Question

14．在“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，有下列實驗步驟：
①往邊長約40cm的淺盤里倒入約2cm深的水，水面穩(wěn)定后將適量痱子粉均勻撒在水面上．
②用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)定．
③將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標紙上，計算出油膜的面積，根據油酸的體積和面積計算出油酸分子直徑的大小．
④用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內每增加一定體積時的滴數，由此計算出一滴油酸酒精溶液的體積．
⑤將玻璃板放在淺盤上，然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上．
（1）上述步驟中，正確的順序是④①②⑤③．（填寫步驟前面的數字）
（2）用油膜法估測分子直徑的實驗中做了哪些科學的近似AB
A．把在水面上盡可能擴散開的油膜視為單分子油膜
B．把形成油膜的分子看做緊密排列的球形分子
C．將油膜視為單分子油膜，但需要考慮分子間隙
D．將油酸分子視為立方體模型
（3）某同學在做“用油膜法估測分子大小”實驗中，取用的油酸酒精溶液的濃度為每10⁴mL溶液中有純油酸6mL，用注射器測得1mL上述溶液有液滴50滴，把1滴該溶液滴入盛水的
淺盤里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描出油酸的輪廓，隨后把玻璃板放在坐標紙上，其形狀如圖所示，坐標紙中正方形小方格的邊長為20mm．由此可以，每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積為1.2×10^-5mL；按以上實驗數據估測出油酸分子的直徑是5×10^-10m．（此空結果保留一位有效數字）

Answer 1

分析 （1）將配制好的油酸酒精溶液，通過量筒測出1滴此溶液的體積．然后將1滴此溶液滴在有痱子粉的淺盤里的水面上，等待形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆描繪出油酸膜的形狀，將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，按不足半個舍去，多于半個的算一個，統計出油酸薄膜的面積．
（2）用1滴此溶液的體積除以1滴此溶液的面積，恰好就是油酸分子的直徑．
（3）明確“用油膜法估測分子的大小”的實驗原理：油酸以單分子呈球型分布在水面上，且一個挨一個，從而由油酸的體積與油膜的面積相除求出油膜的厚度，即可正確解答．

解答 解：（1）“油膜法估測油酸分子的大小”實驗步驟為：
配制酒精油酸溶液（教師完成，記下配制比例）→測定一滴酒精油酸溶液的體積v=$\frac{V}{N}$ （題中的④）→準備淺水盤（①）→形成油膜（②）→描繪油膜邊緣（⑤）→測量油膜面積（③）→計算分子直徑（③），故正確順序為：④①②⑤③；
（2）在“用油膜法估測分子的大小”實驗中，做這樣的近似：
①油膜是呈單分子分布的；②把油酸分子看成球形；③分子之間沒有空隙，緊密排列；故AB正確，CD錯誤；
（3）
計算步驟：先計算一滴油酸酒精溶液中油酸的體積=一滴酒精油酸溶液的體積×配制比例
V₀=$\frac{6}{1{0}^{4}}×\frac{1}{50}$=1.2×10^-5mL，
再計算油膜面積，最后計算分子直徑d=$\frac{{V}_{0}}{S}$=$\frac{1.2×1{0}^{-5}×1{0}^{-6}}{60×20×20×1{0}^{-6}}$=5×10^-10m．
故答案為：④①②⑤③； AB；  1.2×10^-5；5×10^-10．

點評 本題是以油酸分子呈球型分布在水面上，且一個靠著一個，分子之間無間隙，油膜為單層分子，從而可以由體積與面積相除求出油膜的厚度．