，计算结果明显偏大，可能是由于 。
A．粉末太薄使油酸边界不清，导致油膜面积测量值偏大
B．粉末太厚导致油酸未完全散开
C．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
D．计算每滴体积时，1mL的溶液滴数多数了几滴
【作业】
解答1：
解答2：
解答3：