物理化学表面及胶体习题Word格式文档下载.doc

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，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/m3,水的摩尔质量为18g/mol）

答;

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/m3,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。

（1）（P1为Ps，R1＝∞）求得R2＝7.79×

10－10m；

（2）

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→NaAuO2＋4NaCl+3H2O

2NaAuO2＋3HCHO＋NaOH→2Au+3HCOONa+2H2O;

NaAuO2稳定剂，写出胶团结构式，标出胶核、胶粒和胶团。

[（Au）m·

nAuO2-·

（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：

SiO2+H2O→H2SiO3→SiO32-+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？

（1）[（SiO2）m·

nSiO32-·

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。

[（As2S3）m·

nHS-·

（n-x）H+]x-·

xH+

{[（Fe（OH）3）]m·

nFeO+·

（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×

10-6m3，如使其聚沉，至少需浓度为1000mol·

m-3的NaCl溶液20×

10-6m3,或浓度为1mol·

m-3的Na2SO4溶液100×

10-6m3，由这些数据得出的结论是：

（c）

（A）溶胶带正电，NaCl的聚沉值比Na2SO4的聚沉值小

（B）溶胶带负电，NaCl的聚沉值比Na2SO4的聚沉值大

（C）溶胶带正电，NaCl的聚沉值比Na2SO4的聚沉值大

（D）溶胶带正电，NaCl的聚沉能力比Na2SO4的聚沉能力强

4液体的表面自由能g可以表示为：

（c）

（A）（¶

H/¶

A）（B）（¶

F/¶

A）

（C）（¶

U/¶

A）（D）（¶

G/¶

A）

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CaCO3（s）颗粒做热分解实验，在相同温度下，哪些晶粒分解压大？

小颗粒

原因：

，

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<

P平<

P凸

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pH³

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g＝2.57×

10-2N/m,求直径为1.0×

10-8m的颗粒溶解度？

（r＝1.589g/cm3）

根据开尔文公式，a2＝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＋KAK

B＋KBK

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

2.298K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q=0.05，当q=1/2时，苯气体的平衡压力为：

（B）ap=q/（1-q）,p=40Pa,q=0.05

a=0.001315Pa-1

q=1/2时，p=760Pa

（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DG，此时W与DG的关系为：

（DU=Q-W）（D）

（A）DG=-W（B）DG=W

（C）DG<

-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×

10-3m，表面张力为0.072N·

m-1，液膜的附加压力为（D）

（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：

（C）

（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）

（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g随温度之增高而下降，由Dp=2g/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）g固-水>

g固-空气（B）g固-水<

g固-空气

（C）g固-水=g固-空气（D）不能确定

其液固间的接触角q值为：

（D）

（A）q>

90°

（B）q=90°

（C）q=180°

（D）q<

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q1,q2与气相平衡压力p1,p2关系为：

（C）

（A）q1＝q2＝

（B）q1＝q2＝

（C）q1＝q2＝

（D）q1＝q2＝

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）＋2K2AKC＋D＋2K

若A2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293K时丙酮的表面张力为g=0.0233N·

m-1，密度r=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____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q______衡量，当__q>

_______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=298K时,水-空气表面张力g=7.17×

10-2N·

m-1,

（¶

g/¶

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=_____W=-gdA=-14.34×

10-6J____,熵变DS=_____DS=3.14×

10-3J·

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=1173K时之实验数据求速率常数。

t/s018004800

p（N2O）/kPa26.718.19.3

q=Kp（N2O）/（1+Kp（N2O））≈Kp（N2O）

-dp（N2O）/dt=kq=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

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×

m-1。

计算该蛋白质的摩尔质量。

pA＝nRT＝W/M·

RT

M＝WRT/（pA）＝41.29kg·

mol-1

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·

试求298K时,浓度为1×

dm-3的表面活性剂溶液的表面超额G的值。

G=-（a/RT）·

（dg/da）

a=c/c$

（dg/da）T=Dg/Da

G=1.20×

10-6mol·

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*）=2gM/RTr×

1/R'

凸面，R'

>

0p>

p*

凹面，R'

<

0p<

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）；

（2）；

（3）。

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s，则肥皂泡内附加压力是：

（1）；

（2）；

（3）。

9、若某液体能在某固体表面铺展，则铺展系数j一定：

（　2　）。

（１）<

　０；

　（２）>

（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ＢＥＴ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_或q=_。

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）

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