Question

【题目】因研究石墨烯而获得诺贝尔物理学奖之后，安德烈·海姆进而研究氧化石墨烯薄膜并获得新进展．为探究氧化石墨烯薄膜的物理特性，他进行了这样一组实验，如图所示：

①将氧化石墨烯薄膜覆盖在有刻度的空烧杯口上，测得总质量m1；

②将薄膜揭开，向烧杯内倒入酒精与水的混合液，盖紧薄膜，测得其总质量m2；

③一个月后发现薄膜覆盖紧密完好，烧杯内液体体积明显减小，测得此时总质量m3；

④以后，烧杯内液体体积保持不变．

已知ρ酒精＝0.8×103kg/m3，问：

（1）刚倒入时，酒精和水的混合液的密度是多少（计算结果保留2位小数）？要让酒精和水的混合液的密度变大，需向混合液中加水还是酒精？

（2）一个月后，烧杯内剩余的液体密度是多少？是何种物质？

（3）实验说明氧化石墨烯薄膜具有怎样的物理特性？（写出二点即可）

Answer 1

【答案】（1）0.98g/cm3 （2）加水（3）0.8g/cm3 （4） 酒精 （5）有良好的透水性（水能透过氧化石墨烯薄膜）；对酒精有良好的密封性（酒精不能透过氧化石墨烯薄膜）；氧化石墨烯薄膜分子间有空隙等

【解析】

(1) 由图知,刚倒入时，混合液的体积和质量, 利用密度公式得到其密度,若要混合液密度增大，需加入密度较大的液体；

(2)由图知,剩余液体的体积和质量,利用密度公式得到其密度,根据对物质密度的掌握判断液体的种类;

(3)根据密封的液体种类和密封过程中质量的变化情况总结.

（1）由图知, 刚倒入时，混合液的体积的体积为V=38cm3,质量为：m=m2m1=57.4g20.2g=37.2g；液体的密度为==0.98g/cm3, 要让酒精和水的混合液的密度变大，需向混合液中加入密度较大的水.

(2)由图知,剩余液体的体积为=14cm3,质量为= m3m1=31.4g20.2g=11.2g

液体的密度为==0.8g/cm3,比较知,此液体是酒精.

(3)已知密封的是水和酒精的混合物,一个月后,液体体积明显减小,计算结果表明,剩余液体都是酒精,据此可以得到:氧化石墨烯薄膜具有较好的透水性,烧杯内部的水全部蒸发;氧化石墨烯薄膜具有良好的密封性,水虽然蒸发了,但酒精的质量没有变化. 氧化石墨烯薄膜分子间有空隙等。