Question

3．在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中，用到器材有：浓度为0.05%（体积分数）的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1mL的量筒、盛有适量清水的45×50cm²浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸．实验步骤如下：
①用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1mL油酸酒精溶液时的滴数N；
②将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，从低处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止，记下滴入的滴数n；
③将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上；
④将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位，数轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积S cm²．
（1）从微观角度看，步骤②中“直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止”是指使形成油膜为单分子层油膜；
（2）步骤④数轮廓内正方形的个数时，对于轮廓边缘的正方形，甲同学的处理方法是达到或超过半格的算一格，未达半格的舍弃，乙同学的处理方法是用目测的方法合并若干个总面积近似一格的未满格，算为一格．按实验规范采用的做法；
（3）用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的直径是$\frac{0.05%•n}{NS}$（单位：cm）．

Answer 1

分析 （1）本实验的原理是让油酸酒精溶液在水面上充分扩散，形成单分子油膜，记下滴入的滴数n．要将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油滴薄膜的形状画在玻璃板上，再将画有油酸薄膜的玻璃板放在坐标纸上计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积S．
（2）计算油膜的面积的方法是达到或超过半格的算一格，未达半格的舍弃．
（3）油膜法测分子直径需要测出油膜的面积，求出油膜的体积，然后求出油膜的厚度，即油分子的直径．

解答 解：（1）在“用油膜法估测分子的大小”实验中，我们的实验依据是：①油膜是呈单分子分布的；②把油酸分子看成球形；③分子之间没有空隙，所以步骤②中“直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止”是指使形成的油膜为单分子层油膜．
（2）计算油膜的面积的方法是达到或超过半格的算一格，未达半格的舍弃，不能使用目测的方法合并若干个总面积．所以甲同学是正确的；
（3）每一滴油溶液的体积是 $\frac{1}{N}$mL，纯油酸的体积为：V=0.05%×$\frac{1}{N}$ml，
油膜的厚度，即油分子的直径为：d=$\frac{V}{S}=\frac{0.05%•n}{NS}$cm
故答案为：（1）单分子层油膜；（2）甲同学；（3）$\frac{0.05%•n}{NS}$

点评 用油膜法测分子直径时，要注意求出滴入水中的纯油的体积，不是求出油溶液的体积．以油酸分子呈球型分布在水面上，且一个靠着一个，从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度．