Question

3．因研究石墨烯而獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎之后，安德烈•海姆進(jìn)而研究氧化石墨烯薄膜并獲得新進(jìn)展．為探究氧化石墨烯薄膜的物理特性，他進(jìn)行了這樣一組實驗，如圖所示：

①將氧化石墨烯薄膜覆蓋在有刻度的空燒杯口上，如圖①測得總質(zhì)量m₁；
②將薄膜揭開，向燒杯內(nèi)倒入酒精與水的混合物，蓋緊薄膜，如圖②測得其總質(zhì)量m₂；
③一個月后，檢查發(fā)現(xiàn)薄膜覆蓋緊密完好，燒杯內(nèi)液體體積明顯減小，如圖③測得此時總質(zhì)量m₃；
④以后，燒杯內(nèi)液體體積保持不變．已知ρ_酒精=0.8×10³kg/m³，問：
（1）一個月后，燒杯內(nèi)剩余的液體密度是多少？是何種物質(zhì)？
（2）實驗說明氧化石墨烯薄膜具有怎樣的物理特性？（寫出兩點即可）
（3）混合前原有水的體積是多少？小明和小張分別用不同的方法求解，哪個正確？為什么？
說明：圖②中液體體積為V₂．圖③中液體體積為V₃
小明的方法：m_水=m₂-m₃=57.4g-31.4g=26g
V_水=$\frac{{m}_{水}}{{ρ}_{水}}$=26g/（1g/cm³）=26cm³=26mL
小張的方法：V_水=V₂-V₃=38mL-14mL=24mL．

Answer 1

分析 （1）由圖知，剩余液體的體積和質(zhì)量，利用公式ρ=$\frac{m}{V}$得到其密度，根據(jù)對物質(zhì)密度的掌握判斷液體的種類；
（2）根據(jù)密封的液體種類和密封過程中質(zhì)量的變化情況總結(jié)．
（3）從分子間有空隙這一角度分析小明和小張的解法．

解答 解：
（1）由圖知，剩余液體的體積為V=14cm³，質(zhì)量為m=31.4g-20.2g=11.2g，
液體的密度為ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{11.2g}{14c{m}^{3}}$=0.8g/cm³=0.8×10³kg/m³，比較可知，此液體是酒精．
（2）已知密封的是水和酒精的混合物，一個月后，液體體積明顯減小，計算結(jié)果表明，剩余液體都是酒精，據(jù)此可以得到：
①氧化石墨烯薄膜具有較好的透水性，燒杯內(nèi)部的水全部蒸發(fā)；
②氧化石墨烯薄膜具有良好的密封性，水雖然蒸發(fā)了，但酒精的質(zhì)量沒有變化．
（3）因為分子間有空隙，所以酒精和水混合后總體積會變少，但總質(zhì)量不變，因此小明的解法正確．
答：（1）剩余液體的密度是0.8×10³ kg/m³，此液體是酒精．
（2）①有較好的透水性；②有良好的密封性．
（3）小明的解法正確，因為分子間有空隙，所以酒精和水混合后總體積會變少，但總質(zhì)量不變．

點評 此題考查的是密度知識的應(yīng)用，通過計算判斷物質(zhì)種類進(jìn)一步得到新材料的特點，是解決此題的難點．