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2　實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小
學(xué)習(xí)目標(biāo)　1.知道得到單分子油膜的方法。2.掌握實(shí)驗(yàn)原理以及數(shù)據(jù)處理的思路和方法。3.體會(huì)建立模型和估測(cè)方法在研究物理問題中的應(yīng)用。
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br/>1.估測(cè)油酸分子的大小。
2.學(xué)會(huì)間接測(cè)量微觀量的原理和方法。
二、實(shí)驗(yàn)原理
1.利用油酸在水面上形成一層____________的方法(如圖甲)估測(cè)分子大小。當(dāng)把一滴用酒精稀釋過的油酸滴在水面上時(shí)，油酸就會(huì)在水面上散開，其中的酒精溶于水中，并很快揮發(fā)，這樣就在水面上形成一層單分子純油酸薄膜(圖乙)。
2.如果把分子看作________，那么可以認(rèn)為油膜的厚度________油酸分子的大小(直徑)。
3.測(cè)出一滴油酸的體積，并算出這滴油酸在水面上形成的單分子油膜的________，就可估算出油酸分子的大小。
甲
乙
三、實(shí)驗(yàn)器材
量筒，注射器，淺盤，________________，玻璃板，坐標(biāo)紙，痱子粉或滑石粉，細(xì)彩筆，水。
四、實(shí)驗(yàn)步驟
1.用注射器吸入一定體積(如1 mL)事先配制好的油酸酒精溶液，再均勻地滴到玻璃杯中，記下滴出的總滴數(shù)，即可算出________油酸酒精溶液的體積V0。
2.在邊長(zhǎng)30～40 cm的淺盤里倒入約2 cm深的水，然后將痱子粉或滑石粉________地撒在水面上，用注射器將事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待其________。
3.當(dāng)油酸薄膜的形狀____________后，將玻璃板輕放在淺盤上，用細(xì)彩筆仔細(xì)地把油酸薄膜邊緣的________畫在玻璃板上。
4.將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，用________的方法估算出油膜的面積S。
5.根據(jù)油酸酒精溶液的濃度和已測(cè)出的一滴油酸酒精溶液的體積V0，算出一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V。
6.用公式D＝________(D為油酸分子直徑)，計(jì)算得到油酸分子的大小。
五、數(shù)據(jù)分析
計(jì)算方法：(1)一滴油酸酒精溶液的平均體積V
V＝。
(2)一滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積V
V＝V×油酸溶液的體積比(體積比＝)。
(3)油膜的面積S＝n×1 cm2(n為有效格數(shù)，小方格的邊長(zhǎng)為1 cm)。
(4)分子直徑D＝(代入數(shù)據(jù)時(shí)注意單位的統(tǒng)一)。
六、注意事項(xiàng)
1.油酸酒精溶液配制好后，不要長(zhǎng)時(shí)間放置，以免濃度改變，產(chǎn)生誤差。
2.待測(cè)油酸液面擴(kuò)散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫輪廓。擴(kuò)散后又收縮有兩個(gè)原因：第一，水面受油酸液滴沖擊凹陷后又恢復(fù)；第二，酒精揮發(fā)后液面收縮。
3.當(dāng)重做實(shí)驗(yàn)時(shí)，水從盤的一側(cè)邊緣倒出，在這側(cè)邊緣會(huì)殘留油酸，可用少量酒精清洗，并用脫脂棉擦拭，再用清水沖洗，這樣做可保持盤的清潔。
4.從盤的中央加痱子粉，粉自動(dòng)擴(kuò)散至均勻，這樣做比將粉撒在水面上的效果好。
【思考】
1.為什么選用油酸溶液？
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__________________________________________________________________
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2.在水面上滴入油酸酒精溶液后，油酸在水面散開，形成一層油膜。此時(shí)是不是立即測(cè)量其面積呢？
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探究1　實(shí)驗(yàn)原理與操作
例1 用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①向體積為V1的純油酸中加入酒精，直到油酸酒精溶液總體積為V2；
②用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒，當(dāng)?shù)稳雗滴時(shí)體積為V0；
③往邊長(zhǎng)為40 cm的淺盤里倒入2 cm深的水；
④用注射器往水面上滴一滴上述溶液，等油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的形狀；
⑤將畫有油酸薄膜輪廓形狀的玻璃板，放在畫有邊長(zhǎng)為a的小正方形的坐標(biāo)紙上；
⑥計(jì)算出輪廓范圍內(nèi)正方形的總數(shù)為N，其中不足半個(gè)的兩個(gè)算一個(gè)，多于半個(gè)的算一個(gè)。
上述實(shí)驗(yàn)步驟中有遺漏和錯(cuò)誤，遺漏的步驟是______________；錯(cuò)誤的步驟是________________________________(指明步驟，并改正)，油酸分子直徑的表達(dá)式D＝_______________________________。
訓(xùn)練1 某實(shí)驗(yàn)小組在做“油膜法估測(cè)分子大小”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)算出1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積后，完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作。
(1)該小組進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)操作，他們操作的先后排序是________(用字母符號(hào)表示)。
(2)(多選)本實(shí)驗(yàn)中做了一些理想化假設(shè)，以下說法正確的是________。
A.把在水面上盡可能擴(kuò)散開的油膜視為單分子油膜
B.把形成油膜的分子看作緊密排列的球形分子
C.把油膜視為單分子油膜，但需要考慮分子間隙
D.在淺盤水面內(nèi)均勻撒痱子粉的厚度剛好等于分子直徑
探究2　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析
例2 “用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)方法及步驟如下：
①向體積V油＝1 mL的油酸中加酒精，直至總量達(dá)到V總＝500 mL；
②用注射器吸?、僦信渲坪玫挠退峋凭芤?，把它一滴一滴地滴入小量筒中，當(dāng)?shù)稳雗＝100滴時(shí)，測(cè)得其體積恰好是V0＝1 mL；
③先往邊長(zhǎng)為30～40 cm的淺盤里倒入2 cm深的水，然后將痱子粉均勻地撒在水面上；
④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上，并在玻璃板上描下油酸膜的形狀；
⑤將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，如圖所示，數(shù)出輪廓范圍內(nèi)小方格的個(gè)數(shù)N，小方格的邊長(zhǎng)a＝20 mm。
根據(jù)以上信息，回答下列問題：
(1)1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V′為________ mL；油酸薄膜的面積S約為______ mm2；由此可知，油酸分子的直徑D約為________(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)。
(2)某同學(xué)在用油膜法估測(cè)分子的大小實(shí)驗(yàn)中，計(jì)算結(jié)果明顯偏大，可能是由于________。
A.粉末太薄使油酸邊界不清，導(dǎo)致油膜面積測(cè)量值偏大
B.粉末太厚導(dǎo)致油酸未完全散開
C.計(jì)算油膜面積時(shí)舍去了所有不足一格的方格
D.計(jì)算每滴油酸酒精溶液的體積時(shí)，1 mL的溶液滴數(shù)多數(shù)了幾滴
聽課筆記__________________________________________________________
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油膜法估測(cè)分子大小的三步
(1)首先要按比例關(guān)系計(jì)算出純油酸的體積V。若油酸酒精溶液的體積濃度為η，n滴該溶液的體積為V1，則一滴該溶液中的純油酸的體積V＝η。
(2)其次采用“互補(bǔ)法”(不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè))計(jì)算出油膜的面積S。
(3)最后利用公式D＝求出分子的直徑，注意單位要統(tǒng)一。
訓(xùn)練2 油酸酒精溶液的濃度為每1 000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.6 mL，現(xiàn)用滴管向量筒內(nèi)滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液體積增加了1 mL，若把一滴這樣的油酸酒精溶液滴入足夠大盛水的淺盤中，由于酒精溶于水，油酸在水面展開，穩(wěn)定后形成的油膜的形狀如圖所示。若每一小方格的邊長(zhǎng)為25 mm，試問：
(1)這種估測(cè)方法是將每個(gè)油酸分子視為________模型，讓油酸盡可能地在水面上散開，則形成的油膜可視為________油膜，這層油膜的厚度可視為油酸分子的________。圖中油膜的面積為________m2；每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是______m3；根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測(cè)出油酸分子的直徑是________ m(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
(2)為了盡可能準(zhǔn)確地估測(cè)出油酸分子的大小，下列哪些措施是可行的________。
A.油酸濃度適當(dāng)大一些
B.油酸濃度適當(dāng)小一些
C.油酸擴(kuò)散后立即繪出輪廓圖
D.油酸擴(kuò)散并待其收縮穩(wěn)定后再繪出輪廓圖
1.在“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，
(1)以下幾個(gè)主要的操作步驟相應(yīng)要獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是：
①配制油酸酒精溶液時(shí)，必須記錄并算出________________。
②用滴管取配制好的油酸酒精溶液，然后逐滴滴入量筒中，……，這一步是為了測(cè)出__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
③用滴管將配制好的油酸酒精溶液在水面上滴入1滴，待水面上形成的油膜形狀穩(wěn)定后，……。這一步是為了測(cè)出____________________________________。
(2)將1 ml的油酸溶于酒精，制成300 ml的油酸酒精溶液；測(cè)得1 ml的油酸酒精溶液有50滴。現(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上，測(cè)得所形成的油膜的面積是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直徑為________m(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)。
2.“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中：
(1)如圖所示的四個(gè)圖反映了實(shí)驗(yàn)中的四個(gè)步驟，將它們按操作先后順序排列應(yīng)是________(用符號(hào)表示)。
(2)用油膜法測(cè)出油酸分子的直徑后，要測(cè)定阿伏伽德羅常量，還需要知道油滴的________。
A.摩爾質(zhì)量 B.摩爾體積
C.質(zhì)量 D.體積
(3)某同學(xué)在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，油酸酒精溶液的濃度為每1 000 mL溶液中有純油酸0.1 mL，用注射器測(cè)得1 mL上述溶液有50滴，把一滴該溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，測(cè)得油酸膜的近似輪廓如圖所示，圖中正方形小方格的邊長(zhǎng)為1 cm，求(計(jì)算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)：
①油酸膜的面積是________ m2；
②根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測(cè)出油酸分子的直徑是________ m。
3.(1)在用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)中，用移液管量取0.25 mL油酸，倒入標(biāo)注250 mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250 mL的溶液。然后用滴管吸取這種溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面達(dá)到量筒中1 mL的刻度，再用滴管取配好的油酸酒精溶液，向撒有痱子粉的盛水淺盤中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜穩(wěn)定后，放在帶有正方形坐標(biāo)格的玻璃板下觀察油膜，如圖甲所示。坐標(biāo)格的每個(gè)小正方形大小為2 cm×2 cm。由圖甲可以估算出油膜的面積為________ cm2，由此估算出油酸分子的直徑是________ m(保留1位有效數(shù)字)。
(2)如圖乙是用掃描隧道顯微鏡拍下的一個(gè)“量子圍欄”的照片。這個(gè)量子圍欄是由48個(gè)鐵原子在銅的表面排列成直徑為1.4×10－8 m的圓周而組成的，由此可以估算出鐵原子的直徑約為________ m(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)。
(3)某同學(xué)做完“用油膜法估測(cè)分子大小”實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)自己所測(cè)的分子直徑d明顯偏大。出現(xiàn)這種情況的原因可能是________。
A.水面上痱子粉撒得較多，油酸膜沒有充分散開
B.將滴入的油酸酒精溶液體積作為油酸體積進(jìn)行計(jì)算
C.油酸酒精溶液長(zhǎng)時(shí)間放置，酒精揮發(fā)使溶液的濃度發(fā)生了變化
D.計(jì)算油膜面積時(shí)，只數(shù)了完整的方格數(shù)
E.求每滴溶液中純油酸的體積時(shí)，1 mL溶液的滴數(shù)多記了10滴
2　實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小
實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)梳理
二、1.單分子油膜　2.小球　等于　3.面積
三、油酸酒精溶液
四、1.一滴　2.均勻　散開　3.穩(wěn)定　形狀　4.數(shù)格　6.
[思考]
1.提示　油酸的分子式為C17H33COOH，其中－COOH對(duì)水有很強(qiáng)的親和性，而C17H33－不溶于水，被酒精稀釋過的油酸滴在水面上時(shí)，酒精溶于水并很快揮發(fā)，而C17H33－露出水面，－COOH留在水中，油酸分子就一個(gè)挨一個(gè)緊密排列在水面上，形成單分子油膜。
2.提示　將油酸酒精溶液滴入水中后，酒精會(huì)揮發(fā)掉，油酸面會(huì)擴(kuò)散后再收縮，待穩(wěn)定后測(cè)量，所以不能立即測(cè)量其面積。
實(shí)驗(yàn)探究分析
探究1
例1 見解析
解析　由實(shí)驗(yàn)步驟可知，缺少的實(shí)驗(yàn)步驟是將痱子粉均勻撒在水面上，應(yīng)在步驟③后加上。
錯(cuò)誤的是步驟⑥，應(yīng)該改為：計(jì)算出輪廓范圍內(nèi)正方形的總數(shù)為N，其中不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè)。
一滴油酸酒精溶液含有純油酸的體積V＝×＝
油膜的面積S＝Na2
油酸分子的直徑D＝＝。
訓(xùn)練1 (1)CDBA　(2)AB
解析　(1)“油膜法估測(cè)分子大小”實(shí)驗(yàn)中先把痱子粉均勻撒到水面上，再用注射器吸取配制好的溶液，然后滴一滴到水中，再蓋上玻璃蓋，用筆在玻璃上描出油酸的輪廓，把坐標(biāo)紙鋪在玻璃上，故順序?yàn)镃DBA。
(2)該實(shí)驗(yàn)中的理想化假設(shè)是：把在水面上盡可能擴(kuò)散開的油膜視為單分子油膜，不需要考慮分子間隙，A正確，C、D錯(cuò)誤；把形成油膜的分子看作緊密排列的球形分子，將油酸分子視為球體模型，B正確。
探究2
例2 (1)2.0×10－5　4.3～4.7×104均可　4.2～4.6×10－10 m均可　(2)BC
解析　(1)1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積
V′＝× mL＝2.0×10－5 mL
數(shù)出輪廓范圍內(nèi)小方格的個(gè)數(shù)N＝111
油酸薄膜的面積S＝112×(20)2 mm2＝4.4×104 mm2
油酸分子的直徑D＝＝4.5×10－10 m。
(2)粉末太薄使油酸邊界不清，導(dǎo)致油膜面積測(cè)量值偏大，據(jù)D＝可得測(cè)量結(jié)果偏小，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；粉末太厚導(dǎo)致油酸未完全散開，導(dǎo)致油膜面積測(cè)量值偏小，據(jù)D＝可得測(cè)量結(jié)果偏大，故B項(xiàng)正確；計(jì)算油膜面積時(shí)舍去了所有不足一格的方格，導(dǎo)致油膜面積測(cè)量值偏小，據(jù)D＝可得測(cè)量結(jié)果偏大，故C項(xiàng)正確；計(jì)算每滴油酸酒精溶液的體積時(shí)，1 mL的溶液滴數(shù)多數(shù)了幾滴，導(dǎo)致1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積測(cè)量值偏小，據(jù)D＝可得測(cè)量結(jié)果偏小，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。
訓(xùn)練2 (1)球形　單分子　直徑　8.3×10－2　1.2×10－11　1.4×10－10　(2)BD
解析　(1)這種估測(cè)方法是將每個(gè)分子視為球形。讓油酸盡可能地在水面上散開，則形成的油膜可視為單分子油膜。這層油膜的厚度可視為油酸分子的直徑。油膜面積約占132個(gè)小格，面積約為S＝132×25×25×10－6 m2＝8.3×10－2 m2。一滴油酸酒精溶液含有純油酸的體積為
V＝××10－6 m3＝1.2×10－11 m3
油酸分子的直徑約等于油膜的厚度
D＝＝1.4×10－10 m。
(2)為能形成單分子油膜，油酸濃度應(yīng)適當(dāng)小些；繪制輪廓圖應(yīng)在油酸擴(kuò)散穩(wěn)定后進(jìn)行，故B、D正確，A、C錯(cuò)誤。
實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ψ詼y(cè)
1.(1) ①油酸酒精溶液的濃度?、谝坏斡退峋凭芤旱捏w積?、垡坏斡退峋凭芤褐械挠退嵝纬傻膯畏肿佑湍さ拿娣e　(2)5×10－10
解析　(1)①配制油酸酒精溶液時(shí)，必須記錄并算出油酸酒精溶液的濃度。②用滴管取配制好的油酸酒精溶液，然后逐滴滴入量筒中，……，這一步是為了測(cè)出一滴油酸酒精溶液的體積。③用滴管將配制好的油酸酒精溶液在水面上滴入1滴，待水面上形成的油膜形狀穩(wěn)定后，……。這一步是為了測(cè)出一滴油酸酒精溶液中的油酸形成的單分子油膜的面積。
(2)一滴油酸酒精溶液中油酸的體積為V＝× m3
S＝0.13 m2，故油酸分子的直徑D＝≈5×10－10 m。
2.(1)dacb　(2)B　(3)①4.0×10－3　②5.0×10－10
解析　(1)“用油膜法估測(cè)油酸分子大小”的實(shí)驗(yàn)中：第一步，配置油酸酒精溶液；第二步，將N滴油酸酒精溶液滴入量筒中測(cè)出體積，根據(jù)配制比例算出一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V；第三步，準(zhǔn)備淺水盤，將痱子粉均勻地撒在水面；第四步，將一滴油酸酒精溶液滴在有痱子粉的淺水盤里，待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將薄膜的形狀描繪在玻璃板上；第五步，將畫有薄膜形狀的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，數(shù)出輪廓中的方格數(shù)(不足半格舍去，多于半格的算一格)，再根據(jù)方格的邊長(zhǎng)算出油膜的面積S；第六步，根據(jù)D＝可算出油膜的厚度，即為分子直徑。所以正確的操作步驟為dacb。
(2)阿伏伽德羅常量NA＝，油膜法可測(cè)得油酸分子的直徑D，可計(jì)算得到單個(gè)油酸分子的體積V0，所以還需要知道1 mol油酸分子的體積，即摩爾體積Vmol，B正確。
(3)①數(shù)出題圖中方格數(shù)(不足半格舍去，大于半格算一格)，則n＝40格，每個(gè)小格的面積為S0＝1.0×10－4 m2，計(jì)算得到油酸薄膜面積S＝nS0＝4.0×10－3 m2；②根據(jù)配制比計(jì)算出一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V＝×＝2.0×10－12 m3，油酸分子的直徑D＝＝5.0×10－10 m。
3.(1)256　8×10－10　(2)9×10－10　(3)ABD
解析　(1)通過數(shù)方格就能計(jì)算油膜的面積，多于半個(gè)格的算一個(gè)，少于半個(gè)格的舍去，由題圖甲可知，油膜的面積為S＝64×4 cm2＝256 cm2＝0.025 6 m2，兩滴油酸酒精溶液含純油酸的體積為V＝2××＝2×10－5 mL＝2×10－11 m3
油酸分子的直徑為d＝＝ m≈8×10－10 m。
(2)圓周周長(zhǎng)為πD＝π×1.4×10－8 m
等于48個(gè)鐵原子的直徑之和，所以鐵原子的直徑為
d＝ m≈9×10－10 m。
(3)水面上撒的痱子粉太多，油酸膜不能充分展開，導(dǎo)致面積S測(cè)量值偏小，由d＝知，d偏大，A正確；將滴入的油酸酒精溶液體積作為油酸體積進(jìn)行計(jì)算，則V取值偏大，由d＝知d偏大，故B正確；油酸酒精溶液長(zhǎng)時(shí)間放置，酒精揮發(fā)使溶液的濃度增大，則V取值偏小，導(dǎo)致d偏小，故C錯(cuò)誤；計(jì)算油膜面積時(shí)，只數(shù)了完整的方格數(shù)，則S取值偏小，導(dǎo)致d偏大，故D正確；求每滴溶液中純油酸的體積時(shí)，1 mL溶液的滴數(shù)多記了10滴，純油酸的體積將偏小，導(dǎo)致d偏小，故E錯(cuò)誤。(共38張PPT)
2　實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小
第一章 分子動(dòng)理論
1.知道得到單分子油膜的方法。2.掌握實(shí)驗(yàn)原理以及數(shù)據(jù)處理的思路和方法。3.體會(huì)建立模型和估測(cè)方法在研究物理問題中的應(yīng)用。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
目 錄
CONTENTS
實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)梳理
01
實(shí)驗(yàn)探究分析
02
實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ψ詼y(cè)
03
1
實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)梳理
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br/>1.估測(cè)油酸分子的大小。
2.學(xué)會(huì)間接測(cè)量微觀量的原理和方法。
二、實(shí)驗(yàn)原理
1.利用油酸在水面上形成一層____________的方法(如圖甲)估測(cè)分子大小。當(dāng)把一滴用酒精稀釋過的油酸滴在水面上時(shí)，油酸就會(huì)在水面上散開，其中的酒精溶于水中，并很快揮發(fā)，這樣就在水面上形成一層單分子純油酸薄膜(圖乙)。
2.如果把分子看作______，那么可以認(rèn)為油膜的厚度______油酸分子的大小(直徑)。
3.測(cè)出一滴油酸的體積，并算出這滴油酸在水面上形成的單分子油膜的______，就可估算出油酸分子的大小。
單分子油膜
小球
等于
面積
甲 乙
三、實(shí)驗(yàn)器材
量筒，注射器，淺盤，______________，玻璃板，坐標(biāo)紙，痱子粉或滑石粉，細(xì)彩筆，水。
油酸酒精溶液
四、實(shí)驗(yàn)步驟
1.用注射器吸入一定體積(如1 mL)事先配制好的油酸酒精溶液，再均勻地滴到玻璃杯中，記下滴出的總滴數(shù)，即可算出______油酸酒精溶液的體積V0。
2.在邊長(zhǎng)30～40 cm的淺盤里倒入約2 cm深的水，然后將痱子粉或滑石粉______地撒在水面上，用注射器將事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待其______。
3.當(dāng)油酸薄膜的形狀______后，將玻璃板輕放在淺盤上，用細(xì)彩筆仔細(xì)地把油酸薄膜邊緣的______畫在玻璃板上。
一滴
均勻
散開
穩(wěn)定
形狀
4.將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，用______的方法估算出油膜的面積S。
5.根據(jù)油酸酒精溶液的濃度和已測(cè)出的一滴油酸酒精溶液的體積V0，算出一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V。
6.用公式D＝_______(D為油酸分子直徑)，計(jì)算得到油酸分子的大小。
數(shù)格
五、數(shù)據(jù)分析
六、注意事項(xiàng)
1.油酸酒精溶液配制好后，不要長(zhǎng)時(shí)間放置，以免濃度改變，產(chǎn)生誤差。
2.待測(cè)油酸液面擴(kuò)散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫輪廓。擴(kuò)散后又收縮有兩個(gè)原因：第一，水面受油酸液滴沖擊凹陷后又恢復(fù)；第二，酒精揮發(fā)后液面收縮。
3.當(dāng)重做實(shí)驗(yàn)時(shí)，水從盤的一側(cè)邊緣倒出，在這側(cè)邊緣會(huì)殘留油酸，可用少量酒精清洗，并用脫脂棉擦拭，再用清水沖洗，這樣做可保持盤的清潔。
4.從盤的中央加痱子粉，粉自動(dòng)擴(kuò)散至均勻，這樣做比將粉撒在水面上的效果好。
【思考】
1.為什么選用油酸溶液？
提示　油酸的分子式為C17H33COOH，其中－COOH對(duì)水有很強(qiáng)的親和性，而C17H33－不溶于水，被酒精稀釋過的油酸滴在水面上時(shí)，酒精溶于水并很快揮發(fā)，而C17H33－露出水面，－COOH留在水中，油酸分子就一個(gè)挨一個(gè)緊密排列在水面上，形成單分子油膜。
2.在水面上滴入油酸酒精溶液后，油酸在水面散開，形成一層油膜。此時(shí)是不是立即測(cè)量其面積呢？
提示　將油酸酒精溶液滴入水中后，酒精會(huì)揮發(fā)掉，油酸面會(huì)擴(kuò)散后再收縮，待穩(wěn)定后測(cè)量，所以不能立即測(cè)量其面積。
2
實(shí)驗(yàn)探究分析
探究2　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析
探究1　實(shí)驗(yàn)原理與操作
探究1　實(shí)驗(yàn)原理與操作
例1 用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①向體積為V1的純油酸中加入酒精，直到油酸酒精溶液總體積為V2；
②用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒，當(dāng)?shù)稳雗滴時(shí)體積為V0；
③往邊長(zhǎng)為40 cm的淺盤里倒入2 cm深的水；
④用注射器往水面上滴一滴上述溶液，等油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的形狀；
⑤將畫有油酸薄膜輪廓形狀的玻璃板，放在畫有邊長(zhǎng)為a的小正方形的坐標(biāo)紙上；
⑥計(jì)算出輪廓范圍內(nèi)正方形的總數(shù)為N，其中不足半個(gè)的兩個(gè)算一個(gè)，多于半個(gè)的算一個(gè)。
上述實(shí)驗(yàn)步驟中有遺漏和錯(cuò)誤，遺漏的步驟是______________；錯(cuò)誤的步驟是________________________________(指明步驟，并改正)，油酸分子直徑的表達(dá)式D＝__________________________________________。
解析　由實(shí)驗(yàn)步驟可知，缺少的實(shí)驗(yàn)步驟是將痱子粉均勻撒在水面上，應(yīng)在步驟③后加上。
錯(cuò)誤的是步驟⑥，應(yīng)該改為：計(jì)算出輪廓范圍內(nèi)正方形的總數(shù)為N，其中不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè)。
訓(xùn)練1 某實(shí)驗(yàn)小組在做“油膜法估測(cè)分子大小”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)算出1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積后，完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作。
(1)該小組進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)操作，他們操作的先后排序是______(用字母符號(hào)表示)。
(2)(多選)本實(shí)驗(yàn)中做了一些理想化假設(shè)，以下說法正確的是________。
A.把在水面上盡可能擴(kuò)散開的油膜視為單分子油膜
B.把形成油膜的分子看作緊密排列的球形分子
C.把油膜視為單分子油膜，但需要考慮分子間隙
D.在淺盤水面內(nèi)均勻撒痱子粉的厚度剛好等于分子直徑
CDBA
AB
解析　(1)“油膜法估測(cè)分子大小”實(shí)驗(yàn)中先把痱子粉均勻撒到水面上，再用注射器吸取配制好的溶液，然后滴一滴到水中，再蓋上玻璃蓋，用筆在玻璃上描出油酸的輪廓，把坐標(biāo)紙鋪在玻璃上，故順序?yàn)镃DBA。
(2)該實(shí)驗(yàn)中的理想化假設(shè)是：把在水面上盡可能擴(kuò)散開的油膜視為單分子油膜，不需要考慮分子間隙，A正確，C、D錯(cuò)誤；把形成油膜的分子看作緊密排列的球形分子，將油酸分子視為球體模型，B正確。
探究2　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析
例2 “用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)方法及步驟如下：
①向體積V油＝1 mL的油酸中加酒精，直至總量達(dá)到V總＝500 mL；
②用注射器吸?、僦信渲坪玫挠退峋凭芤?，把它一滴一滴地滴入小量筒中，當(dāng)?shù)稳雗＝100滴時(shí)，測(cè)得其體積恰好是V0＝1 mL；
③先往邊長(zhǎng)為30～40 cm的淺盤里倒入2 cm深的水，然后將痱子粉均勻地撒在水面上；
④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上，并在玻璃板上描下油酸膜的形狀；
⑤將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，如圖所示，數(shù)出輪廓范圍內(nèi)小方格的個(gè)數(shù)N，小方格的邊長(zhǎng)a＝20 mm。
根據(jù)以上信息，回答下列問題：
(1)1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V′為________ mL；油酸薄膜的面積S約為__________________ mm2；由此可知，油酸分子的直徑D約為_______________________
(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)。
2.0×10－5
4.3～4.7×104均可
4.2～4.6×10－10 m均可
解析　1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積
(2)某同學(xué)在用油膜法估測(cè)分子的大小實(shí)驗(yàn)中，計(jì)算結(jié)果明顯偏大，可能是由于________。
A.粉末太薄使油酸邊界不清，導(dǎo)致油膜面積測(cè)量值偏大
B.粉末太厚導(dǎo)致油酸未完全散開
C.計(jì)算油膜面積時(shí)舍去了所有不足一格的方格
D.計(jì)算每滴油酸酒精溶液的體積時(shí)，1 mL的溶液滴數(shù)多數(shù)了幾滴
BC
訓(xùn)練2 油酸酒精溶液的濃度為每1 000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.6 mL，現(xiàn)用滴管向量筒內(nèi)滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液體積增加了1 mL，若把一滴這樣的油酸酒精溶液滴入足夠大盛水的淺盤中，由于酒精溶于水，油酸在水面展開，穩(wěn)定后形成的油膜的形狀如圖所示。若每一小方格的邊長(zhǎng)為 25 mm，試問：
(1)這種估測(cè)方法是將每個(gè)油酸分子視為________模型，讓油酸盡可能地在水面上散開，則形成的油膜可視為________油膜，這層油膜的厚度可視為油酸分子的________。圖中油膜的面積為__________m2；每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是__________m3；根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測(cè)出油酸分子的直徑是__________ m(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
球形
單分子
直徑　
8.3×10－2
1.2×10－11
1.4×10－10
(2)為了盡可能準(zhǔn)確地估測(cè)出油酸分子的大小，下列哪些措施是可行的________。
A.油酸濃度適當(dāng)大一些
B.油酸濃度適當(dāng)小一些
C.油酸擴(kuò)散后立即繪出輪廓圖
D.油酸擴(kuò)散并待其收縮穩(wěn)定后再繪出輪廓圖
解析　為能形成單分子油膜，油酸濃度應(yīng)適當(dāng)小些；繪制輪廓圖應(yīng)在油酸擴(kuò)散穩(wěn)定后進(jìn)行，故B、D正確，A、C錯(cuò)誤。
BD
實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ψ詼y(cè)
3
1.在“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，
(1)以下幾個(gè)主要的操作步驟相應(yīng)要獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是：
①配制油酸酒精溶液時(shí)，必須記錄并算出_____________________。
②用滴管取配制好的油酸酒精溶液，然后逐滴滴入量筒中，……，這一步是為了測(cè)出_________________________。
③用滴管將配制好的油酸酒精溶液在水面上滴入1滴，待水面上形成的油膜形狀穩(wěn)定后，……。這一步是為了測(cè)出______________________________________
___________________________。
油酸酒精溶液的濃度
一滴油酸酒精溶液的體積
一滴油酸酒精溶液中的油酸形成的單分子
油膜的面積
解析　(1)①配制油酸酒精溶液時(shí)，必須記錄并算出油酸酒精溶液的濃度。②用滴管取配制好的油酸酒精溶液，然后逐滴滴入量筒中，……，這一步是為了測(cè)出一滴油酸酒精溶液的體積。③用滴管將配制好的油酸酒精溶液在水面上滴入1滴，待水面上形成的油膜形狀穩(wěn)定后，……。這一步是為了測(cè)出一滴油酸酒精溶液中的油酸形成的單分子油膜的面積。
(2)將1 ml的油酸溶于酒精，制成300 ml的油酸酒精溶液；測(cè)得1 ml的油酸酒精溶液有50滴。現(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上，測(cè)得所形成的油膜的面積是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直徑為__________m(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)。
5×10－10
2.“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中：
(1)如圖所示的四個(gè)圖反映了實(shí)驗(yàn)中的四個(gè)步驟，將它們按操作先后順序排列應(yīng)是________(用符號(hào)表示)。
dacb
(2)用油膜法測(cè)出油酸分子的直徑后，要測(cè)定阿伏伽德羅常量，還需要知道油滴的________。
A.摩爾質(zhì)量 B.摩爾體積 C.質(zhì)量 D.體積
B
(3)某同學(xué)在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，油酸酒精溶液的濃度為每1 000 mL溶液中有純油酸0.1 mL，用注射器測(cè)得1 mL上述溶液有50滴，把一滴該溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，測(cè)得油酸膜的近似輪廓如圖所示，圖中正方形小方格的邊長(zhǎng)為1 cm，求(計(jì)算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)：
①油酸膜的面積是___________ m2；
②根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測(cè)出油酸分子的直徑是__________ m。
4.0×10－3
5.0×10－10
3.(1)在用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)中，用移液管量取0.25 mL油酸，倒入標(biāo)注250 mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250 mL的溶液。然后用滴管吸取這種溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面達(dá)到量筒中1 mL的刻度，再用滴管取配好的油酸酒精溶液，向撒有痱子粉的盛水淺盤中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜穩(wěn)定后，放在帶有正方形坐標(biāo)格的玻璃板下觀察油膜，如圖甲所示。坐標(biāo)格的每個(gè)小正方形大小為2 cm×2 cm。由圖甲可以估算出油膜的面積為________ cm2，由此估算出油酸分子的直徑是________ m(保留1位有效數(shù)字)。
256
8×10－10
(2)如圖乙是用掃描隧道顯微鏡拍下的一個(gè)“量子圍欄”的照片。這個(gè)量子圍欄是由48個(gè)鐵原子在銅的表面排列成直徑為1.4×10－8 m的圓周而組成的，由此可以估算出鐵原子的直徑約為________ m(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)。
9×10－10
(3)某同學(xué)做完“用油膜法估測(cè)分子大小”實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)自己所測(cè)的分子直徑d明顯偏大。出現(xiàn)這種情況的原因可能是________。
A.水面上痱子粉撒得較多，油酸膜沒有充分散開
B.將滴入的油酸酒精溶液體積作為油酸體積進(jìn)行計(jì)算
C.油酸酒精溶液長(zhǎng)時(shí)間放置，酒精揮發(fā)使溶液的濃度發(fā)生了變化
D.計(jì)算油膜面積時(shí)，只數(shù)了完整的方格數(shù)
E.求每滴溶液中純油酸的體積時(shí)，1 mL溶液的滴數(shù)多記了10滴
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