Question

20．在“用油膜法估測(cè)分子大小”的實(shí)驗(yàn)中，油酸酒精溶液的濃度為每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.5mL，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1mL，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)定后形成的油膜形狀如圖所示，若每一小方格的邊長為25mm，回答下列問題：
（1）這種估測(cè)方法是將每個(gè)油酸分子視為球形模型，讓油酸盡可能地在水面上散開形成油膜，這層油膜的厚度可視為油酸分子直徑，由題中相關(guān)信息可估測(cè)出油酸分子的直徑是2×10^-10m（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）．
（2）實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)有下列操作，其中正確的是C．
A．在距水面約10cm的位置滴入油酸酒精溶液
B．為便于油酸擴(kuò)散形成油膜，可多滴幾滴油酸酒精溶液
C．實(shí)驗(yàn)前將盛水盤用洗滌劑清洗并用清水沖洗干凈
D．順著盤壁滴入油酸酒精溶液，以免對(duì)痱子粉膜造成沖擊．

Answer 1

分析 （1）掌握該實(shí)驗(yàn)的原理是解決問題的關(guān)鍵，該實(shí)驗(yàn)中以油酸分子呈球型分布在水面上，且一個(gè)挨一個(gè)，從而可以由體積與面積相除求出油膜的厚度，從而求出分子直徑，不滿足半格，則去除，超過半格，當(dāng)作一格來處理，從而求得面積．
（2）明確用“油膜法”估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)原理：認(rèn)為油酸分子是緊密排列的，而且形成的油膜為單分子油膜，然后用每滴油酸酒精溶液所含油酸體積除以油膜面積得出的油膜面積厚度即為油酸分子直徑．

解答 解：（1）這種估測(cè)方法是將每個(gè)分子視為球體模型，讓油酸盡可能地在水面上散開，則形成的油膜可視為單分子油膜，這層油膜的厚度可視為油分子的直徑．
油膜的面積可從方格紙上得到，所圍成的方格中，面積超過一半按一半算，小于一半的舍去，圖中共有68個(gè)方格，
故油膜面積為：S=68×25mm×25mm=42500mm²=4.3×10^-2m²
每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸體積是：V=$\frac{1}{50}$×10^-6×$\frac{0.5}{1000}$m³=1.0×10^-11m³
油酸分子的直徑：d=$\frac{V}{S}$=$\frac{1.0×1{0}^{-11}}{4.3×1{0}^{-2}}$≈2.33×10^-10m
題要求保留1個(gè)有效數(shù)字，所以油酸分子的直徑為：2×10^-10m．
（2）A、距離水面高度太高，故A錯(cuò)誤；
B、多滴幾滴油酸酒精溶液，不便于擴(kuò)散，故B錯(cuò)誤；
C、用洗滌劑清洗并用清水沖洗干凈，防止油酸不真實(shí)，故C正確；
D、實(shí)驗(yàn)中滴入時(shí)，在中央滴入油酸酒精溶液，故D錯(cuò)誤．
故答案為：（1）油酸分子直徑；2×10^-10；（2）C．

點(diǎn)評(píng) 在油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)中，讓一定體積的純油酸滴在水面上形成單分子油膜，估算出油膜面積，從而求出分子直徑，關(guān)鍵掌握估算油膜面積的方法和求純油酸體積的方法，注意保留有效數(shù)字．解答本題關(guān)鍵要建立這樣的模型：油酸分子呈球型分布在水面上，且一個(gè)挨一個(gè)，再分析誤差的大小．