Question

3．在用油膜法估測(cè)油酸分子的大小的實(shí)驗(yàn)中，用到器材有：濃度為0.05%（體積分?jǐn)?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(pán)、痱子粉、橡皮頭滴管、玻璃板、彩筆、坐標(biāo)紙．實(shí)驗(yàn)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(shí)的滴數(shù)N；
②將痱子粉均勻地撒在淺盤(pán)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(pán)上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫(huà)在玻璃板上；
④將畫(huà)有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)為1cm的正方形為單位，數(shù)輪廓內(nèi)正方形的個(gè)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(gè)數(shù)時(shí)，對(duì)于輪廓邊緣的正方形，甲同學(xué)的處理方法是達(dá)到或超過(guò)半格的算一格，未達(dá)半格的舍棄，乙同學(xué)的處理方法是用目測(cè)的方法合并若干個(gè)總面積近似一格的未滿格，算為一格．按實(shí)驗(yàn)規(guī)范采用的做法；
（3）用已給的和測(cè)得的物理量表示單個(gè)油酸分子的直徑是$\frac{0.05%•n}{NS}$（單位：cm）．

Answer 1

分析 （1）本實(shí)驗(yàn)的原理是讓油酸酒精溶液在水面上充分?jǐn)U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(pán)上，用彩筆將油滴薄膜的形狀畫(huà)在玻璃板上，再將畫(huà)有油酸薄膜的玻璃板放在坐標(biāo)紙上計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，算出油酸薄膜的面積S．
（2）計(jì)算油膜的面積的方法是達(dá)到或超過(guò)半格的算一格，未達(dá)半格的舍棄．
（3）油膜法測(cè)分子直徑需要測(cè)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(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，我們的實(shí)驗(yàn)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(méi)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(jì)算油膜的面積的方法是達(dá)到或超過(guò)半格的算一格，未達(dá)半格的舍棄，不能使用目測(cè)的方法合并若干個(gè)總面積．所以甲同學(xué)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(xué)；（3）$\frac{0.05%•n}{NS}$

點(diǎn)評(píng) 用油膜法測(cè)分子直徑時(shí)，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(gè)靠著一個(gè)，從而可以由體積與面積相除求出油膜的厚度．