1.2 實驗：用油膜法估測油酸分子的大小 課件 高二下學期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊

1.2實驗：用油膜法估測油酸分子的大小1.知道用油膜法測定分子大小的思路.2.通過實驗估測分子的大小，體會建立模型和估測方法在研究物理

問題中的應用.3.了解一般分子大小的數量級.學習目標問題導入分子直徑:10-10m直徑:10-1m蘋果直徑:107m地球

分子十分微小，用肉眼無法觀察。既然分子的直徑這么小，我們是怎么測出來的呢？

一、

實驗思路(1)分子模型①固體、液體可以認為各個球形分子是一個挨一個地緊密排列。

實驗思路(1)分子模型②氣體分子間距離較大，不能看成一個挨一個地緊密排列，且氣體分子地體積遠小于每個分子平均占有的空間,通常把每個氣體分子平均占有的空間看成立方體。

實驗思路(2)測量方法——油膜法測分子直徑水油酸分子d

實驗思路(2)測量方法——油膜法測分子直徑①將油酸分子簡化為球形處理，并認為它們緊密排布。②利用油酸酒精溶液在平靜的水面上形成單分子油膜，測出一定體積的油酸在水面上形成的油膜面積，用d＝V/S計算出油膜的厚度，其中V為1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積，S為油膜面積，厚度d就近似等于油酸分子的直徑。二、物理量的測量1、測量1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V⑴配制油酸溶液：⑵測量一滴油酸溶液的體積：⑶求出1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V用滴管向量筒中一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，記下液滴的總滴數n和它們的總體積V3，則一滴油酸酒精溶液的體積為。用注射器吸取體積為V1的油酸，注入一定體積的量筒中，加入無水酒精至體積V2刻度線，充分攪勻后得到體積比為

的油酸酒精溶液。二、物理量的測量2、測量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積S⑷待油膜形狀穩(wěn)定后，將事先準備好的帶有坐標方格的玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描下薄膜的形狀。⑴在淺盤里盛上水，將爽身粉均勻地撒在水面上。⑵用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液。⑶油酸立即在水面散開，形成一塊油膜，油膜上沒有爽身粉，可以清楚地看出它的輪廓。二、物理量的測量2、測量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積S正方形的個數N乘單個正方形的面積s0就得到油膜的面積S=

s0N

。不足半個的舍去根據畫有油膜輪廓的玻璃板上的坐標方格，計算輪廓范圍內正方形的個數。多于半個的算一個三、數據分析用1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V和該油膜面積S計算出油膜厚度，即油酸分子的直徑

大量實驗結果表明，盡管所用的測定分子大小的方法不同，測出的結果也有差異，但數量級是一致的。除了一些有機物質的大分子外，多數分子大小的數量級為10-10m1.(實驗原理)(多選)某同學在用油膜法估測分子直徑的實驗中,計算結果明顯偏大,可能是由于(

)A.油酸未完全散開B.油酸中含有大量酒精C.求每滴體積時,1mL溶液的滴數多數了幾滴D.計算油膜面積時,舍去了所有不足1格的方格解析：形成的油膜不是單分子層,計算的油膜厚度就不是分子直徑,比分子直徑大得多,A正確。滴入水中后酒精都溶入水中,B錯誤。計算體積時多數了幾滴,會使計算的油滴體積偏小,當然計算的分子直徑也偏小,C錯誤。數方格時舍去了所有不足1格的方格,計算出的油膜面積偏小,導致計算結果偏大,D正確。AD2.(實驗操作)在用單分子油膜估測分子大小的實驗中,某同學的操作步驟如下:①取一定量的無水酒精和油酸,制成一定濃度的油酸酒精溶液;②在量筒中滴入一滴該溶液,測出它的體積;③在淺盤內盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散開穩(wěn)定;④在淺盤上覆蓋透明玻璃,描出油膜形狀,用透明方格紙測量油膜的面積。改正其中的錯誤:

。答案：②在量筒中滴入N滴溶液

③在水面上先撒上爽身粉解析：用單分子油膜法估測分子的大小,首先精確取1

mL的油酸,用無水酒精稀釋成油酸酒精溶液,并測出一滴的體積V,在盛水盤中倒入2

cm深的蒸餾水,為觀測油膜的面積,在水面上輕撒一層薄薄的爽身粉,在水面中央輕滴一滴油酸酒精溶液,于是油酸在水面上迅速散開,等到油膜不再擴大時,用一塊透明塑料(或玻璃)板蓋在水面上描出油膜的輪廓圖,把這塊玻璃放在方格紙上(繪圖紙),數出油膜面的格數,然后算出油膜的面積S,于是可求出油膜的厚度h=d=?！纠}1】

在用油膜法估測分子的大小實驗中,用注射器將一滴油酸酒精溶液滴入盛水的淺盤里,待水面穩(wěn)定后,將玻璃板放在淺盤上,在玻璃板上描出油膜的輪廓,隨后把玻璃板放在坐標紙上,其形狀如圖所示,坐標紙上正方形小方格的邊長為10mm,該油膜的面積是

m2;若一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是4×10-6mL,則油酸分子的直徑是

m(上述結果均保留2位有效數字)。答案：8.4×10-3

4.8×10-10

解析：油酸在水面上充分擴散開后,就會形成單分子油膜,即油膜的厚度就是分子的直徑,考慮到液體分子間的間隙很小,從而忽略,所以油酸的體積就等于油膜的面積與油膜厚度的乘積;油膜的面積是通過坐標紙上的小方格來計算的,即大于半格算一個整格,所以油膜的面積為84×(10×10-3)2

m2=8.4×10-3

m2。【例題2】

在做用油膜法估測分子的大小實驗中,104mL油酸酒精溶液中有純油酸6mL。用注射器測得1mL上述溶液有50滴。把1滴該溶液滴入撒有爽身粉的盛水的淺盤里,待油膜形狀穩(wěn)定后,將玻璃板放在淺盤上,在玻璃板上描出油膜的輪廓,然后把玻璃板放在坐標紙上,其形狀如圖所示,坐標紙中正方形小方格的邊長為20mm。(1)油膜的面積是多少?(2)每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是多少?(3)根據上述數據,估算出油酸分子的直徑。答案：(1)2.32×10-2m2

(2)1.2×10-11m3

(3)5.2×10-10m方法歸納1.純油酸體積V的計算若油酸酒精溶液的體積分數為η,n滴該溶液的體積為V1,則一滴該溶液中的油酸體積V=。2.油膜面積S的計算用數格子法(不足半個的舍去,多于半個的算一個)求出油膜面積。