【要求】
1．知道本實驗的原理及所需要的器材，了解實驗注意的事項。
2．會正確測出一滴油酸酒精溶液中油酸的體積及形成油膜的面積。
3．會估算分子直徑大小，處理好實驗數(shù)據(jù)。
【知識再現(xiàn)】
一、實驗原理
油酸分子C17H33COOH由 和
兩部分構成．其中 對水有很強的親和力，當把一滴用酒精稀釋過的油酸滴在水面上時，使油酸分子一個挨一個排列，可形成 ．如果油酸分子可以大致看做球形，油膜的厚度就是分子直徑，如圖所示．
因此，事先測出一滴油酸的體積V，再測出該滴酸在水面上盡可能散開時油膜的面積S，就可算出油酸分子的直徑 。
二、實驗器材
淺盤、痱子粉、注射器、 、有機玻璃板、彩筆、坐標紙、鉛筆及油酸溶液．
三、實驗步驟
1．用注射器或滴管將事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內增加一定體積(如1 ml)時的滴數(shù)．
2．先往邊長約為30～40 cm的淺盤里倒入約2 cm深的水，然后將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上，再用注射器或滴管將油酸酒精溶液滴在水面上 滴，待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將事先準備好的有機玻璃板放在淺盤上，然后將油酸膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上．
3．將畫有油酸薄膜輪廓的有機玻璃板放在 上，算出油酸薄膜的面積S．(求面積時以坐標紙上邊長為1 cm的正方形為單位，計算輪廓所圍正方形的個數(shù))
4．根據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出1滴溶液中純油酸的體積V，由d＝ 求出油酸分子的直徑d．
知識點一實驗設計的技巧
本實驗以10?2m數(shù)量級的測量來估計10?10m數(shù)量級的分子大小，這個實驗中有獨特的設計技巧．
1．三種液體的選擇
為什么要選擇這三種液體?首先，油酸、酒精、水具有不同的溶解性，油酸易溶入酒精而不溶入水，酒精易溶入水，所以，可以使油酸溶入酒精制成油酸酒精溶液，而將溶液滴入水中時，由于酒精易溶入水，這樣，在水面上的就只有油酸了．其次，油酸分子由兩部分組成，一部分C17H33是不飽和烴具有憎水性，而另一部分是一COOH對水有很強的親和力．這樣，當油酸在水面上時其中C17H33一部分露出水面，另一部分COOH則漫在水中，油酸分子直立在水面上．所以，能形成一個單分子層油膜．另外，酒精具有易揮發(fā)性，而油酸不揮發(fā)，當油酸酒精溶液滴到水面上時，酒精不但溶于水中而且揮發(fā)到空氣中，而只有油酸留在了水面上．
2．滴到水面上的油酸體積很小
實驗中如何保證滴到水面上的油酸體積很小，使油酸在水面上形成的油膜面積不要太大．實驗中采用的辦法是：首先，這里只是滴上一滴溶液而不是用量筒量多少倒在水面上，為了測量一滴溶液體積，測量多少滴油酸酒精溶液的體積為多大，從而得到一滴油酸酒精溶液的體積．另外，實驗中不是把純油酸滴到水面上，而是把濃度很低的油酸酒精溶液滴到水面上，這樣滴到水面上的油酸體積就足夠小了．
【應用1】在用油膜法測量分子的大小的實驗中，下列說法正確的是( )
A．油酸可以用汽油代替，因為汽油也不溶入水而能溶入酒精
B．可以直接用量筒量取一定的油酸酒精溶液倒在水盤中
C．可以用汽油代替酒精，因為油酸能溶入汽油
D．不溶入水的各種油不一定能在較短時間內在水面上形成單分子油膜
導示: 不可以用汽油代替油酸，因為油酸分子由兩部分組成，一部分C17H33是不飽和烴具有憎水性，而另一部分是一COOH對水有很強的親和力，而汽油則不可替代，A錯。直接用量筒量取一定的油酸酒精溶液倒在水盤中，油酸的量太大，實驗不能成功，B錯。雖然油酸能溶入汽油，但汽油卻不能溶入水，所以不可以用汽油代替酒精，C錯。不溶入水的各種油不一定能在較短時間內在水面上形成單分子油膜，而油酸卻能很快在水面上形成單分子油層，D正確。故選D。
知識點二實驗注意事項
1．酒精油酸溶液配制好后，不要長時間放置，以免濃度改變，影響實驗．
2．酒精油酸溶液的濃度應小于1/1000為宜．
3．痱子粉的用量不要大大，否則不易成功．
4．滴管膠頭高出水面應在1 cm之內，否則油膜難以形成．
5．要待油膜形狀穩(wěn)定后，再畫輪廓．
6．做完實驗后，把水從盤的一側邊緣倒出，并用少量酒精清洗，然后用脫脂棉擦去，最后用水沖洗，以保持盤的清潔．
【應用2】下面是某同學在用油膜法測分子大小的實驗過程中的一些操作，其中正確的是 ( )
A．在水盤中灑上痱子粉后，用滴管把一滴油酸滴入水盤中
B．滴入油酸時注射針頭離水面約10 cm高
C．向水盤中加水時一直加到水平面接近水盤邊緣
D．水盤中加入水后立即灑上痱子粉，并立即滴上油酸酒精溶液
導示: 在水盤中灑上痱子粉后，用滴管把一滴油酸酒精溶液滴入水盤中，而不是油酸，A錯。滴入油酸時注射針頭離水面不能太高，大約1cm左右，B錯。向水盤中加水時要一直加到水平面接近水盤邊緣，以便于描繪油膜輪廓，C正確。水盤中加入水后，要讓水面平靜后再灑上痱子粉，穩(wěn)定后再滴上油酸酒精溶液，D錯。故選C。
實驗過程中的注意事項，要在實驗中引起重視，這是保證實驗成功的關鍵。
知識點三實驗數(shù)據(jù)處理
1．油酸體積的計算
如果知道油酸酒精溶液濃度為P，測量出N滴油酸酒精溶液的體積為V，那么1滴油酸酒精溶液中含有的油酸體積為V1．
2．數(shù)格子的方法
這是估測不規(guī)則形狀面積的一種方法：將一玻璃板放在不規(guī)則面積的上方，在玻璃板上畫出不規(guī)則圖形的輪廓，然后將其放在坐標紙上，數(shù)出不規(guī)則圖形的輪廓包圍的方格數(shù)．計算方格數(shù)時，不足半個格子的舍去，多于半個格子的算一個，方格邊長的單位越小，這種方法求出的面積越精確．
【應用3】在“用油膜法估測分子的大小”的實驗中，用移液管量取0.25mL油酸，倒入標注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100滴溶液，溶液的液面達到量筒中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格的玻璃板下觀察油膜，如圖所示。坐標格的正方形的大小為2cm×2cm。由圖可以估算出油膜的面積是＿＿＿＿＿m2（保留兩位有效數(shù)字）由此估算出油酸分子的直徑是 m（保留一位有效數(shù)字）
導示: 數(shù)出方格數(shù)為57格（注意：數(shù)格時，大于半格的算一格，不足半格的不計入），可估算出膜的面積是S=2.3×10-2m2[(2.3±0.2)×10-2m2算對]。滴入水中的油酸體積為：V=2×0.25×10-6/（250×100）=2×10-11m3。所以估算出油酸分子的直徑是d=V/S=9×10-10m。
1．某液體的摩爾質量為M，密度為ρ，阿伏加德羅常數(shù)為NA如果把液體分子看成球形，則液體分子的直徑為( )
2．用油膜法測定油分子的直徑的實驗中，體積為V的油滴，在水面上形成近似圓形的單分子油膜，油膜的直徑為D，則測得油分子的直徑大約為( )
3．某同學在做“用油膜法估測分子的大小”的實驗時，計算結果偏大，可能是由于( )
A．油酸未完全散開
B．油酸中含有大量酒精
C．計算油膜面積時，舍去了所有不足一格的方格
D．求每滴體積時，1mL的溶液的滴數(shù)多計了10滴
4．為了利用油膜法測分子直徑，將1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液。已知1cm3溶液有50滴，現(xiàn)取1滴油酸酒精溶液滴酒精溶液滴到水面上，隨著酒精溶于水，油酸在水面上形成一單分子層，已測出這一薄層的面只為0.2m2，以下分析正確的是（ ）
A.該實驗測得油酸分子的直徑約為1×10－7m
B.該實驗測得油酸分子的直徑約為5×10－4m
C.該實驗測得油酸分子的直徑約為5×10－10m
D.若已知油酸的摩爾體積，則依據(jù)本實驗的測量結果還可以計算出阿佛伽德羅常數(shù)
5．在做“用油膜法估測分子的大小”的實驗中，下列所給步驟的合理順序為 。
A．將畫有油膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，數(shù)出輪廓內的方格數(shù)(不足半個的舍去，多于半個的算一個)，再根據(jù)方格的邊長求出油膜的面積S．
B．將一滴油酸酒精溶液滴在水面上，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畫在玻璃板上．
C．用淺盤裝入約2 cm深的水，然后將痱子粉或石膏粉均勻地撤在水面上．
D．用公式 求出薄膜厚度，即油酸分子的直徑．
E．根據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V．
F．用注射器或滴管將事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴人量筒，記下溶液的滴數(shù)n與量筒中增加的溶液體積Vo．
6．利用油膜法可以粗略測出阿伏加德羅常數(shù)，把密度ρ＝0.8×103kg／m3的某種油，用滴管滴出一滴滴在水面上形成油膜，已知這滴油的體積為V＝0.5×10?3cm3，形成的油膜面積為S＝0.7 m2，油的摩爾質量M0＝0.09 kg／mo1．若把油膜看成是單分子層，每個油分子看成球形，那么：
(1)油分子的直徑是多少?
(2)由以上數(shù)據(jù)可精確測出阿伏加德羅常數(shù)NA是多少?（只要求保留一位有效數(shù)字）。
7.在做用油膜法估測分子大小的實驗中，已知實驗室中使用的酒精油酸溶液的體積濃度為n,，又用滴管測得每N滴這種酒精油酸的總體積為V,，將一滴這種溶液滴在淺盤中的水面上，在玻璃板上描出油膜的邊界線，再把玻璃板放在畫有邊長為a的正方形小格的紙上(如右圖)測得油膜占有的小正方形個數(shù)為m。
⑴用以上字母表示油酸分子的大小d。
⑵從右圖中數(shù)得油膜占有的小正方形個數(shù)為m=______。
參考答案：
1．A 2．A 3．AC 4．CD
5．CFBAED(其中步驟E在F和D之間均可)
6．（1）油分子的直徑是：
（2）這種油的摩爾摩爾體積為：
阿伏加德羅常數(shù)為：


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