Question

3．在用油膜法估測油酸分子的大小的實驗中，用到器材有：濃度為0.05%（體積分數(shù)）的油酸酒精溶液、最小刻度為0.1mL的量筒、盛有適量清水的45×50cm²淺盤、痱子粉、橡皮頭滴管、玻璃板、彩筆、坐標紙．實驗步驟如下：
①用滴管將濃度為0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下滴入1mL油酸酒精溶液時的滴數(shù)N；
②將痱子粉均勻地撒在淺盤內(nèi)水面上，用滴管吸取濃度為0.05%的油酸酒精溶液，從低處向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足夠大的面積又不與器壁接觸為止，記下滴入的滴數(shù)n；
③將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上；
④將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，以坐標紙上邊長為1cm的正方形為單位，數(shù)輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)，算出油酸薄膜的面積S cm²．
（1）從微觀角度看，步驟②中“直到油酸薄膜有足夠大的面積又不與器壁接觸為止”是指使形成油膜為單分子層油膜；
（2）步驟④數(shù)輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)時，對于輪廓邊緣的正方形，甲同學的處理方法是達到或超過半格的算一格，未達半格的舍棄，乙同學的處理方法是用目測的方法合并若干個總面積近似一格的未滿格，算為一格．按實驗規(guī)范采用的做法；
（3）用已給的和測得的物理量表示單個油酸分子的直徑是$\frac{0.05%•n}{NS}$（單位：cm）．

Answer 1

分析 （1）本實驗的原理是讓油酸酒精溶液在水面上充分擴散，形成單分子油膜，記下滴入的滴數(shù)n．要將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將油滴薄膜的形狀畫在玻璃板上，再將畫有油酸薄膜的玻璃板放在坐標紙上計算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)，算出油酸薄膜的面積S．
（2）計算油膜的面積的方法是達到或超過半格的算一格，未達半格的舍棄．
（3）油膜法測分子直徑需要測出油膜的面積，求出油膜的體積，然后求出油膜的厚度，即油分子的直徑．

解答 解：（1）在“用油膜法估測分子的大小”實驗中，我們的實驗依據(jù)是：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，所以步驟②中“直到油酸薄膜有足夠大的面積又不與器壁接觸為止”是指使形成的油膜為單分子層油膜．
（2）計算油膜的面積的方法是達到或超過半格的算一格，未達半格的舍棄，不能使用目測的方法合并若干個總面積．所以甲同學是正確的；
（3）每一滴油溶液的體積是 $\frac{1}{N}$mL，純油酸的體積為：V=0.05%×$\frac{1}{N}$ml，
油膜的厚度，即油分子的直徑為：d=$\frac{V}{S}=\frac{0.05%•n}{NS}$cm
故答案為：（1）單分子層油膜；（2）甲同學；（3）$\frac{0.05%•n}{NS}$

點評 用油膜法測分子直徑時，要注意求出滴入水中的純油的體積，不是求出油溶液的體積．以油酸分子呈球型分布在水面上，且一個靠著一個，從而可以由體積與面積相除求出油膜的厚度．