Question

【題目】因研究石墨烯而獲得諾貝爾物理學獎之后，安德烈·海姆進而研究氧化石墨烯薄膜并獲得新進展．為探究氧化石墨烯薄膜的物理特性，他進行了這樣一組實驗，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，測得總質量m1；

②將薄膜揭開，向燒杯內倒入酒精與水的混合液，蓋緊薄膜，測得其總質量m2；

③一個月后發(fā)現薄膜覆蓋緊密完好，燒杯內液體體積明顯減小，測得此時總質量m3；

④以后，燒杯內液體體積保持不變．

已知ρ酒精＝0.8×103kg/m3，問：

（1）剛倒入時，酒精和水的混合液的密度是多少（計算結果保留2位小數）？要讓酒精和水的混合液的密度變大，需向混合液中加水還是酒精？

（2）一個月后，燒杯內剩余的液體密度是多少？是何種物質？

（3）實驗說明氧化石墨烯薄膜具有怎樣的物理特性？（寫出二點即可）

Answer 1

【答案】（1）0.98g/cm3 （2）加水（3）0.8g/cm3 （4） 酒精 （5）有良好的透水性（水能透過氧化石墨烯薄膜）；對酒精有良好的密封性（酒精不能透過氧化石墨烯薄膜）；氧化石墨烯薄膜分子間有空隙等

【解析】

(1) 由圖知,剛倒入時，混合液的體積和質量, 利用密度公式得到其密度,若要混合液密度增大，需加入密度較大的液體；

(2)由圖知,剩余液體的體積和質量,利用密度公式得到其密度,根據對物質密度的掌握判斷液體的種類;

(3)根據密封的液體種類和密封過程中質量的變化情況總結.

（1）由圖知, 剛倒入時，混合液的體積的體積為V=38cm3,質量為：m=m2m1=57.4g20.2g=37.2g；液體的密度為==0.98g/cm3, 要讓酒精和水的混合液的密度變大，需向混合液中加入密度較大的水.

(2)由圖知,剩余液體的體積為=14cm3,質量為= m3m1=31.4g20.2g=11.2g

液體的密度為==0.8g/cm3,比較知,此液體是酒精.

(3)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,計算結果表明,剩余液體都是酒精,據此可以得到:氧化石墨烯薄膜具有較好的透水性,燒杯內部的水全部蒸發(fā);氧化石墨烯薄膜具有良好的密封性,水雖然蒸發(fā)了,但酒精的質量沒有變化. 氧化石墨烯薄膜分子間有空隙等。