實(shí)驗(yàn)二十用油膜法估測(cè)油酸分子的大小學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道油膜法估測(cè)油酸分子的大小的原理。2.掌握用油膜法估測(cè)油酸分子的大小的方法。實(shí)驗(yàn)原理與器材操作要領(lǐng)注意事項(xiàng)1.實(shí)驗(yàn)原理:利用油酸酒精溶液在平靜的水面上形成單分子油膜,如圖甲;用d=VS計(jì)算出油膜的厚度,其中V為一滴油酸酒精溶液中所含油酸的體積,S為油膜面積,這個(gè)厚度就近似等于油酸分子的直徑,如圖乙2.實(shí)驗(yàn)器材油酸、酒精、量筒、注射器(或滴管)、容量瓶(500ml)、爽身粉、清水、盛水淺盤(邊長(zhǎng)約30~40cm)、(有機(jī))玻璃板、坐標(biāo)紙、彩筆。1.配制油酸酒精溶液,取純油酸1mL,注入500mL的容量瓶中,然后向容量瓶?jī)?nèi)注入酒精,直到液面達(dá)到500mL刻度線為止。2.用注射器(或滴管)將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,并記下量筒內(nèi)增加一定體積Vn時(shí)的滴數(shù)n。根據(jù)V0=Vnn算出每滴油酸酒精溶液的體積V3.向淺盤里倒入約2cm深的水,并將爽身粉均勻地撒在水面上。4.用注射器(或滴管)將一滴油酸酒精溶液滴在水面上。5.待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后,將玻璃板放在淺盤上,并將油酸膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上。6.將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上,算出油酸薄膜的面積S(求面積時(shí)以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)為1cm的正方形為單位計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù),不足半個(gè)的舍去,多于半個(gè)的算一個(gè))。1.注射器針頭高出水面的高度應(yīng)在1cm之內(nèi),當(dāng)針頭靠水面很近(油酸未滴下之前)時(shí),會(huì)發(fā)現(xiàn)針頭下方的粉層已被排開,這是針頭中酒精揮發(fā)所致,不影響實(shí)驗(yàn)效果。2.待測(cè)油酸薄膜擴(kuò)散后又會(huì)收縮,要在油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后再畫輪廓。擴(kuò)散后又收縮有兩個(gè)原因:(1)水面受油酸液滴沖擊凹陷后又恢復(fù);(2)酒精揮發(fā)后液面收縮。3.當(dāng)重做實(shí)驗(yàn)時(shí),將水從淺盤的一側(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,并用脫脂棉擦去,再用清水沖洗,這樣做可保持淺盤的清潔。4.本實(shí)驗(yàn)只要求估測(cè)油酸分子的大小,實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)量級(jí)符合要求即可。數(shù)據(jù)處理1.根據(jù)配制的油酸酒精溶液的濃度,算出一滴溶液中純油酸的體積V。2.由1中體積V和薄膜的面積S,算出油酸薄膜的厚度d=VS,即油酸分子的直徑大小誤差分析1.一滴油酸酒精溶液的實(shí)際體積和理論值間存在偏差。2.油酸酒精溶液的實(shí)際濃度和理論值間存在偏差,所以純油酸體積的計(jì)算會(huì)有誤差。3.油酸在水面上的實(shí)際分布情況和理想中的“均勻”、“單分子純油酸層”間存在偏差。4.畫油膜形狀時(shí)不準(zhǔn)確帶來(lái)誤差。5.數(shù)格子法(一種估算的方法,即不足半格的舍去、大于半格的算一格),計(jì)算獲得的油膜面積與實(shí)際的油膜面積間存在偏差。考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)例1為了估測(cè)油酸分子的大小,我們把一滴油酸滴在水面上,水面上會(huì)形成一層油膜,油膜是由單層油酸分子中的烴基組成的。油酸分子中的一部分是羧基,它對(duì)水有很強(qiáng)的親合力;而另一部分烴基對(duì)水沒有親合力,要冒出水面。因此,油酸分子會(huì)一個(gè)個(gè)地直立在水面上形成單分子層油膜。(1)該實(shí)驗(yàn)中的理想化假設(shè)是。

A.將油膜看成單分子層油膜B.不考慮各油酸分子間的間隙C.不考慮各油酸分子間的相互作用力D.將油酸分子看成球形(2)實(shí)驗(yàn)中使用的是油酸酒精溶液,其中酒精的作用是。

A.使油酸的油膜邊界輪廓清晰B.使油酸的顏色更加透明C.有助于測(cè)量一滴油酸的體積D.對(duì)油酸溶液起到稀釋作用(3)測(cè)量一滴油酸酒精溶液的體積時(shí),為了減小誤差而巧用的方法是。

A.控制變量法 B.建模法C.累積法 D.歸納法(4)利用油膜法可以測(cè)阿伏加德羅常數(shù)。如果已知體積為V的一滴純油酸在水面上散開形成的單分子油膜的面積為S,這種油酸的密度為ρ,摩爾質(zhì)量為M,則阿伏加德羅常數(shù)的表達(dá)式為NA=(分子看成球形)。

(5)某同學(xué)將滴入的油酸酒精溶液體積作為油酸體積進(jìn)行計(jì)算,導(dǎo)致最終測(cè)出的油酸分子直徑(選填“偏大”或“偏小”)。

例2(2025·福建三明模擬)“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)方法及步驟如下:①向1mL的油酸中加酒精,直至總量達(dá)到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,當(dāng)?shù)稳?00滴時(shí),測(cè)得其體積恰好是1mL;③先往邊長(zhǎng)為30~40cm的淺盤里倒入2cm深的水,然后將爽身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膜的形狀;⑤將畫有油膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上,如圖所示,小方格的邊長(zhǎng)為20mm,數(shù)出輪廓范圍內(nèi)小方格的個(gè)數(shù)N。根據(jù)以上信息,回答下列問題:(1)由圖可知油膜面積為m2;計(jì)算出油酸分子直徑為m(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

(2)在實(shí)驗(yàn)中,認(rèn)為油酸分子在水面上形成的是單分子層,這體現(xiàn)的物理思想方法是。

A.等效替代法 B.類比法C.理想模型法 D.控制變量法(3)若某學(xué)生計(jì)算油酸分子直徑的結(jié)果偏大,可能是由于。

A.油酸未完全散開B.油酸酒精溶液濃度計(jì)算值低于實(shí)際值C.計(jì)算油膜面積時(shí),舍去了所有不足一格的方格D.求每滴溶液體積時(shí),1mL的溶液的滴數(shù)多記了10滴考點(diǎn)二創(chuàng)新拓展實(shí)驗(yàn)例3(2025·湖北武漢高三期末)在“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中:(1)有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的下列說(shuō)法正確的是。

A.圖中的操作步驟順序是:丙→丁→乙→甲B.油酸酒精溶液配制好后,不能擱置很久才做實(shí)驗(yàn)C.往淺盤中滴入油酸酒精溶液后應(yīng)立即描繪油膜輪廓(2)若實(shí)驗(yàn)時(shí)油酸酒精溶液中純油酸占總體積的0.3%,用注射器測(cè)得200滴這樣的油酸溶液為1mL,取1滴這樣的溶液滴入淺盤中,即滴入淺盤中的油酸體積為cm3。

(3)不同實(shí)驗(yàn)小組向水面滴入一滴油酸酒精溶液時(shí)得到以下油膜形狀,做該實(shí)驗(yàn)最理想的是。

例4(2025·河南洛陽(yáng)模擬)在“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中,用移液管量取0.25mL油酸,倒入標(biāo)注250mL的容量瓶中,再加入酒精后得到250mL的溶液,然后用滴管吸取這種溶液,向小量筒中滴入50滴溶液,溶液的液面達(dá)到量筒中1mL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淺盤中滴下1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)格中每個(gè)小正方形方格的大小為2cm×2cm。由圖甲可以估算出油膜的面積是cm2,由此估算