選修3-3 實(shí)驗(yàn)八 用油膜法估測分子的大小
1．“用油膜法估測分子的大小”實(shí)驗(yàn)的簡要步驟如下：
A．將畫有油膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，數(shù)出輪廓內(nèi)的方格數(shù)(不足半個(gè)的舍
去，多于半個(gè)的算一個(gè))，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 c深的水．
D．用公式d＝VS求出薄膜厚度，即油酸分子的大小．
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.
(1)上述步驟中有步驟遺漏或步驟不完全，請指出：
①____________________________________________________________________
②___________________________________________________________________
(2)上述實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是________．
解析：(1)①C步驟中，要在水面上均勻地撒上石膏粉或痱子粉．
②實(shí)驗(yàn)中，要有步驟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入量筒，記下量筒內(nèi)增加一定體積時(shí)的滴數(shù)．
(2)合理順序?yàn)镃FBAED
答案：(1)見解析　(2)CFBAED
2．在“用油膜法估測分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，現(xiàn)有按體積比為n∶配制好的油酸酒精溶液置于容器中，還有一個(gè)盛有約2 c深水的淺盤，一支滴管，一個(gè)量筒．
請補(bǔ)充下述估測分子大小的實(shí)驗(yàn)步驟：
(1)________________(需測量的物理量自己用字母表示．)
(2)用滴管將一滴油酸酒精溶液滴入淺盤，等油酸薄膜穩(wěn)定
后，將薄膜輪廓描繪在坐標(biāo)紙上，如圖實(shí)－8－3所示．(已
知坐標(biāo)紙上每個(gè)小方格面積為S，求油膜面積時(shí)半個(gè)以上方
格面積記為S，不足半個(gè)的舍去)則油膜面積為________．
(3)估算油酸分子直徑的表達(dá)式為d＝____________.
解析：(1)用滴管向量筒內(nèi)加注N滴油酸酒精溶液，讀其體積V.
(2)利用補(bǔ)償法，可查得面積為8S.
(3)1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積為
V′＝VN×n＋n，油膜面積S′＝8S，
由d＝V′S′，得d＝nV8NS(＋n).
答案：(1)見解析　(2)8S　(3)nV8NS(＋n)
3. 油酸酒精溶液的濃度為每1000 L油酸酒精溶液中有油酸
0.6 L，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 L，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
的形狀如圖實(shí)－8－4所示．若每一小方格的邊長為25 ，試問：
(1)這種估測方法是將每個(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________．圖實(shí)－8－4中油酸膜的面積為________2；每一滴油酸酒精
溶液中含有純油酸體積是________3；根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測出油酸分子的直徑
是________．(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過程中，在距水面約2 c的位置將一滴油酸酒精溶液滴入水面形
成油膜，實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到，油膜的面積會(huì)先擴(kuò)張后又收縮了一些，這是為什么呢？
請寫出你分析的原______________________________________________________
_______________________________________________________________________
______________________________________________________________________.
解析：油膜面積約占70小格，面積約為S＝70×25×25×10－6 2≈4.4×10－2 2，一滴油酸酒精溶液含有純油酸的體積為V＝150×0.61000×10－6 3＝1.2×10－11 3，油酸分子的直徑約等于油膜的厚度
d＝VS＝1.2×10－114.4×10－2 ≈2.7×10－10 .
答案：(1)球體　單分子　直徑　4.4×10－2
1．2×10－11　2.7×10－10
(2)主要有兩個(gè)原因：①水面受到落下油滴的沖擊，先陷下后又恢復(fù)水平，因此油膜的面積擴(kuò)張；②油酸酒精溶液中的酒精揮發(fā)，使液面收縮
4．在“用油膜法估測分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，已知一滴溶液中油酸的體積為V，配制的油酸溶液中純油酸與溶液體積之比為1∶500，1 L油酸溶液50滴，那么一滴溶液的體積是_______L，所以一滴溶液中油酸體積為V＝_______ c3.
若實(shí)驗(yàn)中測得的結(jié)果如下表所示，請根據(jù)所給數(shù)據(jù)填寫空白處的數(shù)值，并與公認(rèn)的油酸分子直徑值d0＝5.12×10－10作比較，并判斷此實(shí)驗(yàn)是否符合數(shù)量級的要求.
次數(shù)S(c2)d＝VS(10－7c)
d平均值
1538
2545
3563
解析：1滴溶液的體積V溶液＝150 L，
其中含油酸體積
V＝1500V溶液＝4×10－5c3，
據(jù)此算出3次測得的d值分別為
d1≈7 .43×10－8c，d2≈7.34×10－8 c，
d3≈7.10×10－8c，其平均值
d＝d1＋d2＋d33＝7.29×10－8c＝7.29×10－10，
這與公認(rèn)值的數(shù)量級相吻合，故本次估測數(shù)值符合數(shù)量級的要求．
答案：150　4×10－5　0.743　0.734　0.710　7.29×10－10 　符合
5．利用油膜法可以粗略測出阿伏加德羅常數(shù)，把密度ρ＝0.8×103 kg/3的某種油，用滴管滴出一滴在水面上形成油膜，已知這滴油的體積為V＝0.5×10－3 c3，形成的油膜面積為S＝0.7 2.油的摩爾質(zhì)量＝0.09 kg/ol.若把油膜看成是單分子層，每個(gè)油分子看成球形，只需要保留一位有效數(shù)字，那么：
(1)該油分子的直徑是多少？
(2)由以上數(shù)據(jù)可粗略測出阿伏加德羅常數(shù)NA的值是多少？(先列出計(jì)算式，再代入數(shù)據(jù)計(jì)算)
解析：(1)由d＝VS可得：
d＝0.5×10－3×10－60.7 ≈7×10－10
(2)每個(gè)油分子的體積V0＝16πd3
油的摩爾體積Vol＝ρ
假設(shè)油是由油分子緊密排列而成的，有：
NA＝VolV0＝6πρd3
代入數(shù)據(jù)可得NA≈6×1023 ol－1.
答案：(1)7×10－10 　(2)見解析


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