中南大学物化课后习题答案 11章 表面化学与胶体化学
物理化学与胶体化学
课程代码：物理化学与胶体化学physical chemistry and colloid chemistry学分： 3.5 总学时：64 理论学时：48 实验：16一、课程目的物理化学和胶体化学是研究变化规律性的基础科学，本课程是农业院校主要的基础课程，是生命科学、土壤科学、食品科学、环境科学等专业本科生的必修课程。
该课程科学地、系统地、严谨地阐明化学的基本理论，为学生深入学习有关专业课程打下坚实的基础。
二、课程基本要求(1) 重点掌握化学热力学的基本理论和基本方法。
(2) 重点掌握判断变化发生方向和限度的判据。
(3) 掌握研究变化机理的基本手段。
(4) 掌握表面化学和胶体化学的基本内容。
(5) 了解物理化学基本原理在实际体系中的应用, 学会科学的思维方法，提高分析问题和解决问题的能力。
三、教材《物理化学》董元彦，李宝华，路福绥主编，科学出版社主要参考教材：《物理化学》(上、下册) 天津大学物理化学教研室编, 高等教育出版社四、课程内容第 1 章化学热力学基础主要内容：热力学的能量守恒原理. 热力学第一定律.可逆过程与最大功. 理想气体的热力学. 重点和难点：化学热力学的基本概念和基本公式. 复习热化学. Kirchhoff 公式. 熵变的计算. 第 2 章自由能、化学势和溶液主要内容：Gibbs 自由能判据、热力学第一、二定律联合公式、Gibbs 自由能及判据、Holmholtz 自由能.Gibbs 自由能与温度、压力的关系. △ G 的计算、简单的P.V.T 变化过程、相变过程、化学反应. 稀溶液的依数性.重点和难点：自由能、偏摩尔数量. 掌握理想气体、理想溶液的化学势.第 3 章相平衡主要内容：相律基本概念。
单组分体系、Clapeyron 方程、水的相图. 二组分双液体系. 理想完全互溶双液系. 非理想完全互溶双液系.部分互溶双液系.重点和难点：掌握相律的基本概念和Clapeyron 方程. 掌握理想双液系相图,了解其它二元体系的相律.第 4 章化学平衡主要内容：化学势与化学平衡, 反应进度和反应限度的关系.化学反应定温方程式及化学反应的平衡常数. 平衡常数的测定和计算.重点和难点：化学势与化学平衡的关系.平衡常数的测定和计算. 各种因素对化学平衡的影响. 第5 章电解质溶液主要内容：电解质溶液的导电机理,Faraday 定律、离子的电迁移. 电导及其应用. 强电解质溶液的活度及活度系数、影响离子平均活度系数的因素. 强电解质溶液理论.重点和难点：掌握离子电迁移；掌握电导、电导率及其计算和应用. 电解质溶液的活度和活度系数.了解强电解质溶液理论第 6 章可逆电池电动势主要内容：可逆电池、电极的类型和电极反应、电池表示法. 电极电势. 可逆电池热力学. 电池电动势的测定及其应用.电子活度和pH 电势图.重点和难点：掌握电池、电极、电动势、Nernst 公式及其应用. 掌握可逆电池热力学. 了解pe 、pH 电势图和生化标准电极电势第7 章不可逆电极过程主要内容：分解电压. 极化现象和超电势. 极谱分析原理. 重点和难点：分解电压、极化现象和超电势.极谱分析的原理. 金属腐蚀及防护；化学电源.第8 章化学动力学主要内容：化学反应速率、基元反应、反应级数、速率常数、反应分子数. 一级反应、二级反应、三级反应和零级反应、应级数的确定. 温度对反应速率的影响.重点和难点：化学动力学的基本概念；简单级数反应的特点及其计算. 掌握温度对反应速率的影响. Arrhenius 公式及应用.第9 章光化学主要内容：光化学第一定律、光化学第二定律.重点和难点：光化学反应及其基本规律.第10 章液体表面主要内容：表面Gibbs 自由能、表面张力. 溶液表面吸附. 表面活性物质结构特点、表面活性物质分类.重点和难点：液体表面及弯曲液面的特性. 溶液表面吸附. 表面活性物质的结构特点. 膜、胶束和液晶.第11 章固体表面主要内容：固体表面特性.气固界面吸附、吸附作用、吸附理论、吸附作用的应用. 液固界面吸附.润湿现象、润湿作用的应用.重点和难点: 固体表面及气固表面吸附. 了解液固表面吸附.第12 章溶胶主要内容：分散体系. 溶胶的制备与净化.溶胶的光学性质、Tyndall 效应的规律. 溶胶的动力学性质、扩散与渗透压、沉降和沉降平衡. 溶胶的电学性质、动现象、胶粒表面电荷的来源、双电层结构、溶胶胶团的结构.重点和难点：分散体系. 溶胶的制备和净化. 溶胶的光学性质、动力学性质和电学性质.第13 章乳状液与泡沫主要内容：乳状液的类型. 乳状液的稳定性与乳化. 乳状液的转型与破坏. 重点和难点：乳状液的特点及稳定性.乳状液的类型理论. 乳状液的制备，转型与破坏.微乳状液.泡沫的特点及稳定性.第14 章高分子溶液主要内容：高分子溶液、分子溶液与小分子溶液、溶胶的异同点. 高分子化合物的相对分子量. 溶液中高分子的柔性、溶液中高分子的形态、高分子化合物的溶解过程、分子溶解过程的热力学处理. 高分子溶液的渗透压、高分子溶液的粘度、分子溶液的光散射、分子溶液的超速离心沉降高分子电解质溶液.高分子在固液界面上的吸附、高分子对溶胶的稳定作用. 高分子物质的降解.重点和难点：高分子溶液与溶胶、小分子真溶液的异同点. 高分子化合物的相对分子量. 溶液中高分子的特点. 高分子溶液的性质.第15 章凝胶及膜平衡主要内容：凝胶的类型、凝胶的结构及稳定性. 胶凝作用. 凝胶的性质、凝胶的溶胀、胶液收缩、凝胶中的扩散与化学反应、胶溶作用. 凝胶在科学研究中的应用、凝胶色谱、凝胶电泳、凝胶膜.重点和难点凝胶及其结构特点. 各种因素对胶凝作用的影响，凝胶的性质. Donnan 平衡及对膜内外离子分布的影响.五、习题根据教学需要，布置50 道习题，作业完成情况作为评定课程成绩的一部分。
表面物理化学习题集和答案解析
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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 Pa4.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) ＋KA 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。
表面物理化学习题和答案教学内容
表面物理化学习题和答案一、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 Pa4.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。
胶体化学与表面化学复习题
胶体化学与表面化学复习题胶体化学与表面化学复习题胶体化学与表面化学是化学领域中的重要分支，研究物质在界面和胶体系统中的行为和性质。
下面将通过一些复习题来回顾和巩固相关知识。
1. 什么是胶体？胶体是由两种或多种物质组成的混合体系，其中一个物质以微小颗粒的形式分散在另一个物质中。
胶体的颗粒大小介于溶液和悬浮液之间，通常在1到1000纳米之间。
2. 胶体与溶液的区别是什么？溶液是由溶质完全溶解在溶剂中形成的均匀混合物，而胶体是由微小颗粒悬浮在另一种物质中。
胶体中的颗粒大小较大，可以通过显微镜观察到，而溶液中的溶质颗粒非常小，只能通过高倍显微镜或电子显微镜观察到。
3. 胶体的分类有哪些？胶体可以根据颗粒的性质和分散介质的性质进行分类。
根据颗粒的性质，胶体可以分为溶胶（颗粒为固体）、凝胶（颗粒为液体）和乳胶（颗粒为液滴）。
根据分散介质的性质，胶体可以分为水胶体、有机胶体和气溶胶。
4. 什么是表面张力？表面张力是液体表面上的分子间相互作用力导致的液体表面收缩的趋势。
表面张力使液体表面呈现出一种薄膜状的性质，使液体表面呈现出一种薄膜状的性质，使液体表面呈现出一种薄膜状的性质。
5. 表面活性剂是什么？表面活性剂是一类具有两亲性的化合物，分子结构中含有亲水基团和疏水基团。
表面活性剂可以在液体表面降低表面张力，使液体能够与其他物质更好地混合。
表面活性剂广泛应用于洗涤剂、乳化剂和润滑剂等领域。
6. 胶体稳定性的影响因素有哪些？胶体稳定性受到多种因素的影响，包括颗粒电荷、电解质浓度、溶剂性质和温度等。
颗粒电荷的存在可以使胶体颗粒之间发生静电排斥，从而稳定胶体系统。
电解质浓度的增加会中和颗粒表面的电荷，导致胶体不稳定。
溶剂性质和温度的变化也会对胶体稳定性产生影响。
7. 胶体的应用领域有哪些？胶体在许多领域中具有广泛的应用，包括生物医学、食品工业、化妆品、油墨和涂料等。
例如，纳米颗粒胶体被广泛应用于药物传递和生物成像领域，胶体稳定剂被用于食品工业中的乳化和稳定乳制品。
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。
物理化学选做作业 答案——中南大学
纸质作业答案一、术语解释 节流膨胀：在绝热条件下，流体的恒焓膨胀过程。
多数流体经节流膨胀(多数情况下的流体是始态为液体，末态为气体)后温度下降，产生制冷效应。
可逆过程：在一系列无限接近平衡的条件下进行的过程。
沿可逆过程途径进行一次来回变化，不会给体系和环境留下任何痕迹，即体系和环境都可回到始态。
反应进度：用来表示化学反应进行程度的量，一般记为ξ，ξ = (n B,t - n B,0 )/νB ，式中n B,0为反应开始(ξ = 0)时体系中物质B 的物质的量(摩尔数)，n B,t 为反应进行到t 时刻(ξ)时体系中物质B 的物质的量(摩尔数)，νB 为反应方程式形为0 = ΣνB B 时，物质B 的化学计量系数。
ξ值与选用体系中的哪种物质的量的变化来进行计算无关，但与化学反应计量式的写法有关。
热容：在不发生相变和化学变化的前提下，体系在经历某一过程时，与环境所交换的热与由此引起的温度变化值之比称为体系的热容。
若过程为恒压过程，则所得热容称为恒压热容，过程为恒容过程，则所得热容称为恒容热容。
反应热效应：也称反应热，是指在只做体积功和始末态温度相等的条件下，完成化学反应过程中体系与环境所交换的热。
热效应有为恒(等)压热效应和恒(等)容热效应之分，恒(等)压热效应Q p =ΔH ，恒(等)容热效应Q V =ΔU 。
对应不同类型的反应，反应热也可分为生成热、燃烧热、溶解热、稀释热等。
熵判据：在隔离体系中，ΔS 隔离 = ΔS 体系 + ΔS 环境 ≥ 0，若ΔS 隔离 = 0，则体系达到平衡，若ΔS 隔离 > 0，则体系中发生的变化为自发（动）过程。
熵增原理：在绝热或隔离体系中发生任何变化，体系的熵总是增加或不变，而不会减少，即ΔS ≥ 0。
对绝热体系而言，ΔS 绝热 > 0时，体系中发生的变化为不可逆过程，ΔS 绝热 = 0时，体系中发生的变化为可逆过程。
化学势：溶液中组元i 的偏摩尔吉布斯自由能称为组元i 的化学势。
物理化学第十一章课后答案完整版
物理化学第十一章课后答案完整版半衰期：证毕。
27．某溶液中反应，开始时反应物A与B的物质的量相等，没有产物C。
1 h后A的转化率为75%，问2 h后A尚有多少未反应？假设：（1）对A为一级，对B为零级；（2）对A、B皆为1级。
解：用? 表示A的转化率。
对于（1），反应的速率方程为对（2），由于A与B的初始浓度相同，速率方程为28．反应的速率方程为。
，25 oC时（1）若初始溶度，，求。
（2）若将反应物A与B的挥发性固体装入密闭容器中，已知25 oC时A 和B的饱和蒸气压分别为10 kPa和2 kPa，问25 oC时0.5 mol A转化为产物需多长时间？解：在（1）的情况下，，速率方程化为在（2）的情况下，假设A和B的固体足够多，则在反应过程中气相中A和B的浓度不变，既反应速率不变，因此29．反应率常数为在开始阶段约为级反应。
910 K时速，若乙烷促使压力为（1）13.332 kPa，（2）39.996kPa，求初始速率。
解：（1）（2）30．65 oC时气相分解的速率常数为，活化能为求80 oC时的k及。
解：根据Arrhenius公式根据k的单位，该反应为一级反应31．在乙醇溶液中进行如下反应实验测得不同温度下的k如下。
求该反应的活化能。
15.83 32.02 59.75 90.61 0.0503 0.368 6.71 119 解：由Arrhenius公，3.4604 3.2769 3.0039 2.7491 -2.9898 -0.9997 1.90364.779132．双光气分解反应为一级反应。
将一定量双光气迅速引入一个280 oC的容器中，751 s后测得系统的压力为2.710 kPa；经过长时间反应完了后系统压力为4.008 kPa。
305 oC时重复试验，经320 s系统压力为2.838 kPa；反应完了后系统压力为3.554 kPa。
求活化能。
解：根据反应计量式，设活化能不随温度变化33．乙醛(A)蒸气的热分解反应如下518 oC下在一定容积中的压力变化有如下两组数据：纯乙醛的初压53.329 26.664 100 s后系统总压66.661 30.531 (1)求反应级数，速率常数；(2)若活化能为，问在什么温度下其速率常数为518 oC下的2倍：解：（1）在反应过程中乙醛的压力为，设为n级反应，并令m =n -1，由于在两组实验中kt相同，故有。
表面物理化学习题集和答案解析
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 Pa4.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。
物理化学课后习题解答
第8章 表面和胶体化学习题解答1. 若一球形液膜的直径为2×10-3 m ，比表面自由能为0.7 J·m -2，则其所受的附加压力是多少？ 解：球形液膜 3440.7 kPa2.8 kPa 210/2p r γ-⨯∆===⨯ 2. 若水在293 K 时的表面张力为72.75×10-3 N·m -1，则当把水分散成半径为10-5 m 的小液滴时，曲面下的附加压力为多少？ 解：3452272.7510 Pa 1.4510 Pa 10p r γ--⨯⨯∆===⨯ 3. 在293 K 时把半径1 mm 的水滴分散成半径为1 µm 的小水滴，问比表面增加了多少倍？表面吉布斯函数增加了多少？完成该变化时，环境至少需做多少功？已知水的表面张力为72.75×10-3 N·m -1。
解：设半径1 mm 水滴的表面积为A 1，体积为：V 1，半径为：R 1；半径1 µm 水滴的表面积为A 2，体积为：V 2，半径为：R 2；N 为小水滴的个数。
33121244 , 33V NV R N R ππ== 33912 1 mm 101 μm R N R ⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 229222114 1 μm 1010004 1 mm A N R A R ππ⨯⎛⎫=== ⎪⎝⎭ 12221440.07288 N m 4()=9.14510 N m 9.14510 JA G dA NR R γπ---∆==⋅⨯-⨯⋅=⨯49.14510 J A W G -=-∆=-⨯ 4. 在298 K ，101.325 kPa 下，将直径为1 µm 的毛细管插入水中，问管内需加多大压力才能防止水面上升？若不加额外压力，让水面上升达平衡后，管内液面上升多高？已知：该温度下水的表面张力为0.072 N·m -1，水的密度为1000 kg·m -3，设接触角为0o ，重力加速度为9.8 m·s -2。
物理化学习题解答
物理化学习题解答(十一)(总26页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--物理化学习题解答(十一)习题p216~2241、298K 时，2N 2O 5(g)==N 2O 4(g)+O 2(g)，该分解反应的半衰期t 1/2=，此值与N 2O 5(g)的起始浓度无关，试求： (1) 该反应的速率常数；(2) N 2O 5(g)转化掉90%所需的时间。
解：(1) 反应的半衰期t 1/2与N 2O 5(g)的起始浓度无关，故为一级反应。
(2) .ln10=t =2、某物质A 分解反应为二级反应，当反应进行到A 消耗了1/3时，所需时间为2min ，若继续反应掉同样多这些量的A ，应需多长时间？ 解：1/2=4/t ，t =8min ，t a =8–2=6min3、有反应A→P，实验测得是级反应，试证明：(1) kt A A 1][][2121=-12ln 21k t =12/111216.07.52ln 2ln -===h t k t k xa a 1ln =-t a a a 1216.09.0ln =-t k ax a 211=--221311k a a a =--241k a =tk a a a 21321=--t k a 22=(2) 解：(1)(2)4、在298K 时，用旋光仪测定蔗糖的转化率，在不同时间所测得的旋光度αt如下：试求该反应的速率常数k 值。
解：由ln(αt –α∞)~t 作图，直线斜率–k = –×10-3，速率常数k =×10-3min -1。
21][][A k dtA d r =-=kdt A A d -=21][][kdt A d A -=-][][21kdt A d -=21][2t d k A d tA A ⎰⎰-=0][][210][2)0(}][]{[221210--=-t k A A ktA A 21][][21210=-21212121}][21{][00kt A A =-21212121}][22][00kt A A =-212121])[222(0kt A =-21210])[22(kt A =-21210])[12(2A kt -=)ln()ln(0∞∞-+-=-ααααkt tl n (αt -α∞)t/min5、在298K 时，测定乙酸乙酯皂化反应速率。
物理化学—表面化学练习题及参考答案（2）
物理化学—表⾯化学练习题及参考答案（2）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 AKB ＋K BKAK ＋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 Pa3. 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 Pa6. 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(C) γ固-⽔ = γ固-空⽓ (D) 不能确定其液固间的接触⾓θ值为： ( )(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： ( )(A) θ 1＝ a p a p a p 1111221++ θ 2＝a p a p a p 2211221++ (B) θ 1＝a p a p a p 1121121121122122121//////++ θ 2＝a p a p a p 2122121121122122121//////++ (C) θ 1＝a p a p a p 112112112112221////++ 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 22112112221++// 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? ( )(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____________m。
物理化学课后习题答案(全)
6. 1mol N2 在 0℃时体积为 70.3cm3，计算其压力，并与实验值 40.5 MPa 比较： (1) 用理想气体状态方程； (2) 用范德华方程； (3) 用压
缩因子图。
解：(1) p = RT Vm
=
⎜⎛ ⎝
8.3145× 273.15 70.3 ×10 −6
⎟⎞ ⎠
Pa
=
32.3 ×10 6
=
−
1 1672
=
−0.06 ％
(3) 1 g 水蒸气的体积
V
=
nRT
=
⎡ ⎢ ⎢
1 18.02
×
8.3145
×
(100
+
273.15)
⎤ ⎥ ⎥
m
3
p⎢
101325
⎥
⎢⎣
⎥⎦
= 1.699 ×10−3 m 3 = 1699cm3
[ ] W = − 101325 × (1699 − 1.044) × 10−6 × 18.02 J
及 101325Pa 时 1g 水的体积为 1.044cm3，1 g 水蒸气的体积为 1673cm3。
(1) 试求此过程的功； (2) 假定略去液态水的体积，试求结果的百分误
差； (3) 假定把水蒸气当作理想气体，试求结果的百分误差； (4) 根
据(2)、(3)的假定，证明恒温下若外压等于液体的饱和蒸气压，则物质
Pa
=
32.3
MPa
(2) 由表 1–6 查得， a = 0.141 Pa ⋅ m6 ⋅ mol−2 ，
b = 0.0391 × 10−3 m3 ⋅ mol −1 ，则
p = RT − a Vm − b Vm2
中南大学《物理化学》网上(课程)作业一及参考答案
中南大学《物理化学》网上(课程)作业一及参考答案(一) 单选题1. 下列物理量中，不属于体系性质的是（）。
(A) -pdV(B) (C) (D)参考答案： (B)2. 在恒压恒温条件下，溶剂A与溶质B形成一定浓度的溶液，若采用不同的浓度表达形式表示溶液中A和B的浓度，则（）。
(A) 溶液中A和B的活度不变(B) 溶液中A和B的参考态化学势值不变 (C) 溶液中A和B的活度系数不变 (D) 溶液中A和B的化学势值不变参考答案： (D)3. 在298K下，A和B两种气体单独在某一溶剂中溶解时均遵守Henry定律，Henry 常数分别为kA和kB，且已知，则当A和B压力（平衡时的）相同时，在一定量的该溶剂中溶解的关系为（）。
A的量大于BA的量小于B(B) 的量A的量等于B(C) 的量A的量与B的量无(D) 法比较(A) 的量参考答案： (B)4. 当5mol的H2（g）与4mol的Cl2（g）混合，最后生成2mol的HCl（g）。
若以下式为基本单元：1mol (A)2mol (B) 4mol (C) 5mol (D)参考答案： (A)5.凡是孤立系统中进行的变化，其的值一定是（）。
(A)(B) (C) (D)参考答案： (D)6.封闭系统中，若某过程的A=WR，应满足的条件是（）。
等温、可逆过等容、可逆过(B) 程等温等压、可逆(C) 过程等温等容、可逆(D) 过程(A) 程参考答案： (A)7.某纯物质体系的，当压力升高时其熔点将（）。
(A) 升高降低 (B) (C) 不变不确定 (D)参考答案：(A) 8.在温度T时，纯液体A的饱和蒸气压为凝固点为，化学势为，并且已知在下的，当A中溶入少量与A不形成固态溶液的溶质而形成为稀溶液时，上述三物理量分别为，则（）。
(B)(C)(D)参考答案： (D)9. 定义偏摩尔量时规定的条件是（）。
(A) 等温等压(B) 等熵等压(C) 等温，溶液浓度不变(D) 等温等压，溶液浓度不变参考答案： (D)10. 盐碱地的农作物长势不良，甚至枯萎，其主要原因是（）。
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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?解：说明水完全能在汞表面上铺展开。
6．在298 K、101.325 kPa下，将直径1 μｍ的毛细管插入水中，在管内需加多大压强才能防止水面上升?若不加额外压强，则管内液面能升多高?已知该温度下，，接触角θ＝0，重力加速度ｇ＝9.8 m·s-2。
（答案：p S =291kPa，h=29.69m）解：而则7．氧化铝陶瓷上需要涂银，当加热到1273 K时，液体银能否润湿陶瓷表面? 已知该温度下σ(Al2O3)＝1.0 N·ｍ-1，液态银σ(Ag)＝0.88 N·m-1，σ(Al2O3-Ag)＝1.77 N·m-1。
（答案：150°，不能润湿）解：解法一、∴液体银不能润湿陶瓷表面解法二、（1）铺展系数φ < 0，∴液体银肯定不能在陶瓷表面铺展（2）∴液体银也肯定不能对陶瓷表面发生浸湿故，液体银不能润湿陶瓷表面！8．273.15 K和293.15 K时，水的饱和蒸气压分别为610.2 Pa和2 333.1 Pa。
在吸附一定量水的糖炭上，在上述温度下吸附平衡时水的蒸气压分别为104.0 Pa和380.0 Pa。
计算：(1)糖炭吸附1 mol水蒸气，(2)糖炭吸附1 mol液体水的吸附热(设吸附热与温度和吸附量无关)。
（答案：–43095.2，1464.4 J·mol-1）解：两个吸附热间的关系如右图所示。
∴ΔＨ吸，l =ΔＨ吸，g +ΔvapＨ（１）据克－克公式，气体吸附热的计算用：∴（2）据克－克公式，水的蒸发热的计算为：∴∴ΔＨ吸，l=ΔＨ吸，g+ΔvapＨ= (-43132 ) + 44643 = 1511 J·mol-19．在液氮温度下，N2在ZrSiO4上的吸附符合BET公式，今取1.752×10-2 kg样品进行吸附，pｓ＝101.325 kPa，所有吸附气体体积已换成标准状态。
数据如下：p ／kPa 1.39 2.77 10.13 14.93 21.01 25.37 34.13 52.16 62.82 Γ×103／L8.16 8.96 11.04 12.16 13.09 13.73 15.10 18.02 20.32(1) 计算单分子层吸附所需N 2气的体积；(2) 求样品的比表面积。
(已知N 2分子的截面积为1.62×10-19m 2)（答案：8.248×10-3 dm 3，2.05m 2·g -2）解：根据BET 二常数公式的直线式和题给数据得：0.0137 0.0273 0.1000 0.1473 0.2074 0.2504 0.3368 0.5148 0.6200 1.7053.13710.0614.2519.9824.3233.6458.8780.30作~图如下图：截距＝= -3.3324 斜率= = 124.57∴或10．1 g活性炭吸附CO2气体，在303 K吸附平衡压强为79.99 kPa，在273 K时吸附平衡压强为23.06 kPa，求1 g活性炭吸附0.04 L标准状态的CO2气体的吸附热(设吸附热为常数)。
（答案：–50.92J）解：把吸附当相平衡看待，应用克－克公式有：∴故，吸附0.04mol的吸附热=11．在292 K时，丁酸水溶液的表面张力。
式中σ0为纯水的表面张力，α、β为常数。
(1) 求丁酸的表面吸附量与浓度的关系式。
(2) 当α＝13.1×10-3N·m-1，β＝19.62，而浓度ｃ＝0.2 mol·L-1时的吸附量。
(3) 当＞＞１时，吸附量为多少?此时丁酸在表面上可认为构成单分子层紧密排列，则丁酸分子的截面积为多少?（答案：4.30×10-6 mol·m-2，5.39×10-6 mol·m-2，3.08×10-19 mol·m-2）解：（1）∴，代入吉布斯吸附等温式得：取cΘ= 1mol·L-1∴(2)(3) 当＞＞1时a丁酸=12．在碱性溶液中用HCHO还原HAuCl4制备金胶体，反应如下：HAuCl4＋5NaOH ===== NaAuO2 ＋4NaCl＋3H2ONaAuO2＋3HCHO＋NaOH ==== 2Au ＋3HCOONa ＋2H2O此处是稳定剂，写出胶体结构式。
解：[(Au)m··(y - z)Na+]zNa+13．在298 K时，粒子半径为3×10-8m的金胶体，当达到沉降平衡后，相距1.0×10-4 m层指定的体积内粒子数分别为277和166。
已知ρAu＝1.93×104 kg·m-3，介质密度为1×103 kg·m-3。
计算阿伏加德罗常数Ｌ值为多少?（答案：6.2545×1023）解：胶体在重力场中沉降平衡时，按高度分布公式为：14．Fe(OH)3胶体在某温度下电泳，电极间的距离为0.3 m，电势差为150 V，在20 min内粒子移动的距离为0.024 m，水的介电常数ε＝81，粘度为0.001 Pa·ｓ。
计算胶体的ζ电势。
（答案：55.86mV）解：15．在286.7 K时，水的介电常数ε＝82.5，比电导κ＝1.16×10-1s·m-1，粘度为1.194×10-3Pa·s，在此条件下以石英粉末做电渗实验，电流强度I ＝4×10-3A，流过的液体体积为8×10-5L时所需时间为107.5 s，计算ζ电势。
（答案：35.33 mV）解：16．等体积的0.08 mol·Ｌ-1 KI和0.10 mol·Ｌ-1的AgNO3溶液混合制AgI胶体。
分别加入浓度相同的下述电解质溶液，聚沉能力的顺序如何?①NaCl ②Na2SO4 ③MgSO4④K3［Fe(CN)6］解：根据题意此AgI为正胶体，因此对胶体聚沉主要是阴离子起作用，故其聚沉能力顺序为：（4）＞（2）＞（3）＞（1）。
此处需要说明的是：因为在浓度相同时（2）的离子强度比（3）小，据德拜休克理论则（2）的平均活度系数大于（3），故（2）的活度大于（3）的活度，所以聚沉能力（2）＞（3）。
17．某胶体粒子的平均半径为2.1 nm,其粘度和纯水相同η＝1×10-3kg·m-1·ｓ-1，计算：(1) 298 K时，胶体粒子的扩散系数Ｄ。
(2) 在1s里，由于布朗运动胶体粒子沿ｘ方向的平均位移。
（答案：1.039×10-10m2·s-1，1.44×10-5m）解: (1) 根据爱因斯坦公式(2) x2 = 2Dt故1秒钟的平均位移为x === 1.44×10-6m18．试证明球形微粒固体的熔点与微粒半径ｒ的关系为：式中为固体摩尔体积，为摩尔熔化热，为大块物质的熔点，为固/液表面张力。
［提示：液体承受压强不变，而固体微球的压强随而变，运用相平衡知识处理］解：球形小微粒固体与熔体呈平衡时，两相的压强不等，令液相的压强为p’，固相的压强为p，相平衡条件为，当微粒的半径r改变时，虽然液相的压强p’不变，但固相压强p随半径而变化，因而引起两相平衡的温度也随着变化，于是在新的条件建立新的平衡，即：，故有积分后整理得：证毕！19．240 K时测得CO在活性炭上吸附的数据如下{p(kPa)，Γ［标准状态下每克活性炭吸附CO 的体积数cm3］}：p／kPa 13.466 25.065 42.633 57.329 71.994 89.326Γ／(cm3·g-1) 8.54 13.1 18.2 21.0 23.8 26.3试比较弗伦德利希公式和兰缪尔公式何者更适合这种吸附，并计算公式中的常数。
（答案：1.923，n =1.683，Γm= 41.84cm3·g-1，b =1.995×10-5 Pa-1）解：弗伦德利希公式化为线性式：，由原始数据得：lgΓ0.9315 1.1173 1.2601 1.3222 1.3766 1.4200lg p 4.1292 4.3991 4.6297 4.7584 4.8573 4.9510作lgГ- lg p图得一直线，如图：斜率= 0.5941 = n-1,截距= -1.5074故k = 0.031，n = 1.683兰缪尔公式的线性化方程为：，由原始数据得：1.5768 1.91342.3424 2.73003.0250 3.3964p/ kPa13.46625.06542.63357.32971.99489.326作- p图为一直线，如图：斜率= 0.0239 = (Гm)-1，故Гm = 41.84cm3·g-1截距=1.3014 =∴b = 0.01836(kPa)-1 = 1.836×10-5 Pa-120．对于微球硅酸铝催化剂，在77.2 K时吸附N2气，测得吸附量Γ(cm3·ｇ-1)(已换算为标准体积)与氮气的平衡压力如下：p／kPa 8.699 13.639 22.112 29.924 38.910Γ／(cm3·g-1) 115.58 126.30 150.69 166.38 184.42试用BET公式计算催化剂的比表面积。