物理化学表面及胶体习题

界面与胶体化学习题课

（一） 界面与胶体化学主要公式

1． 表面张力（表面自由能）

B n P T A

G ,,)(??=γ（单位 N/m,J/m 2） 2． 弯曲表面下的附加压力（Young-Laplace ）

gh R

P s ργ?==2 （R 为曲率半径，?ρ为弯曲表面两边的物质密度差） （肥皂泡R

P s γ4=） 毛细管中g

R g R h ????=???=ρθγργcos 22，（R 毛细管半径，θ接触角） 3． 弯曲表面下的蒸气压（Kelvin ）

)11(2ln 1

212R R M P P RT -?=ργ (小液滴，大液滴，土壤中的毛细管吸附水，不同粒度物质的溶解度)

4． 吸附等温式Langmuir ，BET 等（注意使用条件）：

5． 吉布斯表面吸附等温式：da

d RT a γ?-=Γ （讨论正、负吸附） 6． 接触角：0<θ<90o 固体被液体润湿；

θ>90o 固体不为液体润湿。

7． 胶体中沉降平衡时粒子随高度分布公式：

)()(3

4ln 120312X X N g r N N RT -??--=介质粒子ρρπ 8． Rayleigh 散射公式：散射光强度与入射光波长的四次方成

反比例。

胶团构造：（AgI ） [(AgI)m ·nI -,(n-x)K +]x-·xK +

胶核，胶粒，胶团，双电层，电泳，电渗，流动电势，沉降电

势。

（二） 习题

1. 293K 时，把半径为1.0mm 的水滴分散成半径为1.0μm 的小液滴，

试计算（已知293K 时水的表面Gibbs 自由能为0.07288J/m 2）:

(1)表面积是原来的多少倍？

(2) 表面Gibbs 自由能增加多少？

（3）完成该变化时环境至少需做多少功？

答：（1）1000； （2）A G ??=?γ=9.145×10-4J

（3）Wf =9.145×10-4J

6. 在298K 和101.325kPa 压力下，将直径为1.0μm 的毛细管插入水中，

问需在管内加多大压力才能防止水上升？若不加压力，水面上升，平

衡时管内液面上升多高？（已知298K 时水的表面张力为0.072N/m ，

水密度为1000kg/m 3,设接触角为0度，重力加速度g 为9.8m/s 2） 答：gh R

P s ργ?==2，Ps=288kPa ，h=29.39m

8. 已知在298K ，平面水的饱和蒸汽压为3168Pa ，求在相同温度下，

半径为3nm 的小液滴的饱和蒸汽压，已知298K 时水的表面张力为

0.072N/m ，水密度为1000kg/m 3,水的摩尔质量为18g/mol ）

答; )11(2ln 1

212R R M P P RT -?=ργ主要密度，摩尔质量单位 得到P2=4489.7pa

10. 水蒸气骤冷会发生过饱和现象，在夏天的乌云中，用飞机撒干冰

微粒，使气温骤降至293K ，水汽的过饱和度（P/Ps ）达4。已知在293K

时水的表面张力为0.07288N/m ，水密度为997kg/m 3,试计算：（1）在此

时开始形成雨滴的半径。（2）每滴所含水的分子数。

答：（1）)11(2ln 1

212R R M P P RT -?=ργ （P1为Ps ，R1＝∞）求得R2＝7.79×10－10m ；（2）66343=??=L M

R N ρπ

胶体：

1．在碱性溶液中用HCHO还原HAuCl4制备金溶胶，反应可以表示为HAuCl4＋5NaOH→Na AuO2＋4NaCl+3H2O

2Na AuO2＋3HCHO＋NaOH→2Au+3HCOONa+2H2O;

Na AuO2稳定剂，写出胶团结构式，标出胶核、胶粒和胶团。

答：[(Au)m·n AuO2-·(n-x)Na+]x-·xNa+

16.已知在二氧化硅溶胶的形成过程中，存在下列反应：

SiO

2+H

2

O→H

2

SiO

3

→ SiO

3

2- +2H+

(1)写出胶团的结构式。(2) 溶胶电泳方向

(3)溶胶中分别加入NaCl ，MgCl2，K3PO4时，哪种物质的聚沉值最小？答：（1）[(SiO2)m·n SiO32-·2(n-x)H+]2x-·2xH+

(2) 溶胶电泳方向胶粒带负电，向正极方向运动。

(3) MgCl2聚沉值最小

补充：

1 用As2O3与略过量的H2S制成As2S3溶胶，试写出胶团表达式。用FeCl3在热水中水解制备Fe(OH)3溶胶，试写出胶团的结构式。

答：[(As2S3)m·n HS-·(n-x)H+]x-·xH+

{[(Fe(OH)3)]m·n FeO+·(n-x)Cl-]x-·xCl-

2 等体积的0.08mol/dm3NaBr溶液和0.10mol/dm3AgNO3溶液混合制备AgBr溶胶，分别加入相同浓度的下述电解质溶液，其聚沉能力的大小顺序？( D> B> C> A)

(A) KCl (B)Na2SO4(C)MgSO4(D)Na3PO4

3 一个烧杯中，盛有某种溶胶 20×10-6 m 3

，如使其聚沉，至少需浓度为1000 mol ·m -3的 NaCl 溶液 20×10-6m 3, 或浓度为1 mol ·m -3

的 Na 2SO 4溶液100×10-6 m 3，由这些数据得出的结论是 ：( c )

(A) 溶胶带正电，NaCl 的聚沉值比 Na 2SO 4的聚沉值小

(B) 溶胶带负电，NaCl 的聚沉值比 Na 2SO 4的聚沉值大

(C) 溶胶带正电，NaCl 的聚沉值比 Na 2SO 4的聚沉值大

(D) 溶胶带正电，NaCl 的聚沉能力比 Na 2SO 4的聚沉能力强

4 液体的表面自由能 γ 可以表示为： ( c )

(A) （?H /?A ）T p n i ,, (B) （?F /?A ）T p n i ,,

(C) （?U /?A ）S V n i ,, (D) （?G /?A ）T V n i ,,

5. 下列说法中不正确的是： ( c )

(A) 生成的新鲜液面都有表面张力

(B) 平面液体没有附加压力

(C) 弯曲液面的表面张力的方向指向曲率中心

(D) 弯曲液面的附加压力指向曲率中心

6. 微小晶体与普通晶体相比较，哪一种性质不正确？ ( d )

(A) 微小晶体的饱和蒸气压大 (B) 微小晶体的溶解度大

(C) 微小晶体的熔点较低 (D) 微小晶体的溶解度较小

7．液滴的半径越小，饱和蒸气压越大，液体中的气泡半径越小，气泡内液体的饱和蒸气压越小。

8. 用大小不同的CaCO 3（s ）颗粒做热分解实验，在相同温度下，哪些

晶粒分解压大？答：小颗粒

原因：)()()(32CaCO G CO G CaO G G m f m f m f m r θθθθ?-?+?=?

θ

θp m r K RT G ln -=?，

9. 同温度下，同一液体，随表面曲率半径不同具有不同的饱和蒸气压，

若以P 平、P 凹、P 凸分别表示平面、凹面和凸面液体上的饱和蒸气压，

三者关系P 凹

10. 把大小不等的液滴封在一个玻璃罩能，隔相当长时间后，会发生

什么现象：小液滴消失，大液滴增大。

11．加入表面活性剂，使液体的表面张力降低，表面层表面活性剂的浓度一定大于它在体相中的浓度。

12．润湿液体在毛细管中上升的高度与毛细管内径成反比例，与液体的表面张力成正比例。

13．在毛细管中分别装有两种不同液体，一种能润湿管壁，另外一种不能润湿。水平放置时，当在毛细管一端加热时，液体向何方移动？

原因？（左右）（温度升高时，纯液体的表面张力下降）

14．在三通塞两端涂上肥皂液，关闭右端，在左端吹一大泡，关闭左端，在右端吹一小泡，然后使左右相通，将会出现什么现象？小泡变小，大泡变大

15．在相同的温度及压力，把一定体积的水分散成许多小水滴，经这一变化过程以下性质保持不变的是：（d）

（a）总表面能（b）比表面（c）液面下的附加压力（d）表面张力

16．用同一滴管分别滴下1毫升的NaOH水溶液、水、乙醇水溶液，各自的滴数多少的次序为乙醇水溶液> 水> NaOH水溶液。17．把细长不渗水的两张纸条平行地放在纯水面上，中间留少许距离，小心地在中间滴一滴肥皂水，则两纸条间的距离将（增大）。

18．将一毛细管插入水中，毛细管中水面上升5cm，在3cm处将毛细管折断，这时毛细管上端（C）。

（a）从上端溢出（b）水面呈凸面

（c）呈凹形弯月面（d）呈水平面

19.设有内径一样大的a,b,c,d,e,f

管及内径比较大的g 管一起插入

水中如下图，除f 管内壁涂有石

蜡外，其余全都是洁净的玻璃管，

若a 管内液面升高为h ，试估计

其余管内的水面高度？若先在个

管内（c,d 除外）都灌到h 的高度，

再让其自动下降结果又如何？

20．氢氧化铁溶胶显红色，胶粒直径的大小在10-9～10-7m 之间，由于氢氧化铁带正电荷，所以通过直流电时，在负极附近颜色逐渐变深。

21．外加直流电场于胶体溶液，向某一电极作定向移动的是胶粒。

22．用半透膜分离溶胶与胶体溶液的方法叫渗析。

23．丁达尔现象是光散射所引起的，其强度与入射光波长的四次方成反比例。

24．在晴朗的白昼，天空呈蔚蓝色的原因是蓝光波长短，散射作用显著。

25．明矾净水的主要原理是。（b ）

（a ） 电解质对溶胶的稳定作用；（b ）溶胶的相互聚沉作用

（c ） 电解质的敏化作用； （d ）电解质的对抗作用

26．将某血浆蛋白置于直流电场中，调整pH 值，该血浆蛋白当pH ≥ 4.72

时移向正极，当pH ≤ 4.68时移向负极，其等电点范围为4.68～4.72。

27．已知298K 大粒径的二硝基苯的溶解度a ＝1.00×10-3mol/L ，固液γ

＝2.57×10-2N/m,求直径为1.0×10-8m 的颗粒溶解度？（ρ＝1.589

g/cm 3）

根据开尔文公式)11(2ln 1

212R R M a a RT -?=ργ，a 2＝1.55×10-3mol/L

28．试说明同一个气-固相催化反应，为何在不同的压力下表现出不同

的反应级数？（表面催化，气体在不同压力与表面覆盖率的关系说明。

低压一级，高压零级）

一、选择题

1. 在催化剂表面上进行的双分子气相反应, 其机理为：

A ＋K AK

B ＋K BK

AK ＋BK ─→C ＋D ＋2K

若催化剂表面是均匀的, 表面反应为控制步骤, 且A、B的吸附皆弱, 则反应表现为几级? ( C )

(A) 零级(B) 一级

(C) 二级(D) 无数级

2. 298 K时，蒸气苯在石墨上的吸附，符合Langmuir 吸附等温式，在40 Pa 时，覆盖度θ= 0.05，当θ= 1/2 时，苯气体的平衡压力为：( B ) ap =θ/ (1-θ) , p = 40 Pa , θ= 0.05

a = 0.001315 Pa-1

θ= 1/2 时，p = 760 Pa

(A) 400 Pa (B) 760 Pa

(C) 1 000 Pa (D) 200 Pa

3. 在等温等压条件下，将1 mol水的表面积增加10 倍，

作功为W，水的Gibbs自由能变化为?G，此时W与?G 的关系为：(?U = Q - W) ( D )

(A) ?G = -W(B) ?G = W

(C) ?G < -W(D) 不能确定

4. 同一固体, 大块颗粒和粉状颗粒, 其溶解度哪个大? ( B )

(A) 大块颗粒大 (B) 粉状颗粒大

(C) 一样大(D) 无法比较

5. 有一露于空气中的球形液膜，直径为2×10-3 m，表面张力为0.072 N·m-1，液膜的附加压力为（ D ）

(A)36 Pa (B) 72 Pa

(C) 144 Pa (D) 288 Pa

6. 单组分气-液平衡体系，在孤立条件下，界面A 发生了

d A> 0 的微小变化, 体系相应的熵变d S变化为：( C )

(A) d S > 0 (B) d S = 0

(C) d S < 0 (D) 不能确定

7. 在下图的毛细管内装入普通不润湿性液体，当将毛细管

右端用冰块冷却时，管内液体将：( A )

(A) 向左移动(B) 向右移动

(C) 不移动(D) 左右来回移动

表面张力γ 随温度之增高而下降，由?p = 2γ /R知，右端冷却时其附加压力增加而左端不变，故向左移动。

8. 在农药中通常都要加入一定量的表面活性物质, 如烷基苯磺酸盐, 其主要目的是：( B )

(A) 增加农药的杀虫药性

(B) 提高农药对植物表面的润湿能力

（C）防止农药挥发

(D) 消除药液的泡沫

9. 对于亲水性固体表面，其表面张力间的关系是：( B )

(A) γ固-水> γ固-空气(B) γ固-水< γ固-空气

(C) γ固-水= γ固-空气(D) 不能确定

其液固间的接触角θ 值为：( D )

(A) θ > 90° (B) θ = 90°

(C) θ = 180° (D) θ < 90°

10. 已知A 2(1),B 2(2)两种气体在催化剂上发生混合吸附, 其中(1)气体发生解离, 若催化剂表面是均匀的, 则(1)、(2)在催化剂上的表面覆盖度θ 1,θ 2与气相平衡压力p 1, p 2关系为： ( C )

(A) θ 1＝ a p a p a p 1111221++ θ 2＝a p a p a p 221122

1++ (B) θ 1＝a p a p a p 112112

1121122122121//////++ θ 2＝

a p a p a p 212212112112212212

1//////++ (C) θ 1＝a p a p a p 11211211211222

1////++ θ 2＝a p a p a p 22112112221++// (D) θ 1＝a p a p a p 11112112221++// θ 2＝a p a p a p 2211211222

1++// 11. 某气体 A 2在表面均匀的催化剂上发生解离反应, 其机理为：

A 2(g) ＋ 2 K 2 A K C ＋ D ＋ 2 K

若 A 2的压力较低, 反应表现为几级? ( D )

(A) 零级

(B) 一级 (C) 二级 (D) 三级

12. 纯液体温度升高时，表面张力（ B ）

(A) 随温度升高指数增大

(B) 随温度升高线性降低

(C) 随温度呈对数变化

(D) 不变

13. 液体在毛细管中上升的高度与下列那一个因素无关： ( D )

(A) 温度 (B) 液体密度

(C) 重力加速度 (D) 大气压力

二、填空题

14. 在293 K 时丙酮的表面张力为γ =0.0233 N ·m -1，密度ρ =790 kg ·m -3，将半径为0.01 cm 的毛细管插入其中，液面上升了___4

220.0233 m 0.06 m 7909.8 1.010h gr γρ-?===???_________m 。 15. 植物的叶子一般是憎水性的, 所以在配制农药时常常

要加____表面活性剂或称为润湿剂，以增加药液对植物表面的润湿程度, 使药液能在植物叶子上铺展。

16. 液滴越小，饱和蒸气压越____大______；而液体中的气泡越小，气泡内液体的饱和蒸气压越_____小_____ 。17. 液体在固体表面的润湿程度以____ 接触角θ______衡量，当__θ> 90°_______时称为不润湿。

18. 面吉布斯自由能和界面张力的相同点是量纲和数值相同；。

不同点是物理意义和单位不同。

19. 从吸附的角度考虑催化剂的活性取决于____化学吸附的强度；。__ ，一个良好的催化剂应是____中等强度的化学吸附____ 。

20. T = 298 K时, 水-空气表面张力γ= 7.17×10-2 N·m-1, （?γ / ?T）p, A = - 1.57×10-4 N·m-1·K-1。在T，p?时，可逆地增加 2 cm2表面,对体系所作的功W=_____W= - γ d A= -14.34×10-6J ____, 熵变?S=_____?S= 3.14×10-3 J·K-1________。

三、计算题

21. N2O 在Au 表面的催化分解反应, 当N2O 仅为弱吸附时, 推导其积分速率方程, 并根据T= 1173 K 时之实验数据求速率常数。

t/s 0 1800 4800

p(N2O)/kPa26.7 18.1 9.3 答：θ= K p(N2O)/(1 + K p(N2O) )≈K p(N2O)

- d p(N2O)/d t = kθ= k K p(N2O) = k’p(N2O)

ln[p0(N2O)/p(N2O)] = k K t = k’t

求得k’= 2.16×10-4 s-1(1800 s时), 2.20×10-4 s-1(4800 s时)

k’= 2.18×10-4 s-1

26. 298 K时，将含 1 mg 蛋白质的溶液铺在5％的(NH4)2SO4溶液上。当溶液表面为0.1 m2时, 测其表面压为6.0×10-4 N·m-1。计算该蛋白质的摩尔质量。πA＝nRT＝W/M·RT

M＝WRT/(πA)＝41.29 kg·mol-1 27. 某表面活性剂的稀溶液, 当浓度增加1×10-4 mol·dm-3

时, 表面张力减小3×103 N·m-1。试求298 K 时, 浓度为1×10-4 mol·dm-3的表面活性剂溶液的表面超额Γ的值。Γ= - ( a / RT )·( dγ / d a )

a = c / c?

( dγ / d a )T = ?γ / ?a

Γ= 1.20×10-6 mol·m-2

四、问答题

28. 由曲率半径的正、负号，比较在一定温度下，凸的弯月面，凹的弯月面的蒸气压p与平面液体的饱和蒸气压p*的相对大小。ln(p/p*) = 2γ M/RTρ×1/R'

凸面，R' > 0 p > p*

凹面，R' < 0 p < p*

一、选择题。在题后括号内，填上正确答案代号。

1、接触角是指：(1)

（１）ｇ／ｌ界面经过液体至ｌ／ｓ界面间的夹角；

（２）ｌ／ｇ界面经过气相至ｇ／ｓ界面间的夹角；

（３）ｇ／ｓ界面经过固相至ｓ／ｌ界面间的夹角；

（４）ｌ／ｇ界面经过气相和固相至ｓ／ｌ界面间的夹角；

2、朗缪尔公式克描述为：（4）。

（１）五类吸附等温线；

（２）三类吸附等温线；

（３）两类吸附等温线；

（４）化学吸附等温线。

3、化学吸附的吸附力是：（ 1 ）。

（１）化学键力；（２）范德华力； （３）库仑力。

4、温度与表面张力的关系是： （ 1 ）。

（1）温度升高表面张力降低；

（2）温度升高表面张力增加；

（3）温度对表面张力没有影响；

（4）不能确定。

5、液体表面分子所受合力的方向总是：（ 1 ），液体表面张力的方向总是：

（ 3 ）。

（1）沿液体表面的法线方向，指向液体内部；

（2）沿液体表面的法线方向，指向气相；

（3）沿液体的切线方向；

（4）无确定的方向。

6、下列各式中，不属于纯液体表面张力的定义式的是： （ 2 ）；

（1）p T A G ,??? ????； (2) p T A H ,??? ???? ； (3) V T A F ,??? ???? 。

7、气体在固体表面上吸附的吸附等温线可分为：( 4 )。

（１）两类；

（２）三类；

（３）四类；

（４）五类。

8、今有一球形肥皂泡，半径为r ，肥皂水溶液的表面张力为σ，则肥皂泡内附加

压力是：（ 3 ）。

（1）r p σ2=? ；（2）r p 2σ=?；（3）

r p σ4=?。

9、若某液体能在某固体表面铺展，则铺展系数?一定：（ 2 ）。

（１）< ０； （２）> ０；（３）＝ ０。

10、等温等压条件下的润湿过程是：（ 1 ）。

（１）表面吉布斯自由能降低的过程；

（２）表面吉布斯自由能增加的过程；

（３）表面吉布斯自由能不变的过程；

（４）表面积缩小的过程。

二、填空题。在题中“____”处填上答案。

1、 玻璃毛细管水面上的饱和蒸气压??? < ???同温度下水平的水面上的饱和蒸

气压。(选填 > , = , < )

2、朗缪尔公式的适用条件仅限于???单分子层??化学吸附??????????吸附。

3、推导朗缪尔吸附等温式时, 其中假设之一吸附是??单???分子层的；推导ＢＥ

Ｔ吸附等温式时, 其中假设之一吸附是???多???分子层的。

4、表面张力随温度升高而?? 减小?。（选填增大、不变、减小），当液体到临界

温度时，表面张力等于??零 ?。

5、物理吸附的吸附力是?范德华力?，吸附分子层是??单或多分子??。

6、朗缪尔吸附等温式的形式为?

bp bp ΓΓ+=∞1或 θ= bp bp 1+?。该式的适用条件是?单分子层吸附 或 化学吸附

7、溶入水中能显著降低水的表面张力的物质通常称为??表面活性??物质。

8、过饱和蒸气的存在可用??开尔文??公式解释，毛细管凝结现象可用??开尔文?

?公式解释。（选填拉普拉斯、开尔文、朗缪尔）

9、表面活性剂按亲水基团的种类不同，可分为：?阴离子活性剂??、??阳离子活性剂?、????两性活性剂?、?非离子活性剂???。

10、物理吸附永远为?放??热过程。

三、是非题。在题后括号内，正确的打“√”，错误的打“×”。

1、物理吸附无选择性。是不是？（ 是 ）

2、弯曲液面所产生的附加压力与表面张力成正比。是不是?（ 不是 ）

3、溶液表面张力总是随溶液浓度的增大而减小。是不是？（ 是 ）

4、朗缪尔吸附的理论假设之一是吸附剂固体的表面是均匀的。是不是？（是 ）

5、朗缪尔等温吸附理论只适用于单分子层吸附。是不是？（是 ）

6、弯曲液面处的表面张力的方向总是与液面相切。是不是?（ 是 ）

7、在相同温度与外压力下，水在干净的玻璃毛细管中呈凹液面，故管中饱和蒸

气压应小于水平液面的蒸气压力。是不是?（ 是 ）

8、分子间力越大的液体，其表面张力越大。是不是?（ 是 ）

9、纯水、盐水、皂液相比，其表面张力的排列顺序是：σ（盐水）<σ（纯水）

<σ（皂液）。是不是？（ 不是 ）

10、表面张力在数值上等于等温等压条件下系统增加单位表面积时环境对系统所

做的可逆非体积功。是不是? （ 是 ）

11、弯曲液面的饱和蒸气压总大于同温度下平液面的蒸气压。是不是?（ 不是 ）

12、由拉普拉斯公式r p σ2=?可知，当?p = 0 时，则 σ = 0 。是不是? ( 不是 )

四、计算题。

200 ℃时测定O 2 在某催化剂上的吸附作用，当平衡压力为 0.1 MPa 及1 MPa

时，1 g 催化剂吸附O 2的量分别为2.5 cm 3及 4.2 cm 3 (STP) 设吸附作用服从朗

缪尔公式，计算当O 2 的吸附量为饱和吸附量的一半时，平衡压力为多少。 解：

bp b ΓΓ+=∞1 12212111bp bp p p ΓΓ++?

=

即 ()()

Pa 101.01Pa 101111.02.45.266?+?+?=b b 所以 b = 12.2 ×10 -6 Pa -1

bp bp ΓΓ+=

∞1

21=∞ΓΓ 即 211=

+bp bp

所以 k P a 82Pa 1082Pa 102.1211316=?=?==

--b p

五、计算题。

已知某硅胶的表面为单分子层覆盖时，1 g 硅胶所需N 2气体积为129 cm 3 (ＳＴ

Ｐ)。若N 2分子所占面积为0.162 nm 2，试计算此硅胶的总表面积。

解：A nL A S m ?=

18

123133310m ol 10022.6m ol cm 22414cm 129nm 162.0---?????= = 562 m 2

六、计算题。

20 ℃时汞的表面张力σ =4.85×10 -1 N ·m -1 ，求在此温度下101.325 kPa 时，

将半径r 1 = 10.0 mm 的汞滴分散成半径为 r 2 =1?10 -4 mm 的微小汞滴至少需要消

耗多少非体积功（假定分散前后汞的体积不变）。

解：设A 为总表面积

则 3

21???? ??=r r N ???? ??=≈?212124r r r A A π

?

=?=σσA W '???? ??21214r r r π ???? ?????????=-----7222211010)m 101(1416.34m J 1085.4 =60.9 J

七、证明题。

在18℃时，各种饱和脂肪酸水溶液的表面张力σ与浓度c 的关系可表示为：

??? ??+-=*1lg 1σσa c b 式中σ* 是同温度下纯水的表面张力，常数a 因不同的酸而异，b = 0.411试写出

服从上述方程的脂肪酸的吸附等温式。

解：{}??? ??+?-=**1ln lg a c c b σσσ

{}a c c b c

+?-=*1lg d d σσ 所以吸附等温式为：

{}a c c RT c b c RT c Γ+?=?-=*lg d d σσ

八、计算题

18 ℃时，酪酸水溶液的表面张力与溶液浓度c 的关系为：

????????? ???+?-=?----*

331m m ol 64.191ln g 108.29m N σσc 式中σ * 是纯水的表面张力，试求c = 0.01 mol ·dm -3时单位表面吸附物质的量。 解：?????

???? ???+?-=?----*331m m ol 64.191ln 108.29m N σσc )dm m ol /(64.19164.19303.2108.29σσ332--?+??-=??? ????=???? ????c c c T

T

T T c RT c c RT c Γ??? ????-=???? ????-=σ2

2)1(2σ ???? ???+???-????-=----)01.064.191(303.264.19108.29m ol K J 314.8dm m ol 01.03113 = 8.78×10 -7 mol ·m -2

九、计算题。

已知在-33.6℃时，CO(g)在活性炭上的吸附符合朗缪尔直线方程。经测定

知，该（p /V ）～p 直线的斜率为23.78 kg ·m -3，截距为131 kPa ·kg ·m -3，试求

朗缪尔方程中的常数V m 及b 。

解：斜率 m = 23.78 kg ·m -3 = 1/V m

所以 V m = 1/m =0.0420 m 3 (STP)·kg -1

截距q = 131 kPa ·kg ·m -3 = 1/（V m ·b ）

所以 b = 1/（V m ·q ）

= 1/（0.0420 m 3·kg -1×131 kPa ·kg ·m -3）

= 1.82×10-4 Pa -1

十、计算题

25 ℃时乙醇水溶液的表面张力σ随乙醇浓度c 的变化关系为：

σ / 10 -3 N ·m -1 = 72 －0.5(c / c )＋ 0.2 (c / c )2

试分别计算乙醇浓度为0.1 mol ·dm -3 和0.5 mol ·dm -3时，乙醇的表面吸

附量(c =1.0 mol ·dm -3) 解：由吉布斯溶液等温吸附理论，表面吸附量()12Γ为：

22

)1(2d d c RT c Γσ-=

式（2）中的 2d d c σ

可由式（1）求得

2d d c σ

= [－0.5 +0.4 ( c / c ) ] ×10 -3 N ·m -1 / mol ·dm -3

将c = 0.1 mol ·dm -3和式（3）代入式（2）得

)1(2Γ=K

298K m ol J 314.8m N 10)1.0.05.0(dm m ol 1.011133??????+-??------ =18.6×10 -9 mol ·m -2

将c = 0.5 mol ·dm -3和式（3）代入式（2）得

)

1(2Γ=60.5×10 -9 mol ·m -2

1.(2009·广东化学，5)下列说法都正确的是(B)

①江河入海口三角洲的形成通常与胶体的性质有关②四川灾区重建使用了大量钢材，钢材是合金③“钡餐”中使用的硫酸钡是弱电解质④太阳能电池板中的硅在元素周期表中处于金属与非金属的交界位置⑤常用的自来水消毒剂有氯气和二氧化氯，两者都含有极性键⑥水陆两用公共汽车中，用于密封的橡胶材料是高分子化合物

A．①②③④ B．①②④⑥ C．①②⑤⑥ D．③④⑤⑥

2．某合作学习小组讨论辨析以下说法：①粗盐和酸雨都是混合物；②沼气和水煤气都是可再生能源；③冰和干冰既是纯净物又是化合物；④不锈钢和目前流通的硬币都是合金；⑤盐酸和食醋既是化合物又是酸；⑥纯碱和熟石灰都是碱；⑦豆浆和雾都是胶体。上述说法正确的是D

A．①②③④ B．①②⑤⑥ C．③⑤⑥⑦ D．①③④⑦

3. 下列说法正确的是(A)

A. 可用丁达尔现象区分溶液与胶体 B．生石灰与水混合的过程只发生物理变化

C．O3是由3个氧原子构成的化合物 D．CuSO4·5H2O是一种混合物

4. (2010·试题调研，广东佛山3月)生物学家借助新的显微技术，成功观察到小于200纳米的微粒。下列分散系中，分散质微粒直径最小的是( D )

A.雾 B．蛋白质溶液 C．石灰乳 D．KNO3溶液

5. (2009·试题调研，山东日照5月)下列有关物质的分类或归类中正确的是

(C)

①混合物：福尔马林、水玻璃、水银②化合物：CaCl2、烧碱、聚苯乙烯、HD ③电解质：明矾、胆矾、冰醋酸、硫酸钡④同位素：126C、136C、146C

A.①③ B．②③ C．③④ D．②④

6. (2009·模拟精选，广东广州4月)下列关于胶体和溶液的说法中，正确的是

(C)

表面物理化学习题和答案

一、选择题 １、下列说法中不正确得就是：( C ） （A) 生成得新鲜液面都有表面张力 （B）平面液体没有附加压力 (C）弯曲液面得表面张力得方向指向曲率中心 （Ｄ）弯曲液面得附加压力指向曲率中心 2、 水在临界温度时得表面Gibｂｓ自由能: （Ｃ ) (A)（A）大于零（B) 小于零 （C）等于零 (D）无法确定 3、 一个 U 型管得两臂直径不同，一端为1×10-3 ｍ,另一端为 3×1０—3 m,水得表 面张力为0、０72 Ｎ·m－1。如用这个 U 型管装上水来测量压力,将引入得误差为： ( Ｂ ) （A） 72 Ｐa (B） 192 Pa (C) ９6 Pa （D）288 Pa ４、 低压下，气体 A 在表面均匀得催化剂上进行催化转化反应，其机理为： A（g） + ＫA K ─→ B（ｇ） + K 第一步就是快平衡, 第二步就是速控步，则该反应表观为几级？ ( B ） （Ａ）零级???? (B）一级 ?(C) 二级????(Ｄ) 无级数 5 、表面过程中ΔG(表面)＝－W'得充要条件除了等温等压外，还有:（Ｄ） A,不做其它功； B,热力学可逆； C，组成不变; D，就是Ｂ与Ｃ。 ６、物质表面张力得值与：（ C ） A，温度无关; B，压力无关； C，表面大小无关; D,另一相物质无关。 ７、以Ｐ平、P凸、P凹分别表示平面、凸面、凹面液体上得饱与蒸汽压,三者关系为： （ B ） A,P平>P凹>P凸；Ｂ,P凸〉P平＞Ｐ凹； Ｃ，P凸〉P凹〉P平; D，三者相同. 8、常见亚稳态现象都与表面性质有关，下面说法正确得就是:（Ｄ ) A，过饱与蒸气就是由于小液滴得蒸气压小于大液滴得蒸气压所致； B，过热液体形成原因就是新相种子-—小气泡得附加压力太小； C,饱与溶液陈化、晶粒长大,因为小晶粒溶解度比大晶粒大; Ｄ,人工降雨时在大气中撒入化学物质主要得目得就是促进凝结中心形成 9、对亲水性固体表面，其相应接触角θ就是：（ B ） A，θ>9０°; B，θ＜90°；C，θ=１80°；D,θ可为任意角 １O、Ｌａngｍｕir吸附理论中说法符合基本假定得就是:( A ）

物理化学经典习题(配南大傅献彩)

物理化学经典习题 一、填空题 1．硫酸与水可形成三种水合盐：H 2SO 4·H 2O 、H 2SO 4·2H 2O 、H 2SO 4 ·4H 2O 。常压下将一定量的H 2SO 4溶于水中，当达三相平衡时，能与冰、 H 2SO 4水溶液平衡共存的硫酸水合盐的分子中含水分子的数目是 。 2．Na +、H +的还原电极电势分别为 –2.71V 和 –0.83V ，但用Hg 作阴极电解 NaCl 溶液时，阴极产物是Na –Hg 齐，而不是H 2，这个现象的解释是 。 3．在稀亚砷酸溶液中通入过量的硫化氢制备硫化砷溶液。其胶团结构式为 。注明紧密层、扩散层、胶核、胶粒、胶团。 4．在两个具有0.001mAgNO 3溶液的容器之间是一个AgCl 多孔塞，在多孔塞两端放两个电极，接通直流电源后，溶液将向 极方向流动。 5． 反应 A ?→?1k B (Ⅰ) ; A ?→?2 k D (Ⅱ)。已知反应(Ⅰ)的活化能大于反应(Ⅱ)的活化能，加入适当催化剂 改变获得B 和D 的比例。 6．等温等压（298K 及p ?）条件下，某一化学反应在不做非体积功条件下进行，放热40.0 kJ·mol -1，若该反应通过可逆电池来完成，吸热 4.00 kJ·mol -1，则该化学反应的熵变为 。

7．若稀溶液表面张力γ与溶质浓度c的关系为γ0–γ =A + B ln c（γ0为纯溶剂表面张力，A、B为常数），则溶质在溶液表面的吸附量Γ与浓度c的关系为。 1O2(g) ═ H2O(l) 的8．298.2K、101.325kPa下，反应H2(g) + 2 (?r G m–?r F m)/ J·mol-1为。 二、问答题 1．为什么热和功的转化是不可逆的？ 1O2(g) ═ H2O(g)，2．在绝热钢筒中进行一化学反应：H2(g) + 2 在反应自发进行。问此变化中下述各量哪些为零，哪些大于零，哪些小于零？Q，W，?U，?H，?S和?F。 3．对单组分体系相变，将克拉贝龙方程演化为克-克方程的条件是什么？ 4．为什么有的化学反应速率具有负温度系数，即温度升高反应速率反而下降？ 5．为什么说，热化学实验数据是计算化学平衡常数的主要基础？ 三、计算题 1．苯在正常沸点353K下的?vap H m?= 30.77 kJ·mol-1，今将353K及p?下的1molC6H6(l)向真空等温蒸发为同温同压下的苯蒸气（设为理想气体）。

中南大学物化课后习题答案 11章 表面化学与胶体化学

第11章表面化学与胶体化学 1．在293 K时，把半径为1×10st1:chmetcnv TCSC="0" NumberType="1" Negative="True" HasSpace="False" SourceValue="3" UnitName="m">-3m的水滴分散成半径为1×10-6m的小水滴，比表面增加多少倍?表面吉布斯自由能增加多少?环境至少需做功多少?已知293 K时 。 （答案：9.15×10-4 J） 解：一滴大水滴可分散成N个小水滴： 小水滴的面积为：，大水滴的面积为：4π 面积增加倍数为： 2．在298 K时，1,2—二硝基苯(NB)在水中所形成的饱和溶液的浓度为5.9×10-3mol·L-1，计算直径为1×10-8m的NB微球在水中的溶解度。已知298 K时NB／水的表面张力为25.7 mN·m-1，NB 的密度为1 566 kg·m-3。 （答案：2.625×10-3 mol·dm-3） 解：根据开尔文公式：，将数值代入，得： 3．373 K时，水的表面张力为58.9 mN·m-1，密度为958.4 kg·m-3，在373 K时直径为

1×10-7m的气泡内的水蒸气压为多少?在101.325 kPa外压下，能否从373 K的水中蒸发出直径为1×10-7m的气泡? （答案：99.89kPa） 解：气泡为凹面，且r = 0.5×10-7m 因p r p外，故不能蒸发出直径为1×10-7m的气泡。 4．水蒸气骤冷会发生过饱和现象。在夏天的乌云中，用干冰微粒撒于乌云中使气温骤降至293 K，此时水气的过饱和度(p／pｓ)达4，已知293 K时， ρ(H2O)＝997 kg·m-3。求算：(1)开始形成雨滴的半径；(2)每一滴雨中所含的水分子数。 （答案：7.8×10-10 m，66个） 解：（1）据开尔文公式得： (2) 设雨滴为球形，则一个雨滴的体积为： 雨滴中的水分子数为： （个） 5．已知293 K时，，，。试判断水能否在汞表面上铺展开来?

物理化学考试题库完整

一 化学热力学基础 1-1 判断题 1、可逆的化学反应就是可逆过程。（×） 2、Q 和W 不是体系的性质，与过程有关，所以Q+W 也由过程决定。（×） 3、焓的定义式H=U+pV 是在定压条件下推导出来的，所以只有定压过程才有焓变。（×） 4、焓的增加量ΔH 等于该过程中体系从环境吸收的热量。（×） 5、一个绝热过程Q=0，但体系的ΔT 不一定为零。（√） 6、对于一个定量的理想气体，温度一定，热力学能和焓也随之确定。（√） 7、某理想气体从始态经定温和定容两个过程达终态，这两个过程Q 、W 、ΔU 及ΔH 是相等 的。（×） 8、任何物质的熵值是不可能为负值或零的。（×） 9、功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功。（×） 10、不可逆过程的熵变是不可求的。（×） 11、任意过程中的热效应与温度相除，可以得到该过程的熵变。（×） 12、在孤立体系中，一自发过程由A B,但体系永远回不到原来状态。（√） 13、绝热过程Q=0，而T Q dS δ=,所以dS=0。（×） 14、可以用一过程的熵变与热温商的大小关系判断其自发性。（√） 15、绝热过程Q=0，而ΔH=Q ，因此ΔH=0。（×） 16、按克劳修斯不等式，热是不可能从低温热源传给高温热源的。（×） 17、在一绝热体系中，水向真空蒸发为水蒸气（以水和水蒸气为体系），该过程W>0，ΔU>0。 （×） 18、体系经过一不可逆循环过程，其体S ?>0。（×） 19、对于气态物质，C p -C V =nR 。（×） 20、在一绝热体系中有一隔板，两边分别是空气和真空，抽去隔板，空气向真空膨胀，此时 Q=0，所以ΔS=0。（×） 21、高温物体所含的热量比低温物体的多，因此热从高温物体自动流向低温物体。（×） 22、处于两相平衡的1molH 2O （l ）和1molH 2O （g ），由于两相物质的温度和压力相等，因此 在相变过程中ΔU=0，ΔH=0。（×） 23、在标准压力下加热某物质，温度由T 1上升到T 2，则该物质吸收的热量为?=2 1T T p dT C Q ， 在此条件下应存在ΔH=Q 的关系。（√） 24、带有绝热活塞（无摩擦、无质量）的一个绝热气缸装有理想气体，壁有电炉丝，将电阻 丝通电后，气体慢慢膨胀。因为是一个恒压过程Q p =ΔH ，又因为是绝热体系Q p =0，所以ΔH=0。 （×） 25、体系从状态I 变化到状态Ⅱ，若ΔT=0，则Q=0，无热量交换。（×） 26、公式Vdp SdT dG +-=只适用于可逆过程。 （ × ） 27、某一体系达到平衡时，熵最大，自由能最小。 （ × ）

物理化学表面现象练习题(含标准答案及详细讲解)

物理化学表面现象练习题 一、判断题： 1．只有在比表面很大时才能明显地看到表面现象，所以系统表面增大是表面张力产生的原因。 2．对大多数系统来讲，当温度升高时，表面张力下降。 3．比表面吉布斯函数是指恒温、恒压下，当组成不变时可逆地增大单位表面积时，系统所增加的吉布斯函数，表面张力则是指表面单位长度上存在的使表面张紧的力。 所以比表面吉布斯函数与表面张力是两个毫无联系的概念。 4．恒温、恒压下，凡能使系统表面吉布斯函数降低的过程都是自发过程。 5．过饱和蒸气之所以可能存在，是因新生成的微小液滴具有很低的表面吉布斯自由能。6．液体在毛细管内上升或下降决定于该液体的表面张力的大小。 7．单分子层吸附只能是化学吸附，多分子层吸附只能是物理吸附。 8．产生物理吸附的力是范德华力，作用较弱，因而吸附速度慢，不易达到平衡。 9．在吉布斯吸附等温式中，Γ为溶质的吸附量，它随溶质(表面活性物质)的加入量的增加而增加，并且当溶质达饱和时，Γ达到极大值。。 10．由于溶质在溶液的表面产生吸附，所以溶质在溶液表面的浓度大于它在溶液内部的浓度。 11．表面活性物质是指那些加入到溶液中，可以降低溶液表面张力的物质。 二、单选题： 1．下列叙述不正确的是： (A) 比表面自由能的物理意义是，在定温定压下，可逆地增加单位表面积引起系 统吉布斯自由能的增量； (B) 表面张力的物理意义是，在相表面的切面上，垂直作用于表面上任意单位长 度切线的表面紧缩力； (C) 比表面自由能与表面张力量纲相同，单位不同； (D) 比表面自由能单位为J·m－2，表面张力单位为N·m－1时，两者数值不同。 2．在液面上，某一小面积S周围表面对S有表面张力，下列叙述不正确的是： (A) 表面张力与液面垂直； (B) 表面张力与S的周边垂直； (C) 表面张力沿周边与表面相切； (D) 表面张力的合力在凸液面指向液体内部(曲面球心)，在凹液面指向液体外部。 3．同一体系，比表面自由能和表面张力都用σ表示，它们： (A) 物理意义相同，数值相同；(B) 量纲和单位完全相同； (C) 物理意义相同，单位不同；(D) 物理意义不同，单位不同。 4．一个玻璃毛细管分别插入25℃和75℃的水中，则毛细管中的水在两不同温度水中上升的高度： (A) 相同；(B) 无法确定； (C) 25℃水中高于75℃水中；(D) 75℃水中高于25℃水中。 5．纯水的表面张力是指恒温恒压下水与哪类相接触时的界面张力： (A) 饱和水蒸气；(B) 饱和了水蒸气的空气； (C) 空气；(D) 含有水蒸气的空气。 6．水的相图中s、l、g分别表示固、液、气三态，

胶体和表面化学必会的题目及解答

胶体化学 研究胶体体系的科学。是重要的化学学科分支之一。 表面活性剂 使表面张力在稀溶液范围内随浓度的增加而急剧下降，表面张力降至一定程度后（此时溶液浓度仍很稀）便下降很慢，或基本不再下降，这种物质被称为表面活性剂。 3固体表面吸附 是固体表面对其他物质的捕获，任何表面都有自发降低表面能的倾向，由于固体表面难于收缩，所以只能靠降低界面张力的办法来降低表面能，这就是固体表面产生吸附作用的根本原因。 润湿 是用一种流体取代固体表面上存在的另一种流体的过程。 固体表面改性 通过物理或化学的方法，使固体表面性质发生改变的过程。 吸附剂 能够通过物理的或化学的作用，吸附其它物质的物质。 乳状液的变型 乳状液的变型也叫反相，是指O/W型（W/O型）乳状液变成W/O型（O/W型）乳状液的现象。 触变作用 凝胶振动时，网状结构受到破坏，线状粒子互相离散，系统出现流动性；静置时，线状粒子又重新交联形成网状结构。 净吸力 在气液界面，液体表面分子受到体相分子的拉力大，受到气相分子的拉力小，所以表面分子受到一个垂直于液体表面、指向液体内部的合吸力，称为"净吸力"。 Krafft 点 离子型表面活性剂在水中的溶解度随着温度的变化而变化。当温度升高至某一点时，表面活性剂的溶解度急剧升高，该温度称为krafft点。 浊点 加热非离子型表面活性剂的透明水溶液，其在水溶液中的溶解度随温度上升而降低，在升至一定温度值时出现浑浊，这个温度被称之为该表面活性剂的浊点。 表面张力 表面张力是为增加单位面积所消耗的功。 临界胶束浓度： 在表面活性剂溶液中，开始大量形成胶束的表面活性剂浓度。 起泡剂 在气液分散体系中，使泡沫稳定的表面活性剂，称为起泡剂。 凝胶 一定浓度的溶胶体系，在一定的条件下失去流动性而形成的半固体物质。 高分子溶液 分散相是高分子物质的分散体系。 比表面积 对于粉末或多孔性物质，1g固体所占有的总表面积为该物质的比表面。

第十三章表面物理化学练习题

第十三章表面物理化学练习题 一、判断题： 1．只有在比表面很大时才能明显地看到表面现象，所以系统表面增大是表面张力产生的原因。 2．对大多数系统来讲，当温度升高时，表面张力下降。 3．比表面吉布斯函数是指恒温、恒压下，当组成不变时可逆地增大单位表面积时，系统所增加的吉布斯函数，表面张力则是指表面单位长度上存在的使表面张紧的力。所以比表面吉布斯函数与表面张力是两个根本不同的概念。 4．恒温、恒压下，凡能使系统表面吉布斯函数降低的过程都是自发过程。 5．过饱和蒸气之所以可能存在，是因新生成的微小液滴具有很大的比表面吉布斯函数。6．液体在毛细管内上升或下降决定于该液体的表面张力的大小。 7．单分子层吸附只能是化学吸附，多分子层吸附只能是物理吸附。 8．产生物理吸附的力是范德华力，作用较弱，因而吸附速度慢，不易达到平衡。 9．在吉布斯吸附等温式中，Γ为溶质的吸附量，它随溶质(表面活性物质)的加入量的增加而增加，并且当溶质达饱和时，Γ达到极大值。。 10．由于溶质在溶液的表面产生吸附，所以溶质在溶液表面的浓度大于它在溶液内部的浓度。 11．表面活性物质是指那些加人到溶液中，可以降低溶液表面张力的物质。 二、单选题： 1．下列叙述不正确的是： (A) 比表面自由能的物理意义是，在定温定压下，可逆地增加单位表面积引起系统吉 布斯自由能的增量； (B) 表面张力的物理意义是，在相表面的切面上，垂直作用于表面上任意单位长度功 线的表面紧缩力； (C) 比表面自由能与表面张力量纲相同，单位不同； (D) 比表面自由能单位为J·m2，表面张力单位为N·m-1时，两者数值不同。 2．在液面上，某一小面积S周围表面对S有表面张力，下列叙述不正确的是： (A) 表面张力与液面垂直；(B) 表面张力与S的周边垂直； (C) 表面张力沿周边与表面相切； (D) 表面张力的合力在凸液面指向液体内部(曲面球心)，在凹液面指向液体外部。3．同一体系，比表面自由能和表面张力都用σ表示，它们： (A) 物理意义相同，数值相同；(B) 量纲和单位完全相同； (C) 物理意义相同，单位不同；(D) 前者是标量，后者是矢量。 4．一个玻璃毛细管分别插入25℃和75℃的水中，则毛细管中的水在两不同温度水中上升的高度： (A) 相同；(B) 无法确定； (C) 25℃水中高于75℃水中；(D) 75℃水中高于25℃水中。 5．纯水的表面张力是指恒温恒压组成时水与哪类相接触时的界面张力： (A) 饱和水蒸气；(B) 饱和了水蒸气的空气； (C) 空气；(D) 含有水蒸气的空气。 6．水的相图中s、l、g分别表示固、液、气三态，a、b、c、 d是四种不同的状态，则在这四种状态中没有界面张力、 只有一种界面张力、有两种以上界面张力的状态依次是：

南京大学《物理化学》每章典型例题

第一章 热力学第一定律与热化学 例题1 1mol 理想气体于27℃ 、101325Pa 状态下受某恒定外压恒温压缩到平衡，再由该状态恒容升温到97 ℃ ，则压力升到。求整个过程的W 、Q 、△U 及△H 。已知该气体的C V ，m 恒定为? ?K -1 。 解题思路：需先利用理想气体状态方程计算有关状态： (T 1=27℃, p 1=101325Pa ，V 1)→(T 2=27℃, p 2=p 外=，V 2=) →(T 3=97℃, p 3=，V 3= V 2) 例题2水在 -5℃ 的结冰过程为不可逆过程，计算时要利用0℃ 结冰的可逆相变过程，即 H 2O （l ，1 mol ，-5℃ ，θ p ） s ，1 mol ，-5℃，θ p ） ↓△H 2 ↑△H 4 H 2O （l ，1 mol ， 0℃，θp ）（s ，1 mol ，0℃，θ p ） ∴ △H 1=△H 2＋△H 3＋△H 4 例题3 在 时，使 5.27 克的甲醇(摩尔质量为32克) 在弹式量热计中恒容燃烧，放出 的热量。忽略压力对焓的影响。 (1) 计算甲醇的标准燃烧焓 θ m c H ?。 (2) 已知时 H 2O(l) 和CO 2(g)的标准摩尔生成焓分别为－ kJ·mol －1 、－ kJ·mol －1 ， 计算CH 3OH(l)的θ m f H ?。 (3) 如果甲醇的标准蒸发焓为 ·mol －1 ，计算CH 3OH(g) 的θ m f H ?。 解：(1) 甲醇燃烧反应：CH 3OH(l) + 2 3 O 2(g) → CO 2(g) + 2H 2O(l) Q V =θ m c U ?=－ kJ/32)mol =－ kJ·mol －1 Q p =θ m c H ?=θ m c U ?+ ∑RT v )g (B = (－－×××10－3 )kJ·.mol －1

物理化学各章概念总结、公式总结电子版1 表面化学与胶体

第8章 表面化学与胶体 8．1 重要概念和规律 1．比表面能与表面张力 物质的表面是指约几个分子厚度的一层。由于表面两侧分子作用力不同，所以在表面上存在一个不对称力场，即处在表面上的分子都受到一个指向体相内部的合力，从而使表面分子具有比内部分子更多的能量。单位表面上的分子比同样数量的内部分子多出的能量称为比表面能(也称比表面Gibbs函数)。表面张力是在表面上的相邻两部分之间单位长度上的相互牵引力，它总是作用在表面上，并且促使表面积缩小。表面张力与比表面能都是表面上不对称力场的宏观表现，即二者是相通的，它们都是表面不对称力场的度量。它们是两个物理意义不同，单位不同，但数值相同，量纲相同的物理量。 2．具有巨大界面积的系统是热力学不稳定系统 物质表面所多余出的能量γA称表面能(亦叫表面Gibbs函数)，它是系统Gibbs函数的一部分，表面积A越大，系统的G值越高。所以在热力学上这种系统是不稳定的。根据热力学第二定律，在一定温度和压力下，为了使G值减少，系统总是自发地通过以下两种(或其中的一种)方式降低表面能γA:①在一定条件下使表面积最小。例如液滴呈球形，液面呈平面；②降低表面张力。例如溶液自发地将其中能使表面张力降低的物质相对浓集到表面上(即溶液的表面吸附)，而固体表面则从其外部把气体或溶质的分子吸附到表面上，从而改变表面结构，致使表面张力降低。 3．润湿与铺展的区别 润湿和铺展是两种与固—液界面有关的界面过程。两者虽有联系，但意义不同。润湿是液体表面与固体表面相互接触的过程1因此所发生的变化是由固—液界面取代了原来的液体表面和固体表面。润湿程度通常用接触角表示，它反映液、固两个表面的亲密程度。当θ值最小(θ=0o)时,润湿程度最大，称完全润湿。铺展是指将液体滴洒在固体表面上时，液滴自动在表面上展开并形成一层液膜的过程，因此所发生的变化是由固—液界面和液体表面取代原来的固体表面。铺展的判据是上述过程的?G:若?G<0,则能发生铺展；若?G≥0，则不能铺展。显然，如果能发生铺展，则必然能够润湿；但能够润湿(θ＜90°)，则不一定发生铺展。只有完全润湿时才能铺展。因此润湿与铺展是两个不同的概念。 4．溶液的表面吸附量 在一定条件下为了使表面张力最小,溶液能自动地将其中引起表面张力减小的物质相对浓集到表面上，因此表面相的浓度与溶液本体不同，这种现象称表面吸附。达吸附平衡时，单位表面上溶质的物质的量与同量溶剂在溶液本体中所溶解的溶质的物质的量的差值，称为表面吸附量，用符号Γ表示。Γ也常叫做表面超量，单位为mol.m-2。Γ反映溶液表面吸附的性质和强弱：Γ>0表示正吸附(表面活性物质属于这种情况)，且Γ值越大表示正吸附程度越大；Γ<0，表示负吸附，且Γ值越负表示负吸附程度越大。Γ值可由Gibbs吸附方程求出。当浓度很大时，表面吸附量不再随浓度而变化，此时称最大吸附量或饱和吸附量。 5．表面活性剂 表面活性剂是一类能够显著降低水表面张力的物质，其特点是加入量很小而降低表面张力的收效很大，所以它们在溶液表面具有很强的正吸附。表面活性剂分子具有不对称性结构，其一端是有极性的亲水基，另一端是无极性的憎水基，所以它们在表面上呈定向排列，其憎水基朝外，亲水基朝向液体内部。在溶液内部，表面活性剂分子缔合成胶束。表面活性剂在水溶液中开始形成胶束时的浓度称临界胶束浓度CMC。有关胶束的实验及理论研究是目前一个十分活跃的领域。表面活性剂在生产、生活及科研活动中具有广泛的应

物理化学—表面化学练习题及参考答案

表面2A 一、选择题 1. 在催化剂表面上进行的双分子气相反应, 其机理为： A ＋K AK B ＋K BK AK ＋BK ─→C ＋D ＋2K 若催化剂表面是均匀的, 表面反应为控制步骤, 且A、B的吸附皆弱, 则反应表现为几级? ( ) (A) 零级(B) 一级 (C) 二级(D) 无数级 2. 298 K时，蒸气苯在石墨上的吸附，符合Langmuir 吸附等温式，在40 Pa 时，覆盖度θ= 0.05，当θ= 1/2 时，苯气体的平衡压力为：( ) (A) 400 Pa (B) 760 Pa (C) 1 000 Pa (D) 200 Pa 3. 在等温等压条件下，将1 mol水的表面积增加10 倍，作功为W，水的Gibbs自由能变化为?G，此时W与?G的关系为：(?U = Q - W) ( ) (A) ?G = -W(B) ?G = W (C) ?G < -W(D) 不能确定 4. 同一固体, 大块颗粒和粉状颗粒, 其溶解度哪个大? ( ) (A) 大块颗粒大 (B) 粉状颗粒大

(C) 一样大(D) 无法比较 5. 有一露于空气中的球形液膜，直径为2×10-3 m，表面张力为0.072 N·m-1，液膜的附加压力为（） (A)36 Pa (B) 72 Pa (C) 144 Pa (D) 288 Pa 6. 单组分气-液平衡体系，在孤立条件下，界面A 发生了d A > 0 的微小变化, 体系相应的熵变d S变化为：( ) (A) d S > 0 (B) d S = 0 (C) d S < 0 (D) 不能确定 7. 在下图的毛细管内装入普通不润湿性液体，当将毛细管右端用冰块冷却时，管内液体将：( ) (A) 向左移动(B) 向右移动 (C) 不移动(D) 左右来回移动 8. 在农药中通常都要加入一定量的表面活性物质, 如烷基苯磺酸盐, 其主要目的是：( ) (A) 增加农药的杀虫药性 (B) 提高农药对植物表面的润湿能力 （C）防止农药挥发 (D) 消除药液的泡沫 9. 对于亲水性固体表面，其表面张力间的关系是：( ) (A) γ固-水> γ固-空气(B) γ固-水< γ固-空气

物理化学经典例题

一、选择题 1. 下面有关统计热力学的描述，正确的是：( ) A. 统计热力学研究的是大量分子的微观平衡体系 B. 统计热力学研究的是大量分子的宏观平衡体系 C. 统计热力学是热力学的理论基础 D. 统计热力学和热力学是相互独立互不相关的两门学科B 2.在研究N、V、U有确定值的粒子体系的统计分布时，令∑ni = N，∑niεi = U， 这是因为所研究的体系是：( ) A. 体系是封闭的，粒子是独立的 B 体系是孤立的，粒子是相依的 C. 体系是孤立的，粒子是独立的 D. 体系是封闭的，粒子是相依的C 3.假定某种分子的许可能级是0、ε、2ε和3ε，简并度分别为1、1、2、3 四个这样的分子构成的定域体系，其总能量为3ε时，体系的微观状态数为：( ) A. 40 B. 24 C. 20 D. 28 A 4. 使用麦克斯韦-波尔兹曼分布定律，要求粒子数N 很大，这是因为在推出该定律时：( ). ! A、假定粒子是可别的 B. 应用了斯特林近似公式C.忽略了粒子之间的相互作用 D. 应用拉氏待定乘因子法A 5.对于玻尔兹曼分布定律ni =(N/q)·gi·exp( -εi/kT)的说法：(1) n i是第i 能级上的粒子分布数; (2) 随着能级升高，εi 增大，ni 总是减少的; (3) 它只适用于可区分的独立粒子体系; (4) 它适用于任何的大量粒子体系其中正确的是：( ) A. (1)(3) B. (3)(4) C. (1)(2) D. (2)(4) C 6.对于分布在某一能级εi上的粒子数ni，下列说法中正确是：( ) A. n i与能级的简并度无关 B.εi 值越小，ni 值就越大 C. n i称为一种分布 D.任何分布的ni 都可以用波尔兹曼分布公式求出B 7. 15．在已知温度T时，某种粒子的能级εj = 2εi，简并度gi = 2gj，则εj 和εi 上分布的粒子数之比为：( ) A. 0.5exp(εj/2kT) B. 2exp(- εj/2kT) C. ( -εj/kT) D. 2exp( 2εj/kT) C 8. I2的振动特征温度Θv= 307K，相邻两振动能级上粒子数之n(v + 1)/n(v) = 1/2的温度是：( ) A. 306 K B. 443 K C. 760 K D. 556 K B 9.下面哪组热力学性质的配分函数表达式与体系中粒子的可别与否无关：( ) 《 A. S、G、F、Cv B. U、H、P、C v C. G、F、H、U D. S、U、H、G B 10. 分子运动的振动特征温度Θv 是物质的重要性质之一，下列正确的说法是：( C ) A.Θv 越高，表示温度越高 B.Θv 越高，表示分子振动能越小 C. Θv越高，表示分子处于激发态的百分数越小 D. Θv越高，表示分子处于基态的百分数越小 11.下列几种运动中哪些运动对热力学函数G与A贡献是不同的：( ) A. 转动运动 B. 电子运动 C. 振动运动 D. 平动运动D 12.三维平动子的平动能为εt = 7h2 /(4mV2/3 )，能级的简并度为：( ) A. 1 B. 3 C. 6 D. 2 C 的转动惯量J = ×10 -47 kg·m2 ，则O2 的转动特征温度是：( ) A. 10 K B. 5 K C. K D. 8 K C ; 14. 对于单原子分子理想气体，当温度升高时，小于分子平均能量的能级上分布的粒子数：( ) A. 不变 B. 增多 C. 减少 D. 不能确定C 15.在相同条件下，对于He 与Ne 单原子分子，近似认为它们的电子配分函数 相同且等于1，则He 与Ne 单原子分子的摩尔熵是：( ) A. Sm(He) > Sm (Ne) B. Sm (He) = Sm (Ne) C. Sm (He) < S m(Ne) D. 以上答案均不成立C 二、判断题 1．玻耳兹曼熵定理一般不适用于单个粒子。（√） 2．玻耳兹曼分布是最概然分布，但不是平衡分布。（×） 3．并不是所有配分函数都无量纲。（×） 4．在分子运动的各配分函数中平均配分函数与压力有关。（√） - 5．粒子的配分函数q 是粒子的简并度和玻耳兹曼因子的乘积取和。（×） 6．对热力学性质(U、V、N)确定的体系，体系中粒子在各能级上的分布数一定。（×） 7．理想气体的混合物属于独立粒子体系。（√）

物理化学练习题(胶体化学)

物理化学练习题－－胶体化学（胶体分散系统及其基本性质、憎液溶胶的稳定与聚沉乳状液泡沫悬浮液和气溶胶高分子化合物溶液） 10-138 当入射光的波长（）胶体粒子的线度时，则可出现丁达尔效应。A．大于 B．等于 C．小于 D．无关于 10-139 胶体系统的电泳现象表明（）。 A．分散介质是带电的 B．胶体粒子带有大量的电荷 C．胶团是带电的 D．胶体粒子处等电状态。 10-140 电渗现象表明（）。 A．胶体粒子是电中性的 B．分散介质是电中性的 C．分散介质是带电的 D．胶体系统处于等电状态 10-141 在胶体系统中，ξ电势（）的状态，则称为等电状态。 A．大于零 B．等于零 C．小于零 D．等于热力学电势 10-142 若分散相微小粒子的表面上选择性地吸附了大量相同元素的负离子，则该溶胶的ξ电势必然是（）。 A．大于零 B．小于零 C．等于零 D．无法确定 10-143 在过量的AgNO 3 水溶液中，AgI溶胶的胶体粒子则为（）。 A．[AgI(s) m ]·nAg＋ B．{[AgI(s)] m ·nAg+·(n-x)NO- 3 }x+ C．{[AgI(s)] m ·nAg+·(n-x)NO- 3 }x+·xNO- 3 D．[AgI(s)] m 10-144 天然的或人工合成的高分子化合物溶液与憎水溶胶在性质上最根本的区别是（）。 A．前者是均相系统，后者为多相系统 B．前者是热力学稳定系统，后者为热力学不稳定系统 C．前者黏度大，后者黏度小 D．前者对电解质的稳定性较大，而后者加入少量的电解质就能引起聚沉

10-145 在20ml、浓度为0.005mol·dm-3的AgNO 3 溶液中，滴入20 mL浓度为0.01mol·dm-3的KBr溶液，可制备AgBr溶胶，则该溶胶的ξ电势（）。A．大于零 B．等于零 C．小于零 D．无法确定 10-146 为使以KI为稳定剂的AgI溶胶发生聚沉，下列电解质溶液中聚沉能力最强者为（）。 A．KNO 3 B．Ba(NO 3) 2 C．Cu(NO 3) 2 D．La(NO 3) 3 10-147 在一定温度下，在四个装有相同体积的As 2S 3 溶胶的试管中，分别加入体 积V和浓度c皆相等的下列电解质溶液，能使As 2S 3 溶胶最快发生聚沉的是（）。 A．KCl B．NH 4 Cl C．ZnCl 2 D．AlCl 3 10-148 在油-水混合物中，加入的乳化剂分子亲水一端的横向大于亲油一端的横截面，则形成（）型乳状液。 A．W/O B．O/W C．无法确定 D．无特定类

胶体与表面化学 试题

一、是非题 1.表面超量的英文具体描述： The surface excess of solute is that the number of moles of solute in the sample from the surface minus the number of moles of solute in the sample from the bulk under a condition of the same quantity of solvent or the surface excess of solvent has been chosen to be zero. 2.囊泡的形成途径： The final surfactant structures we consider as models for biological membranes are vesicles. These are spherical or ellipsoidal particles formed by enclosing a volume of aqueous solution in a surfactant bilayer. Vesicles may be formed from synthetic surfactants as well. 3.絮凝与聚焦之间的区别： Coalescence ：the process that many small particles take together to form a new big particle,total surface area of the dispersion system decreases. Aggregation:the process by which small particles clump together like a bunch of grapes (an aggregate), but do not fuse into a new particle,total surface area of the dispersion system do not decrease as well. 4.胶束micelle ：A monophasic, fluid, transparent, isotropic and thermodynamically stable system composed by surfactant and water, the particle has some linear dimension between 10-9-10-6m. 5.乳液emulsion ：A multiphasic, no-transparent and thermodynamically unstable system composed by surfactant, cosurfactant, oil and water. 6.微乳液microemulsion ：A monophasic, fluid, transparent, isotropic and thermodynamically stable system composed by surfactant, cosurfactant, oil and water. 7.囊泡vesicle ：能不能直接从双联续制备转换过来？（√） 8.憎水溶胶 亲水溶胶 连续相与分散相有没有明显界限？（没有） 9.胶束体系的稳定性与哪些因素有关？与哪些因素无关？ 10.瑞利散射：条件 粒子大小 11.表面吸附超量γ：物理意义 溶剂的量是不是都为零？（×） 12.TEM 、SEM 都需要把样品放入真空中，最后结果都可以表明原来分散度。（×） 13.在Langmuir 膜、LB 膜 单层 理想气体方程式 能否用理想气体关系式描述？（能） 二、多项选择题 1.表面吉布斯自由能： The Gibbs equation:multicomponent systems γμAd dn SdT V G i i ++ =∑-dp From Gibbs-Duhen equation:∑μi dn i =0 注：S G G G G ++=β α ； ∑+-+=i i i n TS pV E G μ； ∑+-+=i i i s s s n TS A E G μγ； dA Ad d n dn SdT TdS Vdp pdV dE dG i i i s i i i γγμμβ α++++-++=∑∑∑)-(,,； dA Ad w d n dn dG pV nom s i i i i i i γγδμμβ α++++=∑∑∑)-SdT -(Vdp -,,； γμμβ αAd d n dn SdT Vdp dG i i i s i i i +++= ∑∑∑)-(,,； ∑+=i i i dn SdT Vdp dG μ-

南京大学《物理化学》(上学期)每章典型例题.doc

第一章 热力学第一定律与热化学 例题1 1mol 理想气体于27℃ 、101325Pa 状态下受某恒定外压恒温压缩到平衡，再由该状态恒容升温到97 ℃ ，则压力升到1013.25kPa 。求整个过程的W 、Q 、△U 及△H 。已知该气体的C V ，m 恒定为20.92J ?mol -1 ?K -1。 解题思路：需先利用理想气体状态方程计算有关状态： (1mol, T 1=27℃, p 1=101325Pa ，V 1)→(1mol, T 2=27℃, p 2=p 外=?，V 2=?) →(1mol, T 3=97℃, p 3=1013.25kPa ，V 3= V 2) 例题2 计算水在 θp ，-5℃ 的结冰过程的△H 、△S 、△G 。已知θ)(,,2l O H m p C ，θ )(,,2s O H m p C 及 水在 θ p ，0℃的凝固焓θm con H ?。 解题思路：水在 θp ，-5℃ 的结冰过程为不可逆过程，计算时要利用θp ，0℃结冰的可逆相变过程，即 H 2O （l ，1 mol ，-5℃ ，θp 2O （s ，1 mol ，-5℃，θp ） ↓△H 2,△S 2, △G 2 ↑△H 4,△S 4, △G 4 H 2O （l ，1 mol ， 0℃，θ p H 2O （s ，1 mol ，0℃，θ p ） △H 1=△H 2＋△H 3＋△H 4=θ)(,,2l O H m p C （273K-268K ）+θ m con H ?+θ )(,,2s O H m p C (268k-273K) △S 1=△S 2＋△S 3＋△S 4=θ)(,,2l O H m p C ln(273/268)+ θm con H ?/273+θ )(,,2s O H m p C ln(268/273) △G 1=△H 1-T 1△S 1 例题3 在 298.15K 时，使 5.27 克的甲醇(摩尔质量为32克) 在弹式量热计中恒容燃烧，放出 119.50kJ 的热量。忽略压力对焓的影响。 (1) 计算甲醇的标准燃烧焓 θ m c H ?。 (2) 已知298.15K 时 H 2O(l) 和CO 2(g)的标准摩尔生成焓分别为－285.83 kJ·mol －1 、－ 393.51 kJ·mol － 1，计算CH 3OH(l)的θ m f H ?。 (3) 如果甲醇的标准蒸发焓为 35.27kJ·mol － 1，计算CH 3OH(g) 的θ m f H ?。

胶体与表面化学的简答题

1.什么是气凝胶？有哪些主要特点和用途？当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量比固体含量少得多，或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外表呈固体状，这即为干凝胶，也称为气凝胶。气凝胶是一种固体物质形态，世界上密度最小的固体。气凝胶貌似“弱不禁风”，其实非常坚固耐用。它可以承受相当于自身质量几千倍的压力，在温度达到1200摄氏度时才会熔化。此外它的导热性和折射率也很低，绝缘能力比最好的玻璃纤维还要强39倍。 用途：（1）制作火星探险宇航服（2）防弹不怕被炸 （3）过滤与催化（4）隔音材料（5）日常生活用品 2.试述凝胶形成的基本条件？ ①降低溶解度，使被分散的物质从溶液中以“胶体分散状态”析出。②析出 的质点即不沉降，也不能自由行动，而是构成骨架，在整个溶液中形成连续的网状结构。2.简述光学白度法测定去污力的过程。 将人工制备的污布放在盛有洗涤剂硬水的玻璃瓶中，瓶内还放有橡皮弹子，在机械转动下，人工污布受到擦洗。在规定温度下洗涤一定时间后，用白度计在一定波长下测定污染棉布试片洗涤前后的光谱反射率，并与空白对照。 4.试述洗涤剂的发展趋势。 液体洗涤剂近几年的新的发展趋势： (1)浓缩化 (2)温和化、安全化(3)专业化 (4)功能化(5)生态化: ①无磷化②表面活性剂生物降解③以氧代氯 5.简述干洗的原理 干洗是在有机溶剂中进行洗涤的方法，是利用溶剂的溶解力和表面活性剂的加溶能力去除织物表面的污垢。 3. 脂肪酶在洗涤剂中的主要作用是什么？ 脂肪酶，人的皮脂污垢如衣领污垢中因含有甘油三脂肪酸酯而很难去除，在食品污垢中也含有甘油三脂肪酸酯类的憎水物质，脂肪酶能将这些污垢分解成甘油和脂肪酸。 4.在洗涤剂中作为柔和剂的SAA主要是什么物质？用作柔和剂的表面活性剂主要是两性表面活性剂 8.用防水剂处理过的纤维为什么能防水？织物防水原理：将纤维织物用防水剂进行处理，可使处理后的纤维不表面变为疏水性，防水织物由于表面的疏水性使织物与水之间的接触角θ>90°，在纤维与纤维间形成的“毛细管”中的液面成凸液面，凸液面的表面张力的合力产生的附加压力△P的方向指向液体内部因此有阻止水通过毛细管渗透下来的作用。 5.请举出几个润湿剂的应用实例。 （1）润温剂在农药中的应用。加入润湿剂后，药液在蜡质层上的润湿状况得到改善甚至可以在其上铺展。 （2）润湿剂在原油开采中的应用。溶有表面活性剂的水，称之为活性水，活性水中添加的表面活性剂主要是润湿剂。它具有较强的降低油—水界面张力和使润湿反转的能力 （3）润湿剂在原油集输中的应用。在稠油开采和输送中，加入含有润湿剂的水溶液，即能在油管、抽油杆和输油管道的内表面形成—层亲水表面，从而使器壁对稠油的流动阻力降低，以利于稠油的开采和辅送。这种含润湿剂的水溶液 即为润湿降阻

表面物理化学习题集和答案解析教学文案

表面物理化学习题集和答案解析

一、选择题 1. 下列说法中不正确的是：( C ) (A) 生成的新鲜液面都有表面张力 (B) 平面液体没有附加压力 (C) 弯曲液面的表面张力的方向指向曲率中心 (D) 弯曲液面的附加压力指向曲率中心 2. 水在临界温度时的表面Gibbs自由能：（ C ） (A)(A)大于零 (B) 小于零 (C) 等于零 (D) 无法确定 3. 一个 U 型管的两臂直径不同，一端为 1×10-3 m，另一端为 3×10-3 m，水 的表 面张力为 0.072 N·m-1。如用这个 U 型管装上水来测量压力，将引入的误差 为： ( B ) (A) 72 Pa (B) 192 Pa (C) 96 Pa (D) 288 Pa 4. 低压下，气体 A 在表面均匀的催化剂上进行催化转化反应, 其机理为： A(g) ＋ K A K ─→ B(g) ＋ K 第一步是快平衡, 第二步是速控步, 则该反应表观为几级? ( B ) (A) 零级 (B) 一级 (C) 二级 (D) 无级数 5 .表面过程中ΔG（表面）= -W'的充要条件除了等温等压外，还有：( D ) A，不做其它功； B，热力学可逆； C，组成不变； D，是B和C。

6. 物质表面张力的值与：( C ) A，温度无关； B，压力无关； C，表面大小无关； D，另一相物质无关。 7. 以P平、P凸、P凹分别表示平面、凸面、凹面液体上的饱和蒸汽压，三者关系为：( B ) A，P平>P凹>P凸； B，P凸>P平>P凹； C，P凸>P凹>P平； D，三者相同。 8. 常见亚稳态现象都与表面性质有关，下面说法正确的是：( D ) A，过饱和蒸气是由于小液滴的蒸气压小于大液滴的蒸气压所致； B，过热液体形成原因是新相种子——小气泡的附加压力太小； C，饱和溶液陈化、晶粒长大，因为小晶粒溶解度比大晶粒大； D，人工降雨时在大气中撒入化学物质主要的目的是促进凝结中心形成 9. 对亲水性固体表面，其相应接触角θ是：( B ) A，θ>90°； B，θ<90°； C，θ=180°； D，θ可为任意角 1O. Langmuir吸附理论中说法符合基本假定得是：( A ) A，固体表面均匀、各处吸附能力相同；B，吸附分子可以是单层或多层分子层；C，被吸附分子间有作用、相互影响；D，吸附和解吸附之间很难建立动态平衡。 11. Langmuir吸附形式之一：θ=bp/(1+bp),它不适用于：( C )