Question

17．在“用油膜法估測分子的大小”實驗中，實驗方法及步驟如下：
①向體積V_油=1mL油酸中加酒精，直至總量達到V_總=1000mL；
②用注射器吸�、僦杏退峋凭�溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，當滴入n=50滴時，測得其體積恰好是V₀=1mL；
③先往邊長30-40cm的淺盤里倒入2cm深的水，然后將痱子粉均勻地撒在水面上；
④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸在水面上盡可能散開，將事先準備好的帶方格的塑料蓋板放在淺盤上，并在塑料蓋板上描下油酸膜的形狀；
⑤描出的輪廓如圖所示，已知每個小正方形的邊長l=2cm，數出輪廓范圍內正方形的個數，可以算出油酸膜的面積S；
⑥結合以上數據，可計算得到油酸分子的直徑D．
根據以上信息，回答下列問題（本題均保留一位有效數字）
（1）步驟④中要讓油膜盡可能散開的原因是讓油膜在水平面上形成單分子油膜；；
（2）油酸膜的面積S是$3×1{0}_{\;}^{-2}$m²；
（3）油酸分子的直徑D是$7×1{0}_{\;}^{-10}$m．

Answer 1

分析 了解實驗的具體操作，明確痱子粉或石膏粉的作用；
（1）讓油在水面上盡可能散開，形成單分子油膜．
（2）根據濃度按比例算出純油酸的體積；
（3）根據所畫出的油膜面積輪廓，在所圍成的小正方形中不足半個舍去，多于半個的算一個，統計出油酸薄膜的面積．則用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．

解答 解：在該實驗中，由于油酸薄膜的邊緣在水中不易觀察和畫出，因此淺盤中倒入水后，將痱子粉或石膏粉均勻撒在水面上，以便于操作．
（1）實驗中要讓油膜盡可能散開，目的是形成單分子油膜層．
（2）由圖示可知，由于每格邊長為2cm，則每一格就是$4c{m}_{\;}^{2}$，估算油膜面積以超過半格以一格計算，小于半格就舍去的原則，
估算，73格．則油酸薄膜面積$S=73×4c{m}_{\;}^{2}=292c{m}_{\;}^{2}$$≈3×1{0}_{\;}^{-2}{m}_{\;}^{2}$
（3）1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積$V′=\frac{1}{50}×\frac{1}{1000}=2×1{0}_{\;}^{-5}mL$
油酸分子的直徑$d=\frac{V′}{S}=\frac{2×1{0}_{\;}^{-5}×1{0}_{\;}^{-6}{m}_{\;}^{3}}{3×1{0}_{\;}^{-2}}=7×1{0}_{\;}^{-10}m$
故答案為：（1）讓油膜在水平面上形成單分子油膜；（2）$3×1{0}_{\;}^{-2}$      （3）$7×1{0}_{\;}^{-10}$

點評 油酸分子在水面上以球模型一個靠一個排列的，且估算油膜面積以超過半格以一格計算，小于半格就舍去的原則．