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(共36张PPT)
第2节 实验：用油膜法
估测油酸分子的大小
第一章
人教版 选择性必修第三册
实验思路
01
物理量的测量
02
数据分析
03
误差分析
04
注意事项
05
新课导入
分子十分微小。以水为例，一个直径为10-3 mm 左右的水珠，它的大小与细菌差不多，用肉眼无法观察，就是在这样小的水珠里，分子的个数竟比地球上人口的总数还多上好几倍！
那么，通过什么途径可以知道分子的大小呢？下面我们通过一个实验来估测分子的大小。
引入实验
实验目的
1.知道用油膜法测定分子大小的思路。通过估测油酸分子的大小，加深对分子大小数量级的认识
2.学会模型法，估算法等科学方法的应用
3.体验科学探究过程，体验实验方法的巧妙运用，把宏观和微观两个领域联系起来，用宏观的方法测定非常微小的分子的大小
4.了解一般分子大小的数量级
用油膜法估测油酸分子的大小
实验思路
PART 01
理想建模
在用油膜法测定分子的直径时，实际上:
②把分子看成球形.
①把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层.
③油分子一个紧挨一个整齐排列;
因此，要估测油酸分子的直径，就要解决两个问题:一是获得很小的一小滴油酸并测出其体积；二是测量这滴油酸在水面上形成的油膜面积。
模型处理
油酸分子
把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层
水
油酸分子
d
油分子一个个紧挨着整齐排列，认为油膜的厚度就是分子的直径。
①模型化
②理想化 把分子看成球形
③估算
实验中，为了使油酸充分展开，获得一块单分子油膜，我们需要将油酸在酒精中稀释后再滴入水中。这样的油酸酒精溶液滴在水面，溶液中的酒精将溶于水并很快挥发，从而获得纯油酸形成的油膜。
实验视频
物理量的测量
PART 02
测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V
01
⑴配制油酸溶液（稀释）：
⑵测量一滴油酸溶液的体积（分割）：
⑶求出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V
用滴管向量筒中一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，记下液滴的总滴数n和它们的总体积V3，则一滴油酸酒精溶液的体积为 。
用注射器吸取体积为V1的油酸，注入一定体积的量筒中，加入无水酒精至体积V2刻度线，充分搅匀后得到体积比（浓度）为 的油酸酒精溶液。
1滴油酸的体积=
测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S
02
⑷待油膜形状稳定后，将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状。
⑴在浅盘里盛上水，将爽身粉（痱子粉或细石膏粉）均匀地撒在水面上。
⑵用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液。
⑶油酸立即在水面散开，形成一块油膜，油膜上没有爽身粉（痱子粉或细石膏粉），可以清楚地看出它的轮廓。
互补法求面积
正方形的个数N乘单个正方形的面积s0就得到油膜的面积S=s0 N 。
不足半个的舍去
根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，计算轮廓范围内正方形的个数。
多于半个的算一个
互补法
数据分析
PART 03
数据处理
水
油酸分子
d
d----单分子油酸的直径
V---一滴油酸分子的体积
S---一滴油酸分子的面积
S= s0 N
大量实验结果表明，尽管所用的测定分子大小的方法不同，测出的结果也有差异，但数量级是一致的。除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为10-10 m。
数据处理
（除少数有机物大分子,一般分子直径的数量级是10-10m，一般分子的质量的数量级为10-26kg）
我们头发的直径约是900nm。
钨原子
水分子
氢分子
分子直径数量级 10-10m
（1nm=10-9m）
分子的数量级很小，说明分子很小
水
油酸分子
d
操作步骤
1.配制溶液（稀释）
2.精测一滴液体体积
3.水盘取水，撒痱子粉
4.滴一滴溶液形成单层表面薄膜
5.描油膜形状（放上玻璃板，等液面稳定后）
6.放坐标纸，数格子(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，计算油膜面积
7.求分子直径
实验视频
误差分析
PART 04
误差分析
(1)油酸酒精溶液配制后长时间放置，由于酒精的挥发会导致溶液的浓度改变，从而给实验带来较大的误差。
(2)测量油酸酒精溶液的体积时，没有使用正确的观察方法而产生误差。
(3)油酸的体积过大，或水面面积过小，不能形成单分子油膜。
(4)描绘油膜形状的画线误差。
(5)利用小正方形数计算油膜的面积时，轮廓的不规则性容易带来计算误差。
(6)不考虑油酸分子的空隙，计算分子直径时的误差。
注意事项
PART 05
注意事项
① 实验前，必须把所有的实验用具擦洗干净，实验时吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分别专用，不能混用，否则会增大误差，影响实验结果。
② 油酸酒精溶液配置好后不要久置，以免浓度改变，给实验带来较大的误差。
③ 向水面滴油酸酒精溶液时，注射器应靠近水面，如果离水面太高，可能无法形成油膜。
④ 待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：一是水面受油酸液滴的冲击凹陷后又恢复；二是酒精挥发和溶于水后液面收缩。
⑤本实验只要求估算分子大小，实验结果的数量级符合要求即可。
⑥ 做完实验后，把水从盘的一侧边缘倒出，并用少量酒精清洗，然后用脱脂棉擦净，最后用水冲洗，以保持盘的清洁。
典例分析
PART 06
典例分析
【例题1】用油膜法估算分子大小的实验中,首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液,稀释的目的是______________________________________________。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积,可以_________________
_______________________________________________________________________。为得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是_____________________。
解析：
使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜　
一滴一滴地滴入小量筒中,测出1 mL油酸酒精溶液的滴数,得到一滴溶液中纯油酸的体积　
把油酸酒精溶液
单分子层油膜的面积
稀释后，油酸在浅盘的水面上更容易形成一块单分子层油膜。把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,测出1 mL油酸酒精溶液的滴数n，得到一滴油酸酒精溶液的体积 ,之后根据浓度求出一滴溶液中纯油酸的体积。根据公式 可知,还需要测单分子层油膜的面积S。
典例分析
【例题2】在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时,油酸酒精溶液的浓度为每1000 mL溶液中有纯油酸0.2 mL,用量筒和注射器测得1 mL上述溶液有80滴,用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有痱子粉的浅盘里,待水面稳定后,画出油酸薄膜的轮廓如图所示,图中正方形小方格的边长为1 cm。(结果均保留两位有效数字)
(1)油酸薄膜的面积是　　　　　　 m2;
(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是　　　　　m3;
4.0×10-3
(3)根据上述数据,估测出油酸分子的直径是　　　　　　m(结果保留两位有效字);
2.5×10-12
6.3×10-10
典例分析
(1)由于每格边长为1 cm,则每一格就是1 cm2,估算油膜面积以超过半格以一格计算,小于半格就舍去的原则,估算出40格,则油酸薄膜面积为:S=40 cm2=4.0×10-3 m2;
解析：
(2)1滴酒精油酸溶液中含油酸的体积:V==2.5×10-12 m3;
⑶由于分子是单分子紧密排列的,因此分子直径为:d=m=6.3×10-10 m
小试牛刀
1、在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，下列做法不正确的是(　　)
A.用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是1 mL，则1滴溶液中含有油酸小于10－2 mL
B.往浅盘里倒入适量的水，再将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上
C.用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，同时将玻璃板放在浅盘上，并立即在玻璃板上描下油酸膜的形状
D.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓范围内正方形的个数，并求得油膜的面积
C
小试牛刀
2．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸5 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里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，已知坐标中正方形方格的边长为 1 cm，油膜面积约有118格。则油膜分子直径最接近（　　）
A．5×10-10m
B．4×10-8m
C．5×10-9m
D．1×10-8m
A
小试牛刀
3、某同学所得到的油酸分子直径的计算结果明显偏小,可能是由于（ ）。
A.油酸未完全散开
B.油酸酒精溶液中含有大量酒精
C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D.在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时,滴数多数了10滴
D
小试牛刀
4．如图所示，“用油膜法估测分子的大小”的实验。在实验中，将油酸酒精溶液滴入水中后，接着操作的是（　　）
A．立刻用刻度尺去量油膜的面积
B．让油膜尽可能地散开，再用刻度尺去量油膜的面积
C．立即将油膜的轮廓画在玻璃板上，再利用坐标纸去计算油膜的面积
D．让油膜尽可能地散开，等到形状稳定后，再把油膜的轮廓画在玻璃板上，用坐标纸去计算油膜的面积
D
小试牛刀
5、溶液，用注射器测得1mL溶液为80滴，再滴入1滴这样的溶液到准备好的浅盘中，描出的油膜轮廓如图所示，数出油膜共占140个小方格，每格边长是0.5cm，由此估算出油酸分子直径为（　　）
A．7×10-8m B．1×10-8m C．7×10-10m D．1×10-10m
1滴油酸酒精溶液中油酸的体积为
油膜的面积为
油酸分子直径为
C
小试牛刀
6．为了减小“用油膜法估测分子的大小”的误差，下列方法可行的是（　　）
A．用注射器向量筒里滴100滴油酸酒精溶液，并读出量筒里这些溶液的体积V1，则每滴油酸酒精溶液的体积V2=V1/100
B．用浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一些
C．先在浅盘水中撒些痱子粉，再用注射器把油酸酒精溶液滴4滴在水面上
D．用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形
B
小试牛刀
7.（多选）"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
ABD
8.在“油膜法”估测分子大小的实验中，认为油酸分子在水面上形成的是单分子层，这体现的物理思想方法是（ ）
A.等效替代法 B. 控制变量法
C. 理想模型法 D. 累积法
C
9．在用“油膜法”估测分子大小的实验中，能将油膜的厚度近似认为等于油酸分子的直径，下列措施可行的是(　　)A．把痱子粉均匀地撒在水面上，测出其面积B．将一滴油酸滴在撒有均匀痱子粉的水面上形成面积尽可能大的油膜C．将一滴油酸酒精溶液滴在撒有均匀痱子粉的水面上形成面积尽可能大的油膜D．把油酸酒精溶液滴在撒有均匀痱子粉的水面上后，要立即描绘油酸在水面上的轮廓
C
小试牛刀
10.(1)在用油膜法估测分子大小的实验中，用移液管量取0.25 mL油酸，倒入标注250 mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250 mL的溶液．然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中1 mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图甲所示．坐标格的每个小正方形大小为2 cm×2 cm.由图可以估算出油膜的面积是________ cm2，由此估算出油酸分子的直径是________m(保留一位有效数字)．(2)为了尽可能准确地估测出油酸分子的大小，下列哪些措施是可行的________．A．油酸浓度适当大一些B．油酸浓度适当小一些C．油酸扩散后立即绘出轮廓图D．油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图(3)图乙是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片：48个铁原子在铜的表面排列成圆圈，构成了“量子围栏”．为了估算铁原子直径，查到以下数据：铁的密度ρ＝7.8×103 kg/m3，摩尔质量M＝5.6×10－2 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1.若将铁原子简化为球体模型，铁原子直径的表达式d＝________，铁原子直径约为________m(结果保留一位有效数字)．
3×10－10
264(260～268均可)
8×10－10
BD
小试牛刀
解析
课堂总结

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