Question

20．油酸酒精溶液的濃度為每1 000mL油酸酒精溶液中有油酸0.6mL，現(xiàn)用滴管向量筒內(nèi)滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液體積增加了1mL，若把一滴這樣的油酸酒精溶液滴入足夠大盛水的淺盤中，由于酒精溶于水，油酸在水面展開(kāi)，穩(wěn)定后形成的純油膜的形狀如圖所示．若每一個(gè)小方格的邊長(zhǎng)為25mm，試問(wèn)：
（1）這種估測(cè)方法是將每個(gè)油酸分子視為球體模型，根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測(cè)出油酸分子的直徑是2.7×10^-10 m．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（2）在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，在距水面約2cm的位置將一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到，油膜的面積會(huì)先擴(kuò)張后又收縮了一些，這是為什么？請(qǐng)分析寫出原因：①油酸分子是極性分子，遇水后迅速展開(kāi)成油酸單分子膜，在此過(guò)程中油膜面積會(huì)擴(kuò)張；②油酸酒精溶液中的酒精揮發(fā)，使液面收縮．

Answer 1

分析 （1）掌握該實(shí)驗(yàn)的原理是解決問(wèn)題的關(guān)鍵，該實(shí)驗(yàn)中以油酸分子呈球型分布在水面上，且一個(gè)挨一個(gè)，從而可以由體積與面積相除求出油膜的厚度，從而求出分子直徑，不滿足半格，則去除，超過(guò)半格，當(dāng)作一格來(lái)處理，從而求得面積．
（2）油酸酒精溶液中的酒精容易揮發(fā)，使液面收縮．

解答 解：（1）這種估測(cè)方法是將每個(gè)分子視為球體模型，讓油酸盡可能地在水面上散開(kāi)，則形成的油膜可視為單分子油膜，這層油膜的厚度可視為油分子的直徑．
油膜的面積可從方格紙上得到，所圍成的方格中，面積超過(guò)一半按一半算，小于一半的舍去，圖中共有70個(gè)方格，
故油膜面積為：S=70×25mm×25mm=42500mm²=4.4×10^-2m²
每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸體積是：V=$\frac{1}{50}$×10^-6×$\frac{6}{1{0}^{4}}$ m³=1.2×10^-11m³
油酸分子的直徑：d=$\frac{V}{S}$=$\frac{1.2×1{0}^{-11}}{4.4×1{0}^{-2}}$=2.73×10^-10m
題要求保留2個(gè)有效數(shù)字，所以油酸分子的直徑為：2.7×10^-10m．
（2）油膜收縮的主要原因：：①水面受到落下油滴的沖擊，先陷下后又恢復(fù)水平，因此油膜的面積擴(kuò)張�、谟退峋凭�溶液中的酒精揮發(fā)，使液面收縮．
故答案為：（1）球體，2.7×10^-10；（2）①油酸分子是極性分子，遇水后迅速展開(kāi)成油酸單分子膜，在此過(guò)程中油膜面積會(huì)擴(kuò)張；②油酸酒精溶液中的酒精揮發(fā)，使液面收縮．

點(diǎn)評(píng) 在油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)中，讓一定體積的純油酸滴在水面上形成單分子油膜，估算出油膜面積，從而求出分子直徑，關(guān)鍵掌握估算油膜面積的方法和求純油酸體積的方法，注意保留有效數(shù)字．解答本題關(guān)鍵要建立這樣的模型：油酸分子呈球型分布在水面上，且一個(gè)挨一個(gè)，再分析誤差的大小．