选考部分 选修3-3 实验八 用油膜法估测分子的大小
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1．“用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下：
A．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数(不足半个的舍 去，多于半个的算一个)，再根据方格的边长求出油膜的面积S.
B．将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在
浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上． C．用浅盘装入约2 cm深的水．
V
D．用公式d＝求出薄膜厚度，即油酸分子的大小．
S
E．根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V. (1)上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完全，请指出：
①____________________________________________________________________ ②___________________________________________________________________ (2)上述实验步骤的合理顺序是________．
解析：(1)①C步骤中，要在水面上均匀地撒上石膏粉或痱子粉．
②实验中，要有步骤F：用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数． (2)合理顺序为CFBAED 答案：(1)见解析 (2)CFBAED
2．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，现有按体积比为n∶m配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个盛有约2 cm深水的浅盘，一支滴管，一个量筒． 请补充下述估测分子大小的实验步骤：
(1)________________(需测量的物理量自己用字母表示．) (2)用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，等油酸薄膜稳定 后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图实－8－3所示．(已 知坐标纸上每个小方格面积为S，求油膜面积时半个以上方 格面积记为S，不足半个的舍去)则油膜面积为________． (3)估算油酸分子直径的表达式为d＝____________.
解析：(1)用滴管向量筒内加注N滴油酸酒精溶液，读其体积V. (2)利用补偿法，可查得面积为8S.
(3)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为
VnV′＝×，油膜面积S′＝8S，
Nm＋nV′nV由d＝，得d＝.
S′8NS(m＋n)
nV答案：(1)见解析 (2)8S (3)
8NS(m＋n)
3. 油酸酒精溶液的浓度为每1000 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－8－4所示．若每一小方格的边长为25 mm，试问： (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－8－4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______________________________________________________ _______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________. 解析：油膜面积约占70小格，面积约为S＝70×25×25×106 m2≈4.4×102 m2，
－
－
一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为V＝酸分子的直径约等于油膜的厚度 V1.2×10－10d＝＝ m. －2 m≈2.7×10S4.4×10答案：(1)球体 单分子 直径 4.4×102
－
－11
10.6－－
××106 m3＝1.2×1011 m3，油501000
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
4．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，已知一滴溶液中油酸的体积为V，配制的油酸溶液中纯油酸与溶液体积之比为1∶500，1 mL油酸溶液50滴，那么一滴溶液的体积是_______mL，所以一滴溶液中油酸体积为V＝_______ cm3.
若实验中测得的结果如下表所示，请根据所给数据填写空白处的数值，并与公认的油酸分子直径值d0＝5.12×10
－10
m作比较，并判断此实验是否符合数量级的要求.
次数 1 2 3 S(cm2) 538 545 563 V－d＝(107cm) S 1 mL， 50
d平均值 解析：1滴溶液的体积V溶液＝其中含油酸体积 V＝
1－
V溶液＝4×105cm3， 500
据此算出3次测得的d值分别为 d1≈7 .43×108cm，d2≈7.34×108 cm，
－
－
d3≈7.10×108cm，其平均值
－
d＝
d1＋d2＋d3－－
＝7.29×108cm＝7.29×1010m， 3
这与公认值的数量级相吻合，故本次估测数值符合数量级的要求． 答案：
1－－
4×105 0.743 0.734 0.710 7.29×1010 m 符合 50
5．利用油膜法可以粗略测出阿伏加德罗常数，把密度ρ＝0.8×103 kg/m3的某种油，用滴管滴出一滴在水面上形成油膜，已知这滴油的体积为V＝0.5×103 cm3，形成的油
－
膜面积为S＝0.7 m2.油的摩尔质量M＝0.09 kg/mol.若把油膜看成是单分子层，每个油分子看成球形，只需要保留一位有效数字，那么： (1)该油分子的直径是多少？
(2)由以上数据可粗略测出阿伏加德罗常数NA的值是多少？(先列出计算式，再代入数据计算)
V
解析：(1)由d＝S可得：
0.5×103×106－d＝ m≈7×1010 m
0.7
－
－
1
(2)每个油分子的体积V0＝πd3
6M
油的摩尔体积Vmol＝
ρ
假设油是由油分子紧密排列而成的，有： Vmol6MNA＝＝
V0πρd3代入数据可得NA≈6×1023 mol1.
－
答案：(1)7×10
－10
m (2)见解析