第2节 科学测量:用油膜法估测油酸
分子的大小
二、量筒 爽身粉
三、单层
四、2.滴数 平均体积 3.爽身粉 单分子
5.面积S 个数
五、1. 3.n×1 cm2 4.
思考与讨论
1.用酒精对油酸进行稀释有利于获取更小体积的纯油酸,这样更有利于油酸在水面上形成单分子油膜.同时酒精易挥发,不影响测量结果.
2.撒爽身粉(或细石膏粉)后,便于观察所形成的油膜的轮廓.
3.要形成单分子油膜,所以实验时要使油膜尽可能地散开.
例 (1)④①②⑤③ (2)B (3)①4×10-6 ②60 ③7×10-10
(4)AC
[解析] (1)由实验要求可知,实验的步骤是先配制溶液,然后再将爽身粉撒在水面,将溶液滴入水中,描绘轮廓,计算面积,因此是④①②⑤③.
(2)该实验采用的是借助物理模型间接测量的方法,依据单分子以球形一个挨一个排列,结合估测分子大小的原理,所以采用了理想模型法,故选B.
(3)①一滴油酸酒精溶液含有的纯油酸的体积V=×=4×10-6 mL;②通过数油膜在坐标纸上的格数可知,共有60个格,则油膜占有的面积约为S=60×1 cm2=60 cm2;③故油酸分子直径的大小d== m≈7×10-10 m.
(4)油酸未完全散开,则S测量值偏小,则直径测量值偏大,故A正确;计算油膜面积时,将所有不足1格的方格记作1格,则S测量值偏大,则直径测量值偏小,故B错误;计算油膜面积时,舍去了所有不足1格的方格,则S测量值偏小,则直径测量值偏大,故C正确;计算一滴溶液体积时,多算了滴数,则纯油酸体积将偏小,计算得到的分子直径也将偏小,故D错误.
随堂巩固
1.使油酸在浅盘的水面上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,得到一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积 单分子层油膜的面积
[解析] “用油膜法估测油酸分子的大小” 实验中把油酸形成的膜看成单分子油膜进行测量,所以首先要稀释纯油酸,使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜,否则直接滴纯油酸,形成油膜太厚,无法形成单分子层油膜.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,可以得到一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积V,再测出单分子层油膜的面积S,计算出油酸分子的直径d=.
2.(1)5×10-10 (2)偏小 (3)偏大
[解析] (1)1 mL的油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V= mL,则1滴该溶液中含有纯油酸的体积为V0==× mL≈6.7×10-5 mL,油酸分子的直径为d== m≈5×10-10 m.
(2)使用的油酸酒精溶液配制好后敞口放置了很长时间,酒精会挥发,导致浓度增大,1滴该溶液中含有纯油酸的真实体积比计算所得体积大,则测量出的油酸分子直径将偏小.
(3)求每滴体积时,1 mL的溶液的滴数少记了10滴,由V0= 可知,计算出的1滴该溶液中含有纯油酸的体积偏大,则分子直径偏大.第2节 科学测量:用油膜法估测油酸分子的大小
1.D [解析] 为了使油酸分子紧密排列,实验时先将爽身粉均匀洒在水面上,再把一滴油酸酒精溶液滴在水面上,A错误;油膜的面积不是一直扩张,B错误;由于油膜形状不规则,故不能用刻度尺测量油膜的面积,C错误;根据实验原理可知,计算油酸分子直径时用油酸体积除以对应油膜面积,D正确.
2.C [解析] 在实验过程中,油酸在水面上形成单分子油膜,油酸的体积除以油膜的面积得到的是油酸分子的直径,故A、B、D错误,C正确.
3.B [解析] 测一滴油酸酒精溶液的体积时,如果保证滴数是准确的,那么误差主要来自从量筒中读出所滴溶液的体积,如果不是整体积数,那么估读出的体积误差就大了,因此应数出量筒里增加整体积数(量筒的最小刻度的整数倍)的溶液所滴入的滴数,故A错误.把浅盘水平放置,在浅盘里倒入一些水,使水面离盘口距离小一些,更容易准确描画油膜轮廓,B正确.多滴几滴油酸酒精溶液后会使油膜面积增大,可能使这个不规则形状的油膜的一部分与浅盘壁相接触,这样油膜就不是单分子油膜了,故C错误.没有必要用牙签把油膜拨弄成矩形,而且牙签上沾有油酸,会使油酸面积测量误差增大,故D错误.
4.AB [解析] 该实验中假设油膜是单分子油膜,A正确;体积为V1的纯油酸用酒精稀释,配成体积为V2的油酸酒精溶液,单位体积的油酸酒精溶液中的纯油酸的体积为,一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V=V0,因此分子直径d==,B正确;在计算面积时,如果将油膜轮廓中包含的所有格数(包括不完整的)都按整数格计算在内,那么计算得到的油膜的面积偏大,则测得的分子直径数值会偏小,C错误;一滴油酸酒精溶液中纯油酸的质量m=ρV=,这一滴溶液中所含的油酸分子数N=NA=,D错误.
5.(1)量筒 (2)B (3)偏大
[解析] (1)要完成该实验,还需要量筒,用来确定一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积.
(2)实验中要让油酸在水面尽可能散开,形成单分子油膜,并将油膜分子看成球形且紧密排列.本实验体现的物理思想方法为理想化模型法,故选B.
(3)计算油膜面积时,某小组舍去了所有不足一格的方格,导致油膜面积偏小,由d=可知,计算出的油酸分子直径偏大.
6.(1)71(70~72均正确) (2)8.8×10-10(8.7×10-10~8.9×10-10均正确) (3)
[解析] (1)轮廓包围的方格约为71个,故油酸薄膜的面积为S=71×1×1 cm2=71 cm2.
(2)每滴溶液中含有纯油酸的体积为V=× mL=6.25×10-6 mL,油酸分子的直径为d=≈8.8×10-10 m.
(3)油分子个数为N=个,油分子的物质的量为n=,故阿伏伽德罗常数为NA==.
7.(1)B、F、E (2)B (3)ACD
[解析] (1)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤为:配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜轮廓→计算油膜面积→计算分子直径,故顺序为D、B、F、E、C.
(2)当爽身粉太厚时,会导致油酸无法散开,形成锯齿状油膜,故B正确,A、C错误.
(3)由d=可知,测量结果偏大有两个原因,一是体积比正常值偏大,二是面积比正常值偏小,故A、C、D正确,B错误.
8.(1)256 8×10-10 (2)9×10-10
[解析] (1)数油膜的正方形格数,大于半格的算一格,小于半格的舍去,由题图甲可得正方形格数为64格,得到估算出油膜的面积是S=64×2 cm×2 cm=256 cm2,由题意可知溶液浓度为=1×10-3,每滴溶液体积为 mL,2滴溶液中所含油酸体积为V=2×10-5 cm3,油膜厚度即油酸分子的直径是d==8×10-10 m.
(2)由题意可知圆周直径D=1.4×10-8 m,则其周长为c=πD=4.396×10-8 m,可以估算出铁原子的直径约为d=≈9×10-10 m.
9.(1)④①②⑤③ (2) (3)AB
[解析] (1)实验应先测定一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积,然后准备浅水盘,撒入爽身粉,滴入一滴油酸酒精溶液形成油膜,接着描绘油膜边缘,测量油膜面积,最后计算分子直径,故正确的顺序是④①②⑤③.
(2)油酸分子直径的测量表达式为d=.
(3)水面上爽身粉撒得太多,油膜没有充分展开,则测量的面积S偏小,导致计算结果偏大,A正确;将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算,则计算所用体积的数值偏大,导致计算结果偏大,B正确;求每滴溶液的体积时,1 mL的溶液的滴数多记了10滴,则测量的纯油酸体积偏小,导致计算结果偏小,C错误;油酸酒精溶液久置,酒精挥发使溶液的浓度变大,则会导致计算结果偏小,D错误.第2节 科学测量:用油膜法估测油酸分子的大小
一、实验目的
1.估测油酸分子大小的数量级.
2.体验通过油膜法测量油酸分子大小的思想方法.
二、实验器材
油酸、酒精、清水、滴管(或注射器)、 、笔、 、玻璃片、浅水盘、坐标纸.
三、实验原理与设计
油酸是一种脂肪酸,把一滴油酸滴到平静的水面上,油酸会展开成一片油膜.油膜面积最大且稳定时,可近似认为是 油酸分子油膜.若把油酸分子视为球体,则单分子油膜的厚度就近似等于分子的直径.只要测量出这一滴油酸的体积V和油膜的面积S,就可估算出油酸分子的直径d= (如图甲所示).
粗略测量油酸分子直径的示意图
四、实验步骤
1.配制油酸酒精溶液,取1 mL的油酸滴入酒精中配制成500 mL的油酸酒精溶液.
2.用滴管(或注射器)将配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内溶液增加一定体积(如1 mL)时的 ,由此求出一滴油酸酒精溶液的 .
3.向浅水盘内倒入清水,在水面上轻轻而均匀地撒一层 .用滴管在其上滴一滴油酸酒精溶液,待油层不再扩散、形状稳定时,就近似形成了 油膜(如图乙所示).
4.将玻璃片盖在浅水盘上,用笔将油膜的轮廓描绘在玻璃片上.
5.将描有油膜轮廓的玻璃片放在坐标纸上,算出油膜的 .求面积时以坐标纸上边长为1 cm 的正方形为单位,数出轮廓内正方形的 (不足半个的舍去,多于半个的算一个).
6.根据油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V.根据油酸的体积V和油膜的面积S算出油酸分子的直径d.
五、数据分析
1.一滴油酸酒精溶液的平均体积
= .(V0为N滴油酸酒精溶液的体积)
2.一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积
V=×油酸溶液的体积比.(体积比=)
3.油膜的面积S= .(n为有效格数,小方格的边长为1 cm)
4.分子直径d= .(代入数据时注意单位的统一)
5.将测量数据记入下表格中.
次数 面积S d d的平均值
1
2
3
六、注意事项
1.油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置,以免酒精挥发造成浓度改变,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.
[思考与讨论]
1.实验中为什么不直接用纯油酸而是用被稀释过的油酸酒精溶液
2.实验中为什么在水面上撒爽身粉(或细石膏粉)
3.为什么实验时要使油膜尽可能地散开
例 [2024·福州期末] 在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,有下列实验步骤:
①往浅盘里倒入一定深度的水,待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上;
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待油膜形状稳定;
③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小;
④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内每增加一定体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积;
⑤将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上.
完成下列问题:
(1)上述步骤中,正确的顺序是 .(填写步骤前面的数字)
(2)该实验中,使用到的研究方法是 .
A.等效替代法 B.理想模型法
C.微小量放大法 D.控制变量法
(3)已知实验室中使用的油酸酒精溶液每104 mL溶液中含有2 mL油酸,又用滴管测得每50滴这种油酸酒精溶液的总体积为1 mL,将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上,在玻璃板上描出油膜的边界线,再把玻璃板放在画有边长为1 cm的正方形小格的纸上(如图).
①一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积为 mL;
②油膜占有的面积约为 cm2;
③油酸分子直径的大小d= m.(结果保留一位有效数字)
(4)某学生在“用油膜法估测分子大小”的实验中,计算结果明显偏大,可能是由于 .
A.油酸未完全散开
B.计算油膜面积时,将所有不足1格的方格记作1格
C.计算油膜面积时,舍去了所有不足1格的方格
D.在计算一滴溶液的体积时,多算了滴数
[反思感悟]
1.(实验原理)在“用油膜法估测油酸分子的大小”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
.
2.(数据处理和误差分析)[2024·重庆八中月考] 在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,将1 mL的油酸溶于酒精,制成300 mL的油酸酒精溶液;测得1 mL的油酸酒精溶液有50滴.现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是0.13 m2.
(1)由此估算出油酸分子的直径为 m(结果保留1位有效数字).
(2)若使用的油酸酒精溶液配制好后敞口放置了很长时间,则测量出的油酸分子直径将 (选填“偏大”“偏小”或“不变”).
(3)求每滴体积时,1 mL的溶液的滴数少记了10滴,则测量出的油酸分子直径将 (选填“偏大”“偏小”或“不变”). 第2节 科学测量:用油膜法估测油酸分子的大小
建议用时:40分钟
1.关于“用油膜法估测油酸分子的大小”实验,下列说法正确的是 ( )
A.实验时应先将油酸酒精溶液滴入水中,再将爽身粉撒在水面上
B.实验时可观察到油膜的面积一直扩张直至面积稳定
C.实验中待油膜面积稳定后,用刻度尺测量油膜的面积
D.计算油酸分子直径时用油酸体积除以对应油膜面积
2.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,我们估测到的物理量是 ( )
A.水分子的直径 B.水分子的体积
C.油酸分子的直径 D.油酸分子的体积
3.为了减小“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的误差,下列方法可行的是 ( )
A.用注射器向量筒里滴100滴油酸酒精溶液,并读出量筒里这些溶液的体积V1,则每滴油酸酒精溶液的体积V2=
B.把浅盘水平放置,在浅盘里倒入一些水,使水面离盘口距离小一些
C.先在浅盘水中撒些爽身粉,再用注射器把油酸酒精溶液多滴几滴在水面上
D.用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形
4.(多选)[2024·三明三中月考] 在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,取体积为V1的纯油酸用酒精稀释,配成体积为V2的油酸酒精溶液.现将体积为V0的一滴油酸酒精溶液滴在水面上,稳定后油膜的面积为S,已知油酸的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏伽德罗常数为NA,则下列说法正确的是 ( )
A.该实验中假设油膜是单分子油膜
B.由题目中数据可知油酸分子的直径为
C.在计算面积时,如果将油膜轮廓中包含的所有格数(包括不完整的)都按整数格计算在内,那么计算出的分子直径数值会偏大
D.这一滴溶液中所含的油酸分子数为
5.[2024·福州期末] 在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,提供的器材有:油酸、酒精、滴管、清水、浅水盘、爽身粉、玻璃板、彩笔、坐标纸.
(1)要完成该实验,还需要的器材有 .
(2)实验中要让油酸在水面尽可能散开,形成单分子油膜,并将油膜分子看成球形且紧密排列.本实验体现的物理思想方法为 .
A.控制变量法
B.理想化模型法
C.等效替代法
(3)计算油膜面积时,某小组舍去了所有不足一格的方格,则计算出的油酸分子直径 (选填“偏大”“偏小”或“无影响”).
6.在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中,所用的油酸酒精溶液的浓度为每1000 mL溶液中含有纯油酸0.5 mL,用注射器测得1 mL上述溶液有80滴,把1滴该溶液滴入盛水的撒有爽身粉的浅盘中,待水面稳定后,得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示,图中正方形格的边长为1 cm,则可求得:
(1)油酸薄膜的面积是 cm2;
(2)油酸分子的直径是 m;(结果保留两位有效数字)
(3)利用单分子油膜法可以粗测分子大小和阿伏伽德罗常数.如果已知体积为V的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S,这种油的密度为ρ,摩尔质量为M,则阿伏伽德罗常数的表达式为NA= .(分子看成球体)
7.[2024·福州一中月考] 某实验小组完成“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验.
(1)该小组进行下列实验操作,请选出需要的实验操作,并将它们按操作先后顺序排列:D、 、C(用字母符号表示);
A B C
D E F
(2)某次实验时,滴下油酸酒精溶液后,爽身粉上的油膜迅速散开形成如图所示的“锯齿”图案,出现该图样的可能原因是 .(填选项前的字母)
A.浅水盘中装的水量太多
B.爽身粉撒得太多,且厚度不均匀
C.浅水盘太小,导致油酸无法形成单分子层
(3)某同学在实验中用最终得到的计算结果和大多数同学的计算结果进行比较,数据偏大,对出现这种结果的原因,下列说法中可能正确的是 .(填选项前的字母)
A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
B.计算油酸膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理
C.计算油酸膜面积时,只数了完整的方格数
D.水面上爽身粉撒得较多,油酸膜没有充分展开
8.[2024·福州期中] (1)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,用移液管量取0.25 mL油酸,倒入标注250 mL的容量瓶中,再加入酒精后得到250 mL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1 mL的刻度,再用滴管取配好的油酸酒精溶液,向撒有爽身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,如图甲所示.坐标格的每个小正方形面积大小为2 cm×2 cm.由图可以估算出油膜的面积是 cm2,由此估算出油酸分子的直径是 m(保留1位有效数字).
(2)图乙是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片.这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.4×10-8 m的圆周而组成的,由此可以估算出铁原子的直径约为 m(结果保留1位有效数字).
9.[2024·泉州期末] 在一次“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,有下列实验步骤:
①往浅水盘里倒入适量的水,待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上.
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待油膜形状稳定.
③将玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,从而估算出油酸分子直径的大小.
④将6 mL的油酸溶于酒精中制成104 mL的油酸酒精溶液,用注射器将溶液一滴一滴地滴入量筒中,每滴入75滴,量筒内的溶液增加1 mL.
⑤将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上.
(1)上述步骤中,正确的顺序是 ;
(2)若将一滴油酸酒精溶液滴到水面上,这滴溶液中含有纯油酸的体积为V,形成面积为S的油酸薄膜,则由此可估测油酸分子的直径为d= ;
(3)本实验做了三点理想化假设:①将油酸分子视为球形;②将油膜看成单分子层;③油酸分子是紧挨在一起的.做完实验后,发现所测的分子直径d明显偏大,出现这种情况的原因可能是 .(填选项前的字母)
A.水面上爽身粉撒得太多,油膜没有充分展开
B.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算
C.求每滴溶液体积时,1 mL的溶液的滴数多记了10滴
D.油酸酒精溶液久置,酒精挥发使溶液的浓度发生了变化(共34张PPT)
第2节 科学测量：用油膜法估测油酸分子的大小
备用习题
随堂巩固
一、实验目的
1.估测油酸分子大小的数量级.
2.体验通过油膜法测量油酸分子大小的思想方法.
二、实验器材
油酸、酒精、清水、滴管(或注射器)、______、笔、________、玻璃片、浅水盘、坐标纸.
量筒
爽身粉
三、实验原理与设计
油酸是一种脂肪酸，把一滴油酸滴到平静的水面上，油酸会展开成一片油膜.油膜面积最大且稳定时，可近似认为是______油酸分子油膜.若把油酸分子视为球
单层
体，则单分子油膜的厚度就近似等于分子的直径.只要测量出这一滴油酸的体积和油膜的面积，就可估算出油酸分子的直径___(如图甲所示).
四、实验步骤
1.配制油酸酒精溶液，取的油酸滴入酒精中配制成的油酸酒精溶液.
2.用滴管(或注射器)将配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内溶液增加一定体积(如时的______，由此求出一滴油酸酒精溶液的___________.
滴数
平均体积
3.向浅水盘内倒入清水，在水面上轻轻而均匀地撒一层________.用滴管在其上滴一滴油酸酒精溶液，待油层不再扩散、形状稳定时，就近似形成了________油膜(如图乙所示).
爽身粉
单分子
4.将玻璃片盖在浅水盘上，用笔将油膜的轮廓描绘在玻璃片上.
5.将描有油膜轮廓的玻璃片放在坐标纸上，算出油膜的_______.求面积时以坐标纸上边长为 的正方形为单位，数出轮廓内正方形的______(不足半个的舍去，多于半个的算一个).
面积
个数
6.根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积.根据油酸的体积和油膜的面积算出油酸分子的直径.
五、数据分析
1.一滴油酸酒精溶液的平均体积
___为滴油酸酒精溶液的体积)
2.一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积
油酸溶液的体积比.(体积比
3.油膜的面积__________为有效格数，小方格的边长为
4.分子直径___.(代入数据时注意单位的统一)
5.将测量数据记入下表格中.
次数 面积 的平均值
1
2
3
六、注意事项
1.油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免酒精挥发造成浓度改变，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.
［思考与讨论］ 1.实验中为什么不直接用纯油酸而是用被稀释过的油酸酒精溶液？
[答案] 用酒精对油酸进行稀释有利于获取更小体积的纯油酸，这样更有利于油酸在水面上形成单分子油膜.同时酒精易挥发，不影响测量结果.
2.实验中为什么在水面上撒爽身粉(或细石膏粉)
[答案] 撒爽身粉(或细石膏粉)后，便于观察所形成的油膜的轮廓.
3.为什么实验时要使油膜尽可能地散开？
[答案] 要形成单分子油膜，所以实验时要使油膜尽可能地散开.
例 [2024·福州期末] 在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：
①往浅盘里倒入一定深度的水，待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上；
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定；
③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小；
④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积；
⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上.
完成下列问题：
(1) 上述步骤中，正确的顺序是____________.(填写步骤前面的数字)
④①②⑤③
[解析] 由实验要求可知，实验的步骤是先配制溶液，然后再将爽身粉撒在水面，将溶液滴入水中，描绘轮廓，计算面积，因此是④①②⑤③.
(2) 该实验中，使用到的研究方法是___.
A.等效替代法 B.理想模型法 C.微小量放大法 D.控制变量法
[解析] 该实验采用的是借助物理模型间接测量的方法，依据单分子以球形一个挨一个排列，结合估测分子大小的原理，所以采用了理想模型法，故选B.
√
(3) 已知实验室中使用的油酸酒精溶液每溶液中含有油酸，又用滴管测得每50滴这种油酸酒精溶液的总体积为，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为的正方形小格的纸上(如图).
①一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积为_________；
②油膜占有的面积约为____；
③油酸分子直径的大小__________.(结果保留一位有效数字)
[解析] ①一滴油酸酒精溶液含有的纯油酸的体积；②通过数油膜在坐标纸上的格数可知，共有60个格，则油膜占有的面积约为；故油酸分子直径的大小.
(4) 某学生在“用油膜法估测分子大小”的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于_____.
A.油酸未完全散开
B.计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格
C.计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格
D.在计算一滴溶液的体积时，多算了滴数
√
√
[解析] 油酸未完全散开，则测量值偏小，则直径测量值偏大，故A正确；计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格，则测量值偏大，则直径测量值偏小，故B错误；计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格，则测量值偏小，则直径测量值偏大，故C正确；计算一滴溶液体积时，多算了滴数，则纯油酸体积将偏小，计算得到的分子直径也将偏小，故D错误.
1.在“用油膜法估测分子的大小”实验中,描出一滴油酸酒精溶液形成的油膜轮廓形状如图所示.坐标纸正方形小方格的边长为10 mm,该油膜的面积是 m2.若一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸4×10-6 mL,则油酸分子的直径是 m.
4.4×10-10
9×10-3
[解析]由题图可知,油膜轮廓的方格数约为90,则油膜的面积是9×10-3 m2;油酸分子直径为d== m≈4.4×10-10 m.
2.在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,1 mL的油酸中加入酒精,直到总量达到1000 mL,配制成油酸酒精溶液,1 mL溶液通过滴管实验测得为80滴,取1滴溶液滴在撒有爽身粉的浅水槽中,待油酸界面稳定后测得油膜面积为260 cm2.
(1)试估算油酸分子的直径为 .(结果保留一位有效数字)
5×10-10 m
[解析] 测得油膜面积为S=260 cm2=2.6×10-2 m2,每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为V=× mL=1.25×10-11 m3,油酸分子的直径为d== m≈5×10-10 m.
2.在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,1 mL的油酸中加入酒精,直到总量达到1000 mL,配制成油酸酒精溶液,1 mL溶液通过滴管实验测得为80滴,取1滴溶液滴在撒有爽身粉的浅水槽中,待油酸界面稳定后测得油膜面积为260 cm2.
(2)按照一定比例配制的油酸酒精溶液置于一个敞口容器中,如果时间偏长,会影响分子尺寸测量结果,原因是 .
酒精挥发使得溶液中油酸浓度变大
[解析] 油酸酒精溶液置于一个敞口容器中,如果时间偏长,酒精挥发,导致油酸浓度增大,因此分子直径测量结果比实际偏小.
3. “用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=1 mL的油酸中加入酒精,直至总量达到V总=500 mL;
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=1 mL;
③先往边长为30~40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水,然后将 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形状;
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L=20 mm.
回答下列问题:
(1)步骤③中应填写: .
爽身粉或细石膏粉
[解析] 为了显示油酸膜的形状,需要在水面上撒爽身粉或细石膏粉.
回答下列问题:
(2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V’是 mL.
2×10-5
[解析] 1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V'==× mL=2×10-5 mL.
回答下列问题:
(3)油酸分子直径是 m.
4.5×10-10
[解析] 根据大于半个方格的算一个,小于半个方格的舍去,由题图可知,油酸膜形状占据的方格数大约为111个,故面积S=111×20×20 mm2≈4.4×104 mm2,油酸分子直径d== mm≈4.5×10-10 m.
4.某同学在进行“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验前,查阅数据手册得知:油酸的摩尔质量M=0.283 kg·mol-1,密度ρ=0.895×103 kg·m-3.若100滴油酸的体积为1 mL,则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少 (取NA=6.02×1023 mol-1,结果保留两位有效数字)
[答案]10 m2
[解析] 1滴油酸的质量为m=ρV=0.895×103 kg/m3××1×10-6 m3=8.95×10-6 kg
1滴油酸中分子的个数N=NA=×6.02×1023个≈2×1019个
油酸分子体积为πr3=
解得r== m≈5×10-10 m
油膜的面积约为S== m2=10 m2
1.(实验原理)在“用油膜法估测油酸分子的大小”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____________________.
使油酸在浅盘的水面上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,测出油酸酒精溶液的滴数,得到一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积
单分子层油膜的面积
[解析] “用油膜法估测油酸分子的大小” 实验中把油酸形成的膜看成单分子油膜进行测量,所以首先要稀释纯油酸,使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜,否则直接滴纯油酸,形成油膜太厚,无法形成单分子层油膜.把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,测出油酸酒精溶液的滴数,可以得到一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积,再测出单分子层油膜的面积,计算出油酸分子的直径.
2.(数据处理和误差分析)[2024·重庆八中月考] 在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,将的油酸溶于酒精,制成的油酸酒精溶液;测得的油酸酒精溶液有50滴.现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是.
(1) 由此估算出油酸分子的直径为__________(结果保留1位有效数字).
[解析] 的油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为,则1滴该溶液中含有纯油酸的体积为,油酸分子的直径为.
2.(数据处理和误差分析)[2024·重庆八中月考] 在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,将的油酸溶于酒精,制成的油酸酒精溶液;测得的油酸酒精溶液有50滴.现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是.
(2) 若使用的油酸酒精溶液配制好后敞口放置了很长时间,则测量出的油酸分子直径将______(选填“偏大”“偏小”或“不变”).
偏小
[解析] 使用的油酸酒精溶液配制好后敞口放置了很长时间,酒精会挥发,导致浓度增大,1滴该溶液中含有纯油酸的真实体积比计算所得体积大,则测量出的油酸分子直径将偏小.
2.(数据处理和误差分析)[2024·重庆八中月考] 在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,将的油酸溶于酒精,制成的油酸酒精溶液;测得的油酸酒精溶液有50滴.现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是.
(3) 求每滴体积时,的溶液的滴数少记了10滴,则测量出的油酸分子直径将______(选填“偏大”“偏小”或“不变”).
偏大
[解析] 求每滴体积时,的溶液的滴数少记了10滴,由 可知,计算出的1滴该溶液中含有纯油酸的体积偏大,则分子直径偏大.
