中南大学物化课后习题答案 11章 表面化学与胶体化学
物理化学研究方法思考题
物理化学研究方法思考题
1.热化学实验研究方法
(1)如何用苯甲酸的燃烧热数据来计算苯甲酸的标准生成热?
C6H5COOH(s) + 7.5O2(g) ==== 7CO2(g) + 3H2O(l)
(2)影响“溶解热的测定”实验精确度的主要因素有哪些?
(3)在“表观摩尔体积和偏摩尔体积的测定”实验中可否用容量瓶代替比重瓶,为什么?参考答案或提示:
(1)∵Δc H mΘ[C6H5COOH(s)] = 3Δf H mΘ[H2O(l)] + 7Δf H mΘ[CO2(g)] –Δf H mΘ[C6H5COOH(s)] ∴Δf H mΘ[C6H5COOH(s)] = 3Δf H mΘ[H2O(l)] + 7Δf H mΘ[CO2(g)] –Δc H mΘ[C6H5COOH(s)] (2)1)试样:称样精度,试样粒度、纯度等;
2)测温:温度计的位置、读数精度等及温差校正;
3)操作:搅拌,加样等。
(3)不可用容量瓶代替比重瓶。因为两者的功能不同,对本实验而言,由于容量瓶瓶颈溶液上方存在空间,将导致溶液密度测定误差。
2.平衡实验研究方法
(1)采用沸点法测定液-气平衡体系的温度时,温度计的温泡(或测温元件的测温点)应该置于什么位置?为什么?
(2)在“双液系气液平衡沸点-组成相图”实验中,若沸点测定时出现过热和再分馏现象,会对测量结果产生什么影响?
(3)“差热分析”实验中,对所采用的参比物质有何要求?
(4) 在“二元合金相图”实验中,样品的步冷曲线在转折点附近时常出现最低点,为什么?这种现象对相变温度的确定有何影响?
2 第二章 表面化学与胶体化学
液相
分散度与比表面 分散度:即物质的分散程度, 分散度:即物质的分散程度,分散质粒子 越小,分散程度越大。 越小,分散程度越大。 比表面:单位体积物质的表面积, 比表面:单位体积物质的表面积,用符 号S。表示。 。表示。 S(总表面积) (总表面积) ——————— V (总体积) 总体积)
S。= 。
⊙ 固溶胶 将固体作为分散介质所形成的溶胶。 将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相 为不同状态时,则形成不同的固溶胶: 为不同状态时,则形成不同的固溶胶: A 固-固溶胶 B C 固-液溶胶 固-气溶胶 如有色玻璃,不完全互溶的合金 如有色玻璃 不完全互溶的合金
如珍珠, 如珍珠,某些宝石 如泡沫塑料
第 2 章 表面化学和胶体化学
第一节
表面化学
水滴、汞滴会自动呈球形; 水滴、汞滴会自动呈球形; 脱脂棉易于被水润湿; 脱脂棉易于被水润湿; 固体表面能自动吸附其它物质; 固体表面能自动吸附其它物质; 微小的晶体易于溶解; 微小的晶体易于溶解; 微小的液滴易于蒸发; 微小的液滴易于蒸发;
表面现象
原 因
(2)按分散相和分散介质的聚集状态分类: )按分散相和分散介质的聚集状态分类: ⊙ 液溶胶 将液体作为分散介质所形成的溶胶。 将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相 为不同状态时,则形成不同的液溶胶: 为不同状态时,则形成不同的液溶胶: A 液-固溶胶 固溶胶 B 液-液溶胶 液溶胶 C 液-气溶胶 如油漆,AgI溶胶 溶胶 如油漆 如牛奶,石油原油等乳状液 如牛奶 石油原油等乳状液 如泡沫
中南大学资源加工学课后习题答案
第1章资源加工学概述
习题解答
1.简述从选矿学、矿物加工学到资源加工学三者之间的发展关系。
【解】资源加工学是由传统的选矿学、矿物加工学发展演变形成的新的学科体系。
研究手段
选矿学是用物理、化学的方法,对天然矿物资源(通常包括金属矿物、非金属矿物、煤炭等)进行选别、分离、富集其中的有用矿物的科学技术,其目的是为冶金、化工等行业提供合格原料。
矿物加工学是在选矿学的基础上发展起来的,是用物理、化学的方法,对天然矿物资源进行加工(包括分离、富集、提纯、提取、深加工等),以获取有用物质的科学技术。其目的已不单纯是为其它行业提供合格原料,也可直接得到金属、矿物材料等。
资源加工学是根据物理、化学原理,通过分离、富集、纯化、提取、改性等技术对矿物资源、非传统矿物资源、二次资源及非矿物资源进行加工,获得其中有用物质的科学技术
研究对象
传统选矿学、矿物加工学的研究对象均以天然矿物资源为主。
资源加工学的研究对象涉及以下几方面:
(1)矿物资源。包括金属矿物、非金属矿物、煤炭等;
(2)非传统矿物资源。包括:
①工业固体废弃物:冶炼化工、废渣、尾矿、废石。
②海洋矿产:锰结核、钴结壳、海水中金属、海底热液硫化矿床。
③盐湖与湖泊中的金属盐、重金属污泥。
(3)二次资源。包括:
①废旧电器:电视机、冰箱、音响等。
②废旧金属制品:电缆、电线、易拉罐、电池等。
③废旧汽车。
(4)非矿物资源。城市垃圾、废纸、废塑料、油污水、油污土壤等。
2.资源加工学学科包括那些领域?它的学科基础及与相邻学科的关系如何?
【解】学科领域
资源加工学包括四大学科领域:
研究生胶体与表面化学题
研究生胶体与表面化学题
1、下列物系中哪一种为非胶体?
①牛奶②烟雾③人造红宝石④空气
2、溶胶的基本特性之一是
①热力学上和动力学上皆属稳定的物系
②热力学上和动力学上皆为不稳定的物系
③热力学上稳定而动力学上不稳定的物系
④热力学上不稳定而动力学上稳定的物系
3、溶胶有三个最基本的特性,下列哪点不在其中?
①分散性②聚结不稳定性③多相性④动力稳定性
4、丁铎尔(Tyndall)现象是光射到粒子上发生下列哪种现象的结果?
①散射②反射③透射④折射
5、在外加电场作用下,胶体粒子在分散介质中移动的现象称为
①电渗②电泳③流动电势④沉降
6、下列各性质中哪个不属于溶胶的动力学性质?
①布朗运动②扩散
③电泳④沉降平衡
7、对于AgI的水溶胶,当以KI为稳定剂时其结构可以写成
[(AgI)m nI-(n-x)K+]x-x K+
则被称为胶粒的是指:
8、在AS2S3溶胶中加入等体积,等当量浓度的下列不同电解质溶液,则使溶胶
聚沉最快的是
①LiC1 ②NaC1
③CaCI2 ④A1C13
9、在Al2O3溶胶中加入等体积,等当量浓度的下列不同电解质溶液,则使溶胶
聚沉得最快的是
①KC1 ②KNO3
③K3[Fe(CN)6] ④K2C2O4
10、在一定量的AgI溶胶中加入下列不同电解质溶液,则使溶胶在一定时间内完
全聚沉所需电解质的量最少者为
①La(NO3)3 ②Mg(NO3)2
③NaNO3 ④KNO3
11、下列各点哪一点不属于电动现象?
①电导②电泳
③电渗④沉降电位
12、对于电动电位即ξ电位的描述,哪一点是不正确的?
①ξ电位表示了胶粒溶剂化层界面到均匀液相内的电位
生物化学复习题及答案
中南大学现代远程教育课程考试(专科)复习题及参考答案
生物化学
一、选择题:
(一)单项选择题:(在每小题的备选答案中,选择一个最佳答案,把你认为最佳答案的题号,填入题干的括号内)
1.组成蛋白质的基本单位是 [ ]
A、氨基酸
B、碳原子
C、氨基
D、单核苷酸
2.正常人的血液pH为 [ ]
A、~
B、~6.45
C、~
D、~
3.机体利用非糖物质转变为糖的过程称为 [ ]
A、糖的异生作用
B、糖原合成
C、有氧氧化
D、糖酵解作用
4.酮体不包括下列哪种成分 [ ]
A、β-羟丁酸
B、丙酮酸
C、丙酮
D、乙酰乙酸
5.关于对酶促反应特点的描述哪项错误 [ ] A、酶能加速化学反应 B、酶所催化的反应都是不可逆的
C、酶在反应前后无质和量的变化
D、酶对所催化的反应有选择性
6.人体活动的直接供能物质主要是: [ ]
A、ATP
B、磷酸肌醇
C、NADPH
D、GTP
7.本质为小分子有机化合物是指 [ ]
A、蛋白质
B、脂肪
C、维生素
D、糖原
8.核酸是属于 [ ]
A、酸性电解质
B、两性电解质
C、能量物质
D、碱性电解质
9.维持蛋白质分子一级结构的主键是 [ ]
A、氢键
B、肽键
C、3,-5,磷酸二酯键
D、二硫键
10.联合脱氨基作用是体内最重要的 [ ]
A、氨基酸转氨基方式
B、氨基酸脱氨基方式
C、α-酮酸的生成方式
D、氨基化方式
11.关于单核苷酸的基本组成成分 [ ]
A、核糖、碱基、磷酸
B、已糖、碱基、磷酸
C、核糖、磷酸、N原子
D、核糖、碱基、ATP
12.在酶促反应中被酶催化的物质称为 [ ]
A、生物催化剂
B、酶的产物
C、酶的失活
D、酶的底物
第八章表面化学及胶体化学课后习题答案
第八章 表面化学与胶体化学
习 题
1.在293 K 时,把半径为1×10-3
m 的水滴分散成半径为1×10-6
m 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
-1O H m mN 75.722
⋅=σ。 (答案:9.15×10
-4
J )
解: 一滴大水滴可分散成N 个小水滴:32313231
3
434r r r r N ==ππ
小水滴的面积为: 2
3122
44r r r N ππ=⨯,大水滴的面积为: 4π2
1r
面积增加倍数为:999144421
2
1
2
1231=-=-r r r r r r πππ J 10133.9)10110
110
1(
41075.72)
44(466
9
3212
3
1s s -----⨯=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-=∆⋅=∆πππσσr r r A G
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5.9×10-3
mol·L -1,计算直径为1×10-8
m 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 :r
RT M c c 1
2ln
0⋅=ρσ,将数值代入,得: -1
338
330L mol 10625.2109.54449.04449.0105.0115.298314.8156610168107.252ln ⋅⨯=⨯⨯=∴
=⨯⋅⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-----c c c
胶体化学与表面化学小论文
胶体化学与表面化学
胶体化学是胶体体系的科学,随着胶体化学的迅速发展,它已成为一门独立的学科。这是因为有一方面由于胶体现象很复杂,有它自己独特的规律性;它在科学研究方面发挥着巨大的作用;不仅如此,它与无机化学、材料化学等相关学科也有着密切关系,如利用微乳技术制取纳米颗粒、利用溶胶—凝胶法制压电陶瓷等。
胶体体系的重要特点之一,是具有很大的表面积。任何表面,在通常情况下实际上都是界面,如水面即液体与气体的界面、桌面即固体与气体的界面等,在任何两相界面上都可以发生复杂的物理或化学现象,总称为表面现象,也就是界面现象。胶体化学中所说的界面现象,不仅包括物体表面上发生的物理化学现象以及物体表面分子(或原子)和内部的有什么不同,而且还包括一定量的物体经高度分散后(这时表面积将强烈增大)给体系的性质带来怎样的影响,例如粉尘为什么会爆炸、小液珠为什么能成球、汞的小液滴在洁净玻璃上成球而水的小液滴铺展、活性炭为什么能脱色等等,这些问题都与界面现象有关。界面现象涉及的范围很广,研究界面现象具有十分重要的意义。
表面化学就是研究表面现象的一门学科,从历史角度看,表面化学是胶体化学的一个重要分支,也是其中最重要的一个部门,二者密切相关。胶体化学与表面化学内容包括胶体的制备和性质、凝胶、界面现象和吸附、乳状液的基本知识及其应用,如丁达尔现象、电泳及电渗、双电层结构和相应电位分布、双电层理论、DLVO理论、表面张力产生原因及肥皂去污等原理。
胶体的制备与性质和表面现象是胶体化学最核心内容。
胶体的制备与性质包括胶体的运动性质、光学性质、电学性质、流变性质、制备及净化方法及胶团的结构和与其相关的双电层理论及模型等相关内容:由于胶粒对光的散射作用产生了丁达尔现象;由于不同溶胶中胶粒的大小不同,使之对透过其中的光的散射、反射作用不同,故使溶胶产生各种颜色;由于胶粒带电的性质使之产生了电泳及电渗现象;由于它带电的性质又产生了双电层理论;又由于它带电的性质引出了DLVO理论及对其聚沉性的研究;在外力作用下胶体具有流变性质,所谓流变性,是指物质在外力作用下的流动和变形的性质。分散系统的流变性质非常重要。许多重要的生产问题如油漆、钻井液、陶土的成型等都与之有关,其中有牛顿流体和几种非牛顿流体,如塑性流体和触变流体。
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,
中南大学物理化学考试09,10年
中南大学考试试卷
2008 -- 2009 学年二学期时间110分钟
物理化学课程40 学时2.5 学分考试形式:闭卷
专业年级:化工、制药、应化07级总分100分,占总评成绩70 % 注:此页不作答题纸,请将答案写在答题纸上
一、选择题(每题2分,共24分)
1. 下列关于连串反应的各种说法中正确的是( )
(A) 连串反应进行时,中间产物的浓度一定会出现极大值
(B) 连串反应的中间产物的净生成速率等于零
(C) 所有连串反应都可以用稳态近似法处理
(D) 在不考虑可逆反应时,达到稳定态的连串反应受最慢的基元步骤控制
2.某反应,无论作用物的初始浓度是多少,在相同时间和温度条件下,无论作用物的消耗浓度为定值,则该反应是( )
(A) 负级数反应(B) 零级反应(C) 一级反应(D) 二级反应
3. 下列关于催化剂的说法不正确的是( )
(A) 催化剂不改变反应热(B) 催化剂不改变化学平衡
(C) 催化剂不参与化学反应(D) 催化剂具有选择性
4. 若向摩尔电导率为1.4×10-2S·m2·mol-1的CuSO4水溶液加入1 m3的纯水,则稀释后CuSO4水溶液的摩尔电导率将( )
(A) 降低(B) 增高(C) 不变(D) 不确定
5.电极电势可以改变电极反应速率,其直接原因是改变了( )
(A) 反应的活化能(B)电极过程的超电势
(C)活性粒子的化学势(D) 电极-溶液界面的双电层
6.当电流通过电池时,电极将发生极化。当电流密度增大时,通常将发生( )
(A) 原电池的正极电势增高 (B ) 原电池的负极电势增高
胶体与固体表面化学
被测样品必须纯净。
散射光强度与入射光强度、检测器离散射源的距离及检 测角度有关。
Rayleigh比(R),可描述体系的散射能力:
R
I0
I r 2
1 cos2
(m-1)
(1.29)
I0---入射光强度;Iθ---单位散射体积在距离r 处产生的散 射光强度;θ---散射角,即观察方向与入射光传播方向 之间的夹角。
(b)颗粒不能太小,>100nm,否则考虑扩散。 在实际体系中,等效半径可代替r,则式(1.5),(1.7)
可进行粒度分析。 因为粒度与沉降、上浮有关,即与稳定性有关,由
此可以得出体系的稳定性信息。
1.1.2分散相的扩散
如果从分子水平上观察,分散相颗粒 的主要运动方式是布朗运动。布朗运动会 使细小的颗粒从高浓度区向低浓度区运动, 从而形成扩散。
的可由孔片法、自由交界法和光子相关光谱法测定。 孔片法: 隔膜,孔径5~15µ m. 自由交界法(自由扩散法):使被测物质溶液与溶剂形成明显的界
面. 光子相关光谱法: 原理:在光散射过程中,布朗运动使得粒子的散射光频率与入射
光频率相比产生一个展宽效应。 可测:扩散系数,粒子的流体力学半径(可测分子量,激光光散
4 晶格取代
例:(1)粘土由铝氧八面体和硅氧四面体的晶格组成。
胶体与表面化学(1)
0绪论
从历史角度看,界面化学是胶体化学的一个最重要的分 支,也是其中最兴旺的一个学科,两者间关系密切。而随着 科学的发展,现今界面化学已独立成一门科学,有关“界 面现象”或“胶体与界面现象”的专著在国内外已有多种 版本。
本课程主要介绍与界面现象有关的物理化学原理及应用。 它包括各种相界面和表面活性剂的相关特性,界面上的各 种物理化学作用,实验的和理论的研究方法及其重要应用 以及有关胶体(纳米材料、介孔材料)的一些知识。
0 绪 论 ---界面化学发展简史
1806 P.S. Laplace 表面张力与曲率半径关系
1869年普里(A.Dapre)研究 了润湿和黏附现象,将黏附功 与界面张力联系起来。
Pierre-Simon Laplace 1749-1827
0 绪 论 ---界面化学发展简史
1859年,开尔文(Kelvin)将界 面扩展时伴随的热效应与界面张 力随温度的变化联系起来。后来, 他又导出蒸汽压随界面曲率的变 化的方程即著名的开尔文方程。
0 绪 论 ---胶来自百度文库化学发展简史
现今所用的一些名词,如溶胶(sol)、凝胶(gel)、胶溶 (peptization)、渗析(dialysis)、离浆(syneresis)都是 Graham提出的。尽管在这一时期积累了大量的经验和知识, 但胶体化学真正为人们所重视并获得较大的发展是从1903年 开始的。这时席格蒙迪Zsigmondy(德)发明了超显微镜, 肯定了溶胶的一个根本问题——体系的多相性,从而明确了 胶体化学是界面化学。1907年,德国化学家Ostwald创办了 第一个胶体化学的专门刊物——《胶体化学和工业杂志》, 因而许多人把这一年视为胶体化学正式成为一门独立学科的 一年。接着Freundlich和Zsigmondy先后出版了他们的名著 《毛细管化学》(1909)和《胶体化学》(1902)。
中南大学无机化学实验预习题
一、是非判断题:
1.粗氯化钠必须用称量纸称量。(非)
2.溶解粗氯化钠时,加入的20ml蒸馏水需要很精确。(非)
3.用玻璃棒搅拌溶解氯化钠时,玻璃棒不应该碰撞烧杯内壁。(是)
4.可以把粗氯化钠溶液配制成饱和溶液。(非)
5.粗氯化钠溶液中含有不溶性杂质和可溶性杂质,必须先将不溶性杂质过滤除去。(是)
6.可以用无毒的CaCl2代替毒性很大的BaCl2除SO42- 。( 非)
7.BaSO4刚沉淀完全就应该立刻过滤。(非)
8.待过滤的溶液都应该冷却至室温再过滤。(非)
9.除去SO42-、Mg2+、Ca2+、K+离子的先后顺序可以倒置过来。(非)
10.氯化钠溶液在蒸发结晶过程中可以不搅拌,直到蒸干为止。(非)
实验五硫酸铝的制备
一、是非判断题:
1. NH4HCO3的作用是为了调节溶液pH值,以便生成Al(OH)3沉淀。( 是)
2. Al2(SO4)3的结晶水合物只有Al2(SO4)3·18H2O一种。( 非)
3. 在生成Al(OH)3 的过程中要加热煮沸并不断搅拌。( 是)
4. 硫酸铝加热至赤热分解成SO3和Al2O3。( 是)
5. 停止减压过滤时,操作不当会导致自来水溢入吸滤瓶内。( 是)
二、选择填空题:
1.在Al3+溶液中加入茜素的氨溶液,生成( A )色沉淀。
A.红色B.白色C.蓝色D.黑色
2.Al2(SO4)3易与碱金属M I(除Li以外)的硫酸盐结合成(B )。
A.配合物B.矾C.混合物
3.在蒸发皿中制备硫酸铝晶体时,加热浓缩至溶液体积为原来的(A )左右,在空气中缓慢冷却结晶。A.1/2 B.1/3 C.2/3 D.2/5
胶体与表面化学(5)
§4.2
小分子溶液质点 溶胶的制备 大小 < 0.1nm
溶胶的制备与净化
小变大 凝聚法 溶胶质点大小 1nm ~1000nm 大变小 大颗粒质点 溶胶的净化 分散法 大小 > 1mm
(1)分散法 (1)渗析法 1.研磨法 化学反应法 电弧法 更换溶剂法 研磨法 物理凝聚法 超声分散法 ( 2)超过滤法 2.胶溶法 例: 3. 更换溶剂法 : 超声波分散法 松香乙醇溶液+ 水 松香水溶胶 4. 化学反应法 : 电弧法 FeCl3(稀水溶液)+3H2O → Fe(OH)2溶胶 + HCl (2)凝聚法 1.化学凝聚法 2.物理凝聚法
3、超显微镜和粒子大小的测定
照射光从Βιβλιοθήκη Baidu弧光源射击,经可调狭缝 后,由透镜会聚,从侧面射到盛胶体溶液 的样品池中。
超显微镜的目镜看到的是胶粒的散射 光。如果溶液中没有胶粒,视野将是一片 黑暗。
超显微镜(ultramicroscope)
狭缝式超显微镜:光源射出的光经可调狭缝后, 由透镜会聚,从侧面射向样品池中的胶体溶液, 可观察胶体粒子散射的光线。
2.胶体分散体系
分散相粒子的半径在1 nm~100 nm之间的体系。目 测是均匀的,但实际是多相不均匀体系。也有的将1 nm ~ 1000 nm之间的粒子归入胶体范畴。
3.粗分散体系
当分散相粒子大于1000 nm,目测是混浊不均匀体 系,放臵后会沉淀或分层,如黄河水。
表面化学和胶体化学
▲ 微小物质化学活性大 微小物质化学势高,所以化学活性大 ▲ 介安状态与新相难成 易蒸发,易升华,易融化,易溶解,其逆过程 难冷凝,难凝华,难凝固,难结晶。 共同特征:从原体系中形成新的相态,初成的 新相颗粒是极微小的,则μi大,微粒很快蒸发 (升华,融化,溶解)。形成亚稳(介安)体系 过饱和蒸气 过冷液体 介安状态(热力学不稳定状态) 过热液体 过饱和溶液
例:有完全为水润湿的两似球形固体微粒,其接
触点周围有水,气/液界面的形状类似于滑轮槽,
气/液界面的曲率半径为0.02mm,滑轮槽的最小
内径为0.16mm,已知20℃时水的表面张力为
72.8×10-3 N· m-1。请定量说明水对微粒的聚结是
否有利?
解:r1= -2×10-5 m
r1
s s r2
l
r2= 8×10-5 m 1 1 ps ( ) 2730 Pa r 1 r2
δW ' ps dV 2 ps r
dAs 8rdr
dV 4r 2dr
δW ' dAs
1 1 ps ( ) r 1 r2
球面 任意曲面 Young-Laplace公式
r
ps
p0
适用范围: 1)适用毛细管直径<0.5mm情形 2)适用于r为定值的小液滴或液体中小气泡。 注意: 1) r 的符号: 凸液面,r>0,ps>0, r 指向液相(固相)内部 凹液面,r <0,ps<0, r 指向气相 气 平液面,r→∞,ps→0, 气 2)气泡的附加压强: ps,1 r1 肥皂泡两个l-g界面,r1≈r2 r2 p s,2 ps=ps,1+ ps,2= 4σ/r
中南大学物理化学实验(概述)
研究方法,主要是应用物理学的原理与技术,使用某
个仪器或若干仪器组合成的测量体系,对系统的某一 物理(化学)性质进行测量,进而研究化学问题。物理 化学实验的研究方法和实验技能是化学工作者所必备 的基本功。
第一章
概述
物理化学实验课程的主要目的是:
(1)使学生了解物理化学实验的研究方法 (2)使学生掌握物理化学实验的基本方法和技能,学会 实验测定物质特性的基本方法 (3)培养学生正确记录实验数据和现象、正确处理实验
使用必须注
乙
意以下几点:丙
丁
SO2等
0.6
1.2
0.6
第一章
概述
①搬运前旋好瓶帽;放置时必须牢靠、固定好; ②存放地点应该是阴凉、干燥、远离热源; ③使用时要用气表,各种气压表一般不得混用; ④气瓶上绝不可沾有油或其它易燃有机物,也不可用棉、
麻等材料堵漏;
⑤开启气瓶时应站在气压表气口的另一侧; ⑥不可把气瓶中的气体用尽再灌装新气,以防灌气时发生 危险; ⑦使用时要注意气瓶上漆的颜色及标字,以免混淆
第一章
▲ 化学用品安全
概述
防毒、防爆、防火、防灼伤、防水 ▲ 高压钢瓶使用注意事项 气体钢瓶是由无缝碳素钢或合金钢制成,适用于盛装
介质压力在15.0MPa(150大气压)以下的气体。常见标准气
瓶类型有: 钢瓶的
甲 气瓶 类型 盛装气体种类 O2、H2、N2、CH4、压缩 空气和惰性气体 纯净水煤气及CO2等 NH3、氯、光气和异丁烯等 试验压力/MPa 工作压力 MPa 水压试验 气压试验 15.0 12.5 3.0 22.5 19.0 6.0 15.0 12.5 3.0
中南大学表面物理化学化学试题-答案
解:左
右
以液相为内相予以考虑,
P内1
P外
2 R1
,
P内2
P外
2 R2
因为 R1>R2, 所以 P内1 P内2 ,液体内部宏观流动方向为高压处指向低压处,即图中的
从左到右。
7. 实验测得 2g 骨碳与初始浓度为10-4 mol/L 的 100mL 次甲基蓝水溶液吸附达平衡后,溶
d 石蜡
d水)2
由于 石蜡
d 石蜡
,得到
石蜡 =25.5 mN/m
水 =110°
5. 有两块长 a=20cm、宽 b=10cm 的长方形清洁薄板,中间灌入能够完全润湿薄板的液体,
如右图所示,设圆柱形弯液面的曲率直
径近似等于板间距离(d=1mm),液体
的表面张力为 100 mN/m,试计算分开
1
又由
m N A
得, m
1 N A
1 6.02 1023 0.65 10 18
2.556 106 mol / m2
由 m
n
s m
A
得,
A
n
s m
m
面活性(正吸附)_物质。根据 Traube 规则对于有机同系物,同系物分子中每增加一个
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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-1
9.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/L
8.16 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:
0.013
7 0.0273 0.1000 0.1473 0.2074 0.2504 0.3368 0.5148 0.6200 1.705
3.137
10.06
14.25
19.98
24.32
33.64
58.87
80.30
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。