Question

19．在“用单分子油膜估测分子大小”实验中，
（1）某同学操作步骤如下：
①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液；
②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；
③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；
④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积．
改正其中的错误：应滴入N滴溶液，测出其体积；撒入痱子粉，再滴入油酸溶液（有两处）
（2）①现有按油酸与酒精的体积比为m：n 配制好的油酸酒精溶液，用滴管从量筒中取体积为V的该种溶液，让其自由滴出，全部滴完共N滴．把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面上展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示，已知坐标纸上每个小方格面积为S．根据以上数据可估算出油酸分子直径为d=$\frac{mV}{8NS（m+n）}$；
②若已知油酸的密度为ρ，阿佛加德罗常数为N_A，油酸的分子直径为d，则油酸的摩尔质量为$\frac{π{d}^{3}{N}_{A}ρ}{6}$．

Answer 1

分析 （1）通过量筒测出N滴油酸酒精溶液的体积，然后将此溶液1滴在有痱子粉的浅盘里的水面上，等待形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔描绘出油酸膜的形状，将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，按不足半个舍去，多于半个的算一个，统计出油酸薄膜的面积．则用此溶液的体积除以其的面积，恰好就是油酸分子的直径；
（2）①掌握估算油膜面积的方法：所围成的方格中，面积超过一半按一半算，小于一半的舍去；让一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜，
根据d=$\frac{V}{S}$ 估算出油膜厚度，即为分子直径；
②摩尔质量为1moL分子的质量之和，液体分子间隙忽略不计，故1moL分子的体积等于液体的体积．

解答 解：（1）
②要测出一滴油酸酒精溶液的体积，即在量筒中滴入N滴溶液，
测出其体积为V，则一滴该溶液的体积为V₁=$\frac{V}{n}$；
③为了使一滴油酸酒精溶液散开后界面比较清晰，要在水面上先撒上痱子粉．
（2）
①估算油膜面积时以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出8格，则油酸薄膜面积为8S；
一滴溶液中纯油酸的体积为：V₀=$\frac{\frac{m}{m+n}V}{N}$=$\frac{mV}{（m+n）N}$；
故分子直接：d=$\frac{{V}_{0}}{8S}$=$\frac{mV}{8NS（m+n）}$；
②油酸的分子直径为d，故油酸分子的体积为：V₀=$\frac{1}{6}$πd³；
油酸的摩尔体积为：V=N_AV₀；
故油酸的摩尔质量为：M=ρV=ρN_AV₀=$\frac{π{d}^{3}{N}_{A}ρ}{6}$；
故答案为：（1）应滴入N滴溶液，测出其体积；撒入痱子粉，再滴入油酸溶液；
      （2）①$\frac{mV}{8NS（m+n）}$；②$\frac{π{d}^{3}{N}_{A}ρ}{6}$．

点评 掌握该实验的原理是解决问题的关键，该实验中以油酸分子呈球型分布在水面上，且一个挨一个，从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度，从而求出分子直径．