物理化学表面化学练习题及参考答案.docx
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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
2.298K时，蒸气苯在石墨上的吸附，符合Langmuir吸附等温式，在40Pa时，覆盖度=0.05，当=1/2时，苯气体的平衡压力为：
（）
（A）400Pa（B）760Pa
（C）1000Pa（D）200Pa
3.在等温等压条件下，将1mol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2×10-3m，表面张力为0.072N·m-1，液膜的附加压力为（）
（A）36Pa（B）72Pa
（C）144Pa（D）288Pa
6.单组分气-液平衡体系，在孤立条件下，界面A发生了dA>0的微小变化,体系相应的熵变dS变化为：
（）
（A）dS>0（B）dS=0
（C）dS<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）固-水>固-空气（B）固-水<固-空气
（C）固-水=固-空气（D）不能确定
其液固间的接触角值为：
（）
（A）>90°（B）=90°
（C）=180°（D）<90°
10.已知A2
（1）,B2
（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1,2与气相平衡压力p1,p2关系为：
（）
（A）1＝
2＝
（B）1＝
2＝
（C）1＝
2＝
（D）1＝
2＝
11.某气体A2在表面均匀的催化剂上发生解离反应,其机理为：
A2（g）＋2K
2AK
C＋D＋2K
若A2的压力较低,反应表现为几级?
（）
（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（）
（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：
（）
（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293K时丙酮的表面张力为=0.0233N·m-1，密度=790kg·m-3，将半径为0.01cm的毛细管插入其中，液面上升了____________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______________________，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__________；而液体中的气泡越小，气泡内液体的饱和蒸气压越__________。
17.液体在固体表面的润湿程度以__________衡量，当_________时称为不润湿。
18.面吉布斯自由能和界面张力的相同点是
不同点是。
19.从吸附的角度考虑催化剂的活性取决于_____________，一个良好的催化剂应是___________。
20.T=298K时,水-空气表面张力=7.17×10-2N·m-1,
（/T）p,A=-1.57×10-4N·m-1·K-1。
在T，p时，可逆地增加2cm2表面,对体系所作的功W=___________,熵变S=_____________。
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=1173K时之实验数据求速率常数。
t/s018004800
p（N2O）/kPa26.718.19.3
22.水的表面张力与温度的关系如下：
t/℃
20
22
25
28
30
/N·m-1
0.07275
0.07244
0.07197
0.07150
0.07118
（1）求25℃时的比表面焓
；
（2）用表面附有极薄水膜的固体粉末倾入水中将会放热，求10g表面积为200m2·g-1的固体粉末所放出的热量。
23.25℃时，血红蛋白铺展在0.01mol·cm-3HCl水溶液上形成表面膜,测其表面压数据如表所示计算该蛋白质的相对分子质量（A为表面膜面积）。
A/m2·g-1
4.0
5.0
6.0
7.5
10.0
/mN·m-1
0.28
0.16
0.105
0.06
0.035
24.370℃,p压力下,丁烯在Co（Ni）MoO4催化剂上催化脱氢制丁二烯,已知进入反应器的丁烯的流量为1.5mol·h-1,反应经两小时后,产物中有丁二烯47.1dm3（标准态）,丁烯13.44dm3,试求丁烯转化率X,丁二烯的收率Y及反应的选择性S。
25.某气体A在催化剂上异构化为B,按以下机理进行：
A＋K＝AK
[AK]
B＋K
第二步为速控步骤,且k2=5.0×10-5mol·dm-3·s-1若A在催化剂上吸附很强,求反应的速率。
此时反应为几级。
（假定催化剂表面均匀的）
26.298K时，将含1mg蛋白质的溶液铺在5％的（NH4）2SO4溶液上。
当溶液表面为0.1m2时,测其表面压为6.0×10-4N·m-1。
计算该蛋白质的摩尔质量。
27.某表面活性剂的稀溶液,当浓度增加1×10-4mol·dm-3时,表面张力减小3×103N·m-1。
试求298K时,浓度为1×10-4mol·dm-3的表面活性剂溶液的表面超额的值。
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。
表面2A答案
一、选择题
1.[答]（C）2.[答]（B）
ap=/（1-）,p=40Pa,=0.05
a=0.001315Pa-1
=1/2时，p=760Pa
3.[答]（D）4.[答]（B）5.[答]（D）6.[答]（C）
7.[答]（A）
表面张力随温度之增高而下降，由p=2/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.[答]（B）9.[答]（B）（D）10.[答]（C）11.[答]（D）
12.[答]（B）13.[答]（D）
二、填空题
14.[答]
15.[答]表面活性剂或称为润湿剂
16.[答]大，小。
17.[答]接触角，>90°
18.[答]量纲和数值相同；物理意义和单位不同。
19.[答]化学吸附的强度；中等强度的化学吸附。
20.[答]W=-dA=-14.34×10-6J
S=3.14×10-3J·K-1
三、计算题
21.[答]=Kp（N2O）/（1+Kp（N2O））≈Kp（N2O）
-dp（N2O）/dt=k=kKp（N2O）=k’p（N2O）
ln[p0（N2O）/p（N2O）]=kKt=k’t
求得k’=2.16×10-4s-1（1800s时）,2.20×10-4s-1（4800s时）
’=2.18×10-4s-1
22.[答]
（1）
（2）
23.[答]高聚物在液面上展开成单分子气态膜,由膜状态方程
（A-nA0）=nRT=（W/M）RTA是膜面积
A=nA0+（W/M）RT,A0是1mol成膜物本身面积，n是成膜物的物质的量作A-图,外推到→0处,直线截距为[（W/M）RT]π0,可求摩尔质量
/mN·m-1
0.28
0.16
0.105
0.06
0.035
A/mN·m·g-1
1.12
0.80
0.63
0.45
0.35
截距为I=0.18×103mN·m·kg-1
M=WRT/I=13.760kg·mol-1=13760g·mol-1
与用沉降法所得M≈68000相比偏小,表明发生表面解离。
24.[答]X＝[1.5-13.44/（22.4×2）]/1.5＝80％
Y＝47.1/（22.4×2）/1.5＝70％
S＝Y/X＝87.5％
25.[答]r＝k2A
A＝aApA/（1+aApA）
r＝k2aApA/（1+aApA）
A的吸附很强时,aApA»1
则r＝k2＝5.0×10-5mol·dm-3·s-1
反应表现为零级
若从k2的单位判断为零级反应也对
26.[答]由关系式:
A＝nRT＝W/M·RT
M＝WRT/（A）＝41.29kg·mol-1
27.[答]=-（a/RT）·（d/da）
a=c/c
（d/da）T=/a
=1.20×10-6mol·m-2
四、问答题
28.[答]
ln（p/p*）=2M/RT×1/R'
凸面，R'>0p>p*
凹面，R'<0p
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