幻灯片 1一、实验目的
(1)估测油酸分子的大小。
(2)学会间接测量微观量的原理和方法。
二、实验原理
利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜(如图实－12－1所示)，将油酸分子看做球形，测出一定
图实－12－1
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幻灯片 2体积油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积，用d＝V/S计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积。这个厚度就近似等于油酸分子的直径。
三、实验器材
清水、盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。
四、实验步骤
(1)取1毫升(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成200 毫升的油酸酒精溶液。
(2)往边长约为30 ～40 cm的浅盘中倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上。
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幻灯片 3(4)用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成单分子油膜。
(5)待油酸薄膜形状稳定后，将准备好的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。
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幻灯片 4(6)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积。方法是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，把正方形的个数乘以单个正方形的面积就是油膜的面积。
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幻灯片 5五、数据处理
根据上面记录的数据，完成以下表格内容。
2
1
轮廓面积S
轮廓内的小格子数
量筒内增加1 mL溶液时的滴数
实验次数
2
1
平均值
分子的大小(m)
一滴溶液中纯油酸的体积V
实验次数
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幻灯片 6六、注意事项
(1)油酸酒精溶液配制后不宜长时间放置，以免改变浓度，产生误差。
(3)痱子粉的用量不要太大，否则不易成功。
(4)测1滴油酸酒精溶液的体积时，滴入量筒中的油酸酒精溶液的体积应为整毫升数，应多滴几毫升，数出对应的滴数，这样求平均值误差较小。
(5)浅盘里水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直。
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幻灯片 7(6)要待油膜形状稳定后，再画轮廓。
(7)本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数量级符合即可。
(8)做完实验后，把水从盘的一侧边缘倒出，并用少量酒精清洗，然后用脱脂棉擦去，最后用水冲洗，以保持盘的清洁。
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幻灯片 8七、误差分析
(1)油酸酒精溶液配制后长时间放置，溶液的浓度会改变，会给实验带来较大误差。
(2)纯油酸体积的计算误差。
(3)油膜面积的测量误差
①油膜形状的画线误差；
②数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差。
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幻灯片 9实验原理与操作
[例1] (2011·全国高考)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：
①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子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，待薄膜形状稳定。
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幻灯片 10③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。
完成下列填空：
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幻灯片 11(1)上述步骤中，正确的顺序是________。(填写步骤前面的数字)
(2)将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；测得1 cm3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.由此估算出油酸分子的直径为________m。(结果保留1位有效数字)
[解析] (1)根据实验原理易知操作步骤正确的顺序为④①②⑤③；
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幻灯片 12[答案] (1)④①②⑤③ (2)5×10－10
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幻灯片 13[题组演练]
1．“用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是( )
A．将油酸形成的膜看成单分子油膜
B．不考虑各油酸分子间的间隙
C．考虑了各油酸分子间的间隙
D．将油酸分子看成球形
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幻灯片 14答案：ABD
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幻灯片 152．一滴油酸酒精溶液含质量为m的纯油酸，滴在液面
上扩散后形成的最大面积为S。已知纯油酸的摩尔质量为M、密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，下列表达式中正确的有 ( )
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幻灯片 16答案：BC
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幻灯片 173．利用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有：浓
度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1 mL的量筒、盛有适量清水的规格为30 cm×40 cm的浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸。
(1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C。
A．用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1 mL油酸酒精溶液时的滴数N；
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幻灯片 18B．将痱子粉均匀地撒在浅盘内的水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，从靠近水面处向浅盘中央一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，直到油酸薄膜有足够大的面积且不与器壁接触为止，记下滴入的滴数n；
C．________________________________________________________________________；
D．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积S。
(2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的大小________(单位：cm)。
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幻灯片 19解析：(1)待薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。
答案：见解析
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幻灯片 20数据处理与误差分析
[例2] 在“用油膜法估测分子大小”实验中所用的油酸酒精溶液的浓度为1 000 mL溶液中有纯油酸0.6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液为80滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图实－12－2所示，图中每一小方格的边长为1 cm，试求：
图实－12－2
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幻灯片 21(1)油酸薄膜的面积是________cm2；
(2)实验测出油酸分子的直径是______________m；
(结果保留两位有效数字)
(3)实验中为什么要让油膜尽可能散开？
[解析] (1)舍去不足半格的，多于半格的算一格，数一下共有114(113～115)个；一个小方格的面积S0＝L2＝1 cm2，
所以面积S＝114×1 cm2＝114 cm2。
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幻灯片 22(3)让油膜尽可能散开，是为了让油膜在水面上形成单分子油膜。
[答案] (1)114(113～115)都对 (2)6.6×10－10
(3)这样做的目的是让油膜在水面上形成单分子油膜
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幻灯片 23[题组演练]
4．某学生在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，计
算结果偏大，可能是由于 ( )
A．油酸未完全散开
B．油酸溶液浓度低于实际值
C．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
D．求每滴体积时，1 mL的溶液的滴数多记了10滴
答案：AC
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幻灯片 245．(2012·江苏三校联考)将1 mL的纯油酸配成500 mL的油酸酒
精溶液，待均匀溶解后，用滴管向量筒内滴加200滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了 1 mL，则每滴油酸酒精溶液体积为________mL。现在让其中一滴落到盛水的浅盘内，待油膜充分展开后，测得油膜的面积为200 cm2，则估算油酸分子的直径是________m(保留一位有效数字)。
解析：将1 mL的纯油酸配成 500 mL的油酸酒精溶液，油酸浓度为1/500，每滴油酸酒精溶液的体积为1/200 mL＝0.005 mL。含纯油酸体积为V＝0.005 mL×1/500＝10－5mL，由V＝Sd解得油酸分子的直径是d＝5×10－10m。
答案：0.005 5×10－10
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幻灯片 25----
幻灯片 26答案：1×101 m2
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幻灯片 277.油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒
精溶液中有油酸0.6 mL，现用滴管向量
筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液
体积增加了1 mL，若把一滴这样的油酸
酒精溶液滴入足够大盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜的形状如图实－12－3所示。若每一小方格的边长为25 mm，试问：
图实－12－3
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幻灯片 28(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为________模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为_______油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的________。图实－12－3中油酸膜的面积为________m2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是________m3；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是________m。(结果保留两位有效数字)
(2)某同学在实验过程中，在距水面约2 cm的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，实验时观察到，油膜的面积会先扩张后又收缩了一些，这是为什么呢？
请写出你分析的原因：_______________________________
____________________________________________________。
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幻灯片 29----
幻灯片 30答案：(1)球体 单分子 直径 4.4×10－2 1.2×10－11 2.7×10－10
(2)主要有两个原因：①水面受到落下油滴的冲击，先陷下后又恢复水平，因此油膜的面积扩张；②油酸酒精溶液中的酒精挥发，使液面收缩
章末验收评估见“阶段验收评估（十一）”
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