第十二章界面现象 复习题解答
12-界面现象答案
三、计算题 ( 共 170 题 ) 1. 5 分 (6613)
[答] G = A = 1.44×10-5 J S = - (/T)p, AA = 3.14×10-8 J·K-1 H = G + TS = 2.38×10-5 J Q = TS = 9.36×10-6 J
2. 5 分 (6614) [答] A1= 4R12 A2= 4R12(R1/R2) W = (A2- A1) = 9.14×10-6 J
6. 5 分 (6618)
[答] = 0(1 - T/Tc)B
(这一行与下一行中指数 B=11/9)
T = 273 K 时， 0= 26.5×10-3 (250.05/523.2)-B N·m-1
T = 323 K 时， = 20.2×10-3 N·m-1
7. 10 分 (6619)
[答] A1= 4R12， A2= N(4R22) N = (R1/R2)3 , A2= 4R12(R1/R2) W = ×4R12 (R1/R2- 1) = 0.609 J
4. 2 分 (6604) (A)
5. 2 分 (6605)
6. 2 分 (6621) (B)
7. 2 分 (6606) (C)
8. 1 分 (6607)
9. 1 分 (6608) (B)
10. 2 分 (6628) (A)
11. 2 分 (6635)
12. 2 分 (6637) (A)
13. 2 分 (6642) (C)
4. 2 分 (6625) [答] 吸热
5. 2 分 (6636) [答] W = - dA = -14.34×10-6 J S = 3.14×10-3 J·K-1
6. 2 分 (6680) [答] R' = 1.52×10-9 m
12-界面现象
第十二章界面现象(418题)一、选择题( 共144 题)1. 2 分(6601)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2. 2 分(6602)如图在毛细管内装入润湿性液体, 当在毛细管内左端加热时,则管内液体将：( )(A) 向左移动(B) 向右移动(C) 不移动(D) 因失去平衡而左右来回移动3. 2 分(6603)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4. 2 分(6604)在298 K下，将液体水分散成小液滴，其热力学能：（）(A)增加(B) 降低(C) 不变(D) 无法判定5. 2 分(6605)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6. 2 分(6621)在绝热条件下，将液体分散成小颗粒液滴，液体的温度将：（）(A)上升(B) 下降(C) 不变(D) 无法判定7. 2 分(6606)液体的表面自由能γ可以表示为：( )(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,,8. 1 分(6607)298 K时，水－空气的表面张力γ= 7.17×10-2 N·m-1，若在298 K，标准压力p∃下，可逆地增加4×10-4 m2水的表面积，环境对体系应做的功W为：( )(∆U = Q - W)(A) -2.868×10-5 J (B) 2.868×10-5 J(C) -7.17×10-5J (D) 7.17×10 –5 J9. 1 分(6608)对大多数纯液体其表面张力随温度的变化率是：( )(A) (∂γ/∂T)p> 0 (B) (∂γ/∂T)p< 0(C) (∂γ/∂T)p= 0 (D) 无一定变化规律10. 2 分(6628)恒温恒压下，将一液体分散成小颗粒液滴，该过程液体的熵值（）(A)增大(B) 减小(C) 不变(D) 无法判定11. 2 分(6635)已知293 K 时，水-空气的表面张力为7.275×10-2N·m-1, 当已知298 K 和101.325 kPa下，可逆地增大水的表面积4 cm2, 体系的吉布斯自由能的变化为：( )(A) 2.91×10-5 J (B) 2.91×10-1 J(C) -2.91×10-5 J (D) -2.91×10-1 J12. 2 分(6637)在相同温度下，固体冰和液体水的表面张力哪个大? ( )(A) 冰的大(B) 水的大(C) 一样大(D) 无法比较13. 2 分(6642)水在临界温度时的表面Gibbs自由能：（）(A)大于零(B) 小于零(C) 等于零(D) 无法确定14. 2 分(6643)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15. 2 分(6644)在临界温度时，纯液体的表面张力（）(A)大于零(B) 小于零(C) 等于零(D) 无法确定16. 2 分(6651)在298 K 时，已知A 液的表面张力是B 液的一半，其密度是B 液的两倍。
界面现象练习题
答案： 答案：A
题7
在潮湿的空气中，放有 只粗细不等的毛细管 只粗细不等的毛细管， 在潮湿的空气中，放有3只粗细不等的毛细管，其半径大小 顺序为 r1 ＞ r2 ＞ r3，则毛细管内水蒸气易于凝结的顺序是 ( ) (A) 1，2，3 ， ， (B) 2，3，1 ， ， (C) 3，2，1 ， ，
答案： 答案：C
答：B
题3
高分散度固体表面吸附气体后， 高分散度固体表面吸附气体后，可使固体表面的吉布斯函数 ( ) (A) 降低 (B) 增加 (C) 不改变答：A Nhomakorabea题4
人工降雨是将AgI 微细晶粒喷撒在积雨云层中，目的是为降 微细晶粒喷撒在积雨云层中， 人工降雨是将 雨提供 ( (A) 冷量 (B) 湿度 (C) 晶核 )
答案： 答案：C
题5
溶液界面定温吸附的结果， 溶液界面定温吸附的结果，溶质在界面层的组成标度 ( 它在体相的组成标度。 它在体相的组成标度。 (A) 一定大于 (B) 一定小于 (C) 可能大于也可能小于 )
答案： 答案：C
题6
若某液体在毛细管内呈凹液面， 若某液体在毛细管内呈凹液面，则该液体在该毛细管中将 ( ) (A) 沿毛细管上升 (B) 沿毛细管下降 (C) 不上升也不下降
答案： 答案：D
题12
水不能润湿荷叶表面，接触角大于90º，当水中加入皂素以 水不能润湿荷叶表面，接触角大于 ， 后，接触角将 ( ) (A) 变大 (C) 不变 (B) 变小 (D) 无法判断
答案： 答案：B
题13
多孔硅胶有强烈的吸水性能， 多孔硅胶有强烈的吸水性能，硅胶吸水后其表面吉布斯自由 能将 ( ) (A) 升高 (C) 不变 (B) 降低 (D) 无法比较
界面现象题目--答案参考
界面现象习题集1为什么自由液滴必成球形？答：纯液体表面上的分子比内部分子具有更高的能量， 而能量降级为一自发过程， 所以它必然导致表面面积为最小状态。
2、为什么有云未必有雨？如何使云变成雨答：空气的上升运动，造成气温下降，形成过饱和水气；加上吸湿性较强的凝结核的作用, 水气凝结成云，来自云中的云滴，冰晶体积太小，不能克服空气的阻力和上升气流的顶托， 从而悬浮在空中。
当云继续上升冷却，或者云外不断有水气输入云中，使云滴不断地增大, 以致於上升气流再也顶不住时候，才能从云中降落下来，形成雨。
3、分子间力与什么有关，其与表面张力的关系何在？答：分子间力与温度、电荷分布、偶极矩、分子相对质量、外加电场有关 表面张力实质为每增加单位表面积所增加的自由焓1）表面张力的物理意义需用分子间作用力解释:在液体表面，表面分子的两侧受力不等。
气相分子对它的引力远远小于液相。
必然受到向下的拉力。
所以，要将液体内部的分子拉至表面，必须克服分子间力对其做功。
该功主要用来增加其表面能。
即： d w' dAr 为增加单位表面积所做的功。
对纯液体而言，热力学诸函数关系为：dG Vdp sdT dAdF pdV sdT dAdH Tds Vdp dAdV Tds pdVdAGFHUAP,T,nAV,T,n AS,P,nA S,V,n比表面自由焓即为表面张力。
2）表面张力是液体分子间引力大小的度量指标之一,凡是影响分子间力的因素必将影响表面张力。
4、20C 时汞的表面张力r =4.85X 10-1N/m ，求在此温度及 101.325kPa 的压力下，将半径r1=1.0mm 的汞滴分散成r2=10-5mm 的微小汞滴至少需要消耗多少的功？5、分子间力的认识过程说明了什么 ？你有哪些体会？答：我们对于分子间力的认识是一个不断深化的过程。
由于看到了各物质之间的异同而提 出了分子间力这样一个概念来解释。
随着解释的不断深入，认识也在不断地提高，从而对其进行更多的修正。
界面现象
第十二章界面现象一、选择题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，在相表面的功面上，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γ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D前者是标量，后者是矢量相同，单位不同4.一个玻璃毛细管分别插入25ºC和75ºC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C25ºC水中高于75ºC水中D75ºC水中高于25ºC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的界面张力( )A饱和水蒸汽B饱和了水蒸气的空气C空气D含有水蒸气的空气6.已知20ºC时水～空气的界面张力为7.27×10-2N·m-1，当在20ºC下可逆地增加水的表面积4cm2,则系统的ΔG为( )A2.91×10-5J B2.91×10-1J C－2.91×10-5J D－2.91×10-1J7.对处于平衡状态的液体，下列叙述不正确的是( )A凸液面内部分子所受压力大于外部压力B凹液面内部分子所受压力小于外部压力C水平液面内部分子所受压力大于外部压力D水平液面内部分子所受压力等于外部压力8.弯曲液面下的附加压力与表面张力的联系与区别在于( )A产生的原因与方向相同，而大小不同B作用点相同，而方向和大小不同C产生的原因相同，而方向不同D作用点相同，而产生的原因不同9.在一个密闭容器中，有大小不同的两个水珠，长期放置后会发生( )A大水珠变大，小水珠变小B大水珠变大，小水珠变大C大水珠变小，小水珠变大D大水珠、小水珠均变小10.下列摩尔浓度相同的各物质的稀水溶液中，哪一种溶液的表面发生负吸附：( )A硫酸 B乙酸 C硬脂酸 D苯甲酸11.随着溶质浓度增大，水溶液表面张力降低是因为:( )A溶质分子与水分子的亲和力小于水分子间的亲和力B溶质分子与水分子的亲和力大于水分子间的亲和力C溶质分子间的亲和力小于水分子间的亲和力D溶质分子间的亲和力大于水分子间的亲和力12.胶束的出现标志着表面活性剂的:( )A降低表面张力的作用下降 B溶解已达到饱和C分子间作用超过它与溶剂的作用 D分子远未排满溶液表面13.在空间轨道站中，漂浮着一个足够大的水滴，当用一内壁干净，外壁油污的毛细管接触水滴时:( )A水不进入毛细管B水进入毛细管并达到一定高度C水进入直到毛细管另一端D水部分进入并从另一端出来，形成两端有水球14.矿石浮选法的原理是根据表面活性剂的：( )A乳化作用B增溶作用C去污作用D湿润作用15.有机液体与水形成W/O型还是O/W型乳状液与乳化剂的HLB值有关，一般是：( )A HLB值大，易形成W/O型B HLB值小，易形成O/W型C HLB值大，易形成O/W型D HLB值小，不易形成W/O型16.下列叙述不正确的是：( )A农药中加入润湿剂可使γ(l-g)与γ(l-s)减小，药液在植物表面易于铺展B防水布上涂表面活防水布上涂表面活性剂使γ(s-g)减小，C泡沫浮选法中捕集剂极性基吸附在矿石表面，非极性基向外易被吸附在泡沫上D起泡剂的主要作用是增大溶液表面张力17.对于增容作用，下列叙述不正确的是：()A增溶作用使被溶物质化学势降低B增溶系统是热力学稳定系统，而乳状液或溶胶是热力学不稳定系统C增溶作用于真正的溶解作用一样，均是溶剂依数性有很大变化D增溶作用发生在有大量胶束形成的离子型表面活性剂溶液中18．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。
第十二章界面现象
第十二章界面现象12.1 表面吉布斯自由能和表面张力12.1.1 表面和界面(surface and interface)界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区，若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。
严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间的界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为液体或固体的表面。
常见的界面有：1.气-液界面，2.气-固界面，3.液-液界面，4.液-固界面，5. 固-固界面。
12.1.2 界面现象的本质表面层分子与内部分子相比，它们所处的环境不同。
体相内部分子所受四周邻近相同分子的作用力是对称的，各个方向的力彼此抵销；但是处在界面层的分子，一方面受到体相内相同物质分子的作用，另一方面受到性质不同的另一相中物质分子的作用，其作用力未必能相互抵销，因此，界面层会显示出一些独特的性质。
对于单组分体系，这种特性主要来自于同一物质在不同相中的密度不同；对于多组分体系，则特性来自于界面层的组成与任一相的组成均不相同。
最简单的例子是液体及其蒸气组成的表面。
液体内部分子所受的力可以彼此抵销，但表面分子受到体相分子的拉力大，受到气相分子的拉力小（因为气相密度低），所以表面分子受到被拉入体相的作用力。
这种作用力使表面有自动收缩到最小的趋势，并使表面层显示出一些独特性质，如表面张力、表面吸附、毛细现象、过饱和状态等。
12.1.3 比表面（specific surface area）比表面通常用来表示物质分散的程度，有两种常用的表示方法：一种是单位质量的固体所具有的表面积；另一种是单位体积固体所具有的表面积。
即：/ m V A A m A A V ==或式中，m 和V 分别为固体的质量和体积，A 为其表面积。
目前常用的测定表面积的方法有BET 法和色谱法。
12.1.4 分散度与比表面把物质分散成细小微粒的程度称为分散度。
把一定大小的物质分割得越小，则分散度越高，比表面也越大。
例如，把边长为1cm 的立方体1cm 3逐渐分割成小立方体时，比表面增长情况列于下表：边长l/m 立方体数 比表面A v /（m 2/m 3） 1×10-2 1 6 ×1021×10-3 103 6 ×1031×10-5 109 6 ×1051×10-7 1015 6 ×1071×10-9 1021 6 ×10912.1.5 表面功（surface work ）由于表面层分子的受力情况与本体中不同，因此如果要把分子从内部移到界面，或可逆的增加表面积，就必须克服体系内部分子之间的作用力，对体系做功温度、压力和组成恒定时，可逆使表面积增加d A 所需要对体系作的功，称为表面功。
第十二章 界面现象和胶体分散系统第八节 胶体系统的稳定与聚沉
一、胶体系统的稳定——DLVO理论
(一)理论要点
(1)胶团间既存在斥力势能，也存在引力势能 引力 范德华力：分子或原子间与距离6次方反比，属近程力。 分散相微粒间引力，仍有范德华引力性质，但因每个核粒皆由多个 分子或原子组成，这种范德华引力是多个分子或原子作用的结果， 作用范围，比分子的大千百倍，为远程范德华力
（2）感胶离子序 同价反离子聚沉能力大小次序为感胶离子序 (lyotropic series)。一价正、负离子对带相反电荷胶体粒子的聚沉能 力大小的顺序
H+＞Cs+＞Rb+＞NH4+＞K+＞Na+＞Li+
2023/2/21
F-＞C1-＞Br-＞NO3-＞I-＞SCN-＞0H-
6
（二）高分子化合物的聚沉作用和保护作用
2023/2/21
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二、胶体系统的聚沉 胶体系统中的分散相微粒互相聚结，颗
粒变大，进而发生沉降的现象，称为聚沉（coagulation）
（一）电解质的聚沉作用
适量电解质稳定胶体；量过多，尤其高价反离子易使溶胶聚沉。原
因：电解质浓度或价数增加，将更多反离子挤入紧密层，使电势
降低，扩散层变薄，ER降低，Emax变小，当电解质浓度足够大时，
Emax代表溶胶发生聚沉时必须克服的“势垒”，迎面相碰的一对胶 体粒子所具有的平动能足以克服这一势垒，才能进一步靠拢聚沉。
若Emax足够高，胶粒热运动无法克服，溶胶相对稳定；若Emax很小
或者2023不/2/2存1 在，溶胶易聚沉 Nhomakorabea3
（2）溶剂化的稳定作用 溶剂化也是溶胶稳定的重要原因：水为 分散介质，胶团双电层结构离子都是水化的，在粒子周围形成弹性 水化外壳。布朗运动使胶团靠近时，水化外壳受挤压而变形，但每 个胶团都力图恢复其原来的形状而又被弹开，可见，水化外壳的存 在增加了溶胶聚合的机械阻力，利于溶胶的稳定性
胶体界面现象问题答案修改版
•胶体界面现象问题答案1.为什么自然界中液滴、气泡总是圆形的为什么气泡比液滴更容易破裂?同样体积的水,以球形的表面积为最小,亦即在同样条件下,球形水滴其表面吉布斯自由能相对为最小。
气泡同理。
半径极小的气泡内的饱和蒸气压远小于外压,因此在外压的挤压下,小气泡更容易破裂。
2.毛细凝结现象为什么会产生?根据Kelvin公式RTln(pr/po)=2Vγ/r, 曲率半径极小的凹液面蒸气压降低,低于正常饱和蒸气压,即可以在孔性固体毛细孔中的凹液面上凝结。
因毛细管曲率半径极小,所以会产生毛细凝结现象。
3.天空为什么会下雨人工降雨依据什么原理向高空抛撒粉剂为什么能人工降雨天上的雨来自空中的云,空中的云其实就是水的气溶胶,它来自地面的水汽蒸发。
当水蒸气压大于水的饱和蒸汽压，云中水滴增大，达到一定程度,也就是不能被上升的气流顶托住的时候,水滴（冰滴、雪花）就会落到地面上,即是我们所见的雨、雹、雪。
•只有过饱和水蒸气的云才能实施人工增雨。
雾状小水滴的半径很小，根据开尔文公式，由于小水滴的饱和蒸气压p r*大于水的饱和蒸汽压，水滴难以长大，可以添加碘化银、干冰，增大粒径（干冰还降低温度），降低p r* ，使水滴凝结。
•实施人工隆雨时就是向空中撒入凝结核心，使最初的小水滴的曲率半径加大，这时小水滴的饱和蒸气压小于高空中的蒸气压，从而形成降雨。
4.为什么会产生液体过热现象加入沸石为什么能消除过热现象⏹液体中的小气泡，r <0, p r*<p*即液体的小气泡中的饱和蒸气压小于平面下的液体，且半径越小，泡内的蒸气压越小。
⏹当液体的水蒸气和外压相等时，水就到达沸点。
但沸腾时小气泡的形成是从无到有，从小到大。
最初形成的小气泡内的饱和蒸气压很小，在外压的压迫下很难形成，至使液体不易沸腾形成过热液体。
易发生暴沸现象. 加入沸石, 提供现成的小气泡.5.水在玻璃上能铺展,水银在玻璃上却形成液滴,为什么?由Young方程γsg-γsl=γlgcosΘ,Θ由γsg、γsl和γlg决定,对于指定的固体,液体表面张力越小,其在该固体上的Θ也越小。
界面现象练习题
界面现象练习题一、填空题1、表面能是：。
2、比表面自由能是：。
3、表面张力是：。
4、表面功是：。
5、温度愈高，表面张力。
6、凸液面上方与液体相平衡的蒸气压p r要比正常的蒸气压Pθ。
凹液面上方与液体相平衡的蒸气压p r要比正常的蒸气压Pθ。
7、液滴越小，饱和蒸气压越，8、表面活性物质及性质是: , , 。
9、半径为r的球形肥皂泡内的附加压力是。
10、表面活性剂分子的结构特点是，依据分子结构上的特点，表面活性剂大致可以分为和两大类。
11、HLB称为表面活性剂的，根据它的数值可以判断其适宜的用途。
二、判断题1、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。
2、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。
3、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。
4、对大多数系统来讲，当温度升高时，表面张力下降。
5、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。
6、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。
7、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。
8、对大多数系统来讲，当温度升高时，表面张力下降。
9、比表面吉布斯函数是指恒温、桓压下，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。
10、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。
11、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。
12、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。
13、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。
14、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。
厦门大学物理化学习题及答案第章界面现象
厚度为 5×10-4cm。已知原液浓度为 5.5×10-6mol·dm-3，自外表张力 在其任何一侧的水面碰一下，浮片又将如何运动？为什么？
测定得知其。请用这些数据验证 Gibbs 吸附公式。试验温度为 25℃。
答案：〔温度升高 γ 下降，浮片将向铁片的另一方向移动，用油玻
14、两块平板玻璃在枯燥时，叠放在一起很简单分开。若在其间放些 棒碰一下，γ 下降，则浮片向相反方向移动。〕
玻璃与液体形成凸面。〕
的溶液？〔设每个棕榈酸分子所占平均面积为 21×10-20m2。
15、已知 293K 时水－辛醇的界面张力为 0.009N·m-1，水－汞的界
答案：(V＝0.0239cm3)
面张力为 0.375N·m-1，汞-辛醇的界面张力为 0.348N·m-1，请判定辛
19、 ()兰格缪尔吸附等温式中常数 b 的物理本质是什么？
答案：〔小泡变小，大泡变大，若连通大气，则两气泡均变小，直至 会大批析出晶体；
曲率半径变成无限大。〕
(3)25℃ 时，已知大颗粒 CSO4 在水中的溶解度为 15.33×
6、在一管径不匀称的毛细管中有一些可润湿管壁的液体存在〔见图〕。 10-3mol·dm-3，r＝3×10-7m 的 CSO4 细晶溶解度为 18.2×
问平衡时，液体所在位置？
10-3mol·dm-3，ρCSO4＝2.96Kg·dm-3 试求 CSO4 的界面张力 γ。
答案：〔在大管与小管的交界处和小管之间。〕
答案：(γS-l＝1.39N·m-1)
7、某学生用硅胶作吸附剂，苯作吸附质测定硅胶的比外表，试验中发
9、有人建议由测定同一液体在两个管径不同的毛细管中的上升高度来
该溶液的外表张力。
子平均占有面积？
南京大学《物理化学》练习 第十二章 界面现象
第十二章界面现象返回上一页1. 在298 K,101.325 kPa下,将直径为1 μm的毛细管插入水中,问需在管内加多大压力才能防止水面上升?若不加额外的压力,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,水的密度为1000 kg·m-3,设接触角为0度重力加速度为。
g=9.8 m/s2.2. 将内径为0.01 cm毛细管插入水银中,问管内液面下降多少?已知在该温度下水银的表面张力为0.48 N/m,水银的密度为13500 kg·m-3, 重力加速度为g=9.8 m/s2,设接触角近似等于180度.3. 求在283 K时,可逆的使纯水表面增加1.0 平方米的面积,吸热0.04 J.求该过程的ΔG, W, ΔU, ΔH, ΔS和ΔF各为多少?已知该温度下纯水的表面吉布斯自由能为0.074 J·m-2.4. 在298 K时,平面水面上的饱和蒸汽压为3168 Pa,求在相同温度下,半径为3 nm的小水滴上水的饱和蒸汽压.已知此时水的表面张力为0.072 N/m, 水的密度为1000 kg·m-3.5. 将正丁醇(Mr=74)蒸汽骤冷至273 K,发现其过饱和度(即p/p0)约达到4,方能自行凝结为液滴.若在273 K时,正丁醇的表面张力为0.0261 N/m, 密度为1000 kg·m-3,试计算:(1) 在此过饱和度下开始凝结的液滴的半径.(2) 每一液滴中所含正丁醇的分子数.6. 373K时,水的表面张力为0.589 N/m, 密度为958.4 kg·m-3,问:(1)直径为1×m的气泡内(即球形凹面上),在373 K时的水蒸气压力为多少?(2)在101.325 kPa外压下,能否从373 K的水中蒸发出直径为1×m的蒸汽泡?7. 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,使气温降至293 K,水气的过饱和度(p/p s)达4.已知在293 K时,水的表面张力为0.07288 N/m,密度为997 kg·m-3,试计算:(1) 此时开始形成雨滴的半径.(2) 每一雨滴中所含的分子数.8. 在298K时,1,2-二硝基苯(NB)在水中形成的饱和溶液的浓度为5.9×mol·dm-3,计算直径为0.01 μm的NB微球在水中的溶解度?已知在该温度下,NB与水的γ(l-s)为0.0257 N/m,NB的密度为1566 kg·m-3.9. 在292K时,丁酸水溶液的表面张力可以表示为:,式中γ0为纯水的表面张力,a,b为常数.(1) 试求该溶液中丁酸的表面超额Γ2和其浓度c之间的关系式(设活度系数均为1)(2) 若已知a=0.0131 N/m,b=19.62, 试计算当c=0.2 mol·dm-3时Γ2值为多少?(3) 如果当浓度增加到>>1时,再求Γ2的值为多少?设此时表面上丁酸成单分子紧密排列层,试计算在液面上丁酸分子的截面积为若干?10. 在298K时,乙醇水溶液的表面张力与溶液活度之间的关系为γ=γ0-Aa+B,式中常数A=5×N/m,B=2×N/m,求活度a=0.5时的表面超额Γ2为多少?11. 在298K时有一月桂酸的水溶液,当表面压为1×N/m时,每个月桂酸分子的截面积为3.1×平方米, 假定表面膜可看作是二度空间的理想气体,试计算二度空间的气体常数,将此结果与三度空间的气体常数(R=8.314 J/(K·mol))比较.12. 在298K时,用刀片切下稀肥皂水的极薄表面层0.03 平方米,得到0.002 dm3溶液,发现其中含肥皂为4.013×mol,而其同体积的本体溶液中含肥皂为4.00×mol,试计算该溶液的表面张力.已知298 K时,纯水的表面张力为0.072 N/m,设溶液的表面张力与肥皂活度呈线性关系, γ=γ0-Aa,活度系数为1.13. 293K时,根据下列表面张力的数据:界面苯-水苯-气水-气汞-气汞-水γ×/( N/m ) 35 28.9 72.7 483 375试计算下列情况的铺展系数及判断能否铺展:(1) 苯在水面上(未互溶前)(2) 水在水银上(3) 苯在汞上.14. 氧化铝瓷件上需要涂银,当加热至1273 K时,试用计算接触角的方法判断液态银能否润湿氧化铝瓷件表面?已知该温度下固体氧化铝的表面张力γ(s-g)=1.0 N/m,液态银表面张力γ(l-g)=0.88 N/m,液态银和固体氧化铝的界面张力γ(s-l)=1.77 N/m.15. 在473 K时,测定氧在某催化剂上的吸附作用,当平衡压力为101.325 kPa和1013.25 kPa时,每千克催化剂吸附氧气的量(已换算成标准状况)分别为2.5及4.2 dm3,设该吸附作用服从兰缪尔公式,计算当氧气的吸附量为饱和值的一半时,平衡压力应为若干?16. 用活性碳吸附CHCl3,符合兰缪尔吸附等温式,在273K时的饱和吸附量为93.8 dm3/kg.以知CHCl3的分压为13.4kPa时的平衡吸附量为82.5 dm3/kg,试计算:(1) 兰缪尔等温吸附式中的常数a.(2) CHCl3的分压为6.67 kPa时的平衡吸附量.。
界面现象答案
物理化学测验题（六）答案一、选择题。
1、解：（１）2、解：（４）3、解：（１）4、解：（1）5、解：（1）（3）6、解：( 2 )7、解：（４）8、解：（3）9、解：（２）10、解：（１）二、填空题。
1、解： <2、解： 单分子层 或 化学吸附3、解： 单 多4、解： 减小 零5、解： 范德华力 单或多分子6、解：bp bp ΓΓ+=∞1或 θ=bp bp 1+ 单分子层吸附 或 化学吸附 7、解： 表面活性 8、解： 开尔文 开尔文 9、解： 阴离子活性剂 阳离子活性剂 两性活性剂 非离子活性剂 10、解： 放三、是非题。
在题后括号内，正确的打“√”，错误的打“×”。
1、解： 是2、解： 是3、解： 不是4、解： 是5、解： 是6、解：是7、解：是8、解：是9、解：不是 10、解：是 11、解： 不是 12、解： 不是四、计算题。
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 -1bp bp ΓΓ+=∞121=∞ΓΓ 即 211=+bp bp所以 k P a 82Pa 1082Pa 102.1211316=⨯=⨯==--b p五、计算题。
解：A nL A S m ⋅= 18123133310m ol 10022.6m ol cm 22414cm 129nm 162.0---⨯⨯⨯⋅⨯= = 562 m 2六、计算题解：设A 为总表面积 则 321⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=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。
中国石油大学 物理化学试题
15、在 298K时，乙醇水溶液的表面张力与溶液活度之间的关系为 γ = γ 0 − Aa + Ba 2 ，式 中常数A= 5 × 10−4 N·m-1，B= 2 × 10 −4 N·m-1,求活度a=0.5 时，溶液的表面超额Γ2为多少？ 解 由题给公式 γ = γ 0 − Aa + Ba 2 ，得
17、在 298K时，用刀片切下稀肥皂水的极薄表面层 0.03m2，得到 2 × 10 −3 dm 3 的溶液，发 现其中含肥皂为 4.013 × 10 −5 mol ，而其同体积的本体溶液中含肥皂为 4.00 × 10−5 mol ，试 计算该溶液的表面张力。已知 298K时，纯水的表面张力为 0.072N·m-1，设溶液的表面张 力与肥皂活度呈线形关系， γ = γ 0 − Aa ，活度系数为 1。 解
（3）当 b
c >> 1 时 c! a ⎛ 0.0131 ⎞ −2 −6 −2 =⎜ ⎟ mol ⋅ m = 5.40 × 10 mol ⋅ m RT ⎝ 8.314 × 292 ⎠
Γ2 =
每个丁酸分子的截面积为
A=
1 1 ⎛ ⎞ 2 m = 3.08 ×10−19 m 2 =⎜ 23 −6 ⎟ L Γ2 ⎝ 6.02 ×10 × 5.40 ×10 ⎠
-4-
物理化学习题解答
Γ2 = −
c / c! dγ c / c! ab = ! RT d (c / c ) RT 1 + b(c / c! )
0.2 0.0131× 19.62 ⎞ ⎛ −2 −6 −2 （2）当 Γ2 = ⎜ × ⎟ mol ⋅ m = 4.30 × 10 mol ⋅ m 时 ⎝ 8.314 × 292 1 + 19.62 × 0.2 ⎠
(完整版)界面现象测试题答案
界面现象测试题（二）参考答案1. 液体的表面自由能γ可以表示为：( )参考答案: C(A) （∂H/∂A）T,p,n(B) （∂F/∂A）T,p,n(C) （∂U/∂A）S,V,n(D) （∂G/∂A）T,V,n2．下列叙述不正确的是：参考答案: D(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，在相表面的功面上，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。
3. 对大多数纯液体其表面张力随温度的变化率是：( ) 参考答案: B(A) (∂γ/∂T)p> 0 (B) (∂γ/∂T)p< 0(C) (∂γ/∂T)p= 0 (D) 无一定变化规律4．同一体系，比表面自由能和表面张力都用σ表示，它们：参考答案: D(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。
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：参考答案: B(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. 已知400 K 时，汞的饱和蒸气压为p0，密度为ρ，如果求在相同温度下，一个直径为10-7 m 的汞滴的蒸气压，应该用公式：( ) 参考答案: C(A)p =p0+ 2γ/R' (B) ln(p/p0) =ΔVap Hm(1/T0- 1/T)/R(C) RTln(p/p0) = 2γM/ρＲ' (D) p = nRT/V7．某温度压力下，有大小相同的水滴、水泡和气泡，其气相部分组成相同，见图。
它们三者表面自由能大小为：参考答案: A(A) G a = G c < G b；(B) G a = G b > G c ；(C) G a < G b < G c ；(D) G a = G b = G c 。
界面现象参考答案
界面现象参考答案界面现象参考答案界面现象是指不同物质之间的接触面上所发生的各种现象和变化。
在我们的日常生活中，界面现象无处不在，无论是液体与固体的接触，气体与液体的接触，还是固体与气体的接触，都存在着各种各样的界面现象。
这些现象既有普遍性的规律，又有独特的特点，对于我们了解物质的性质和相互作用有着重要的意义。
首先，我们来探讨液体与固体的接触。
当液体与固体接触时，往往会出现液体在固体表面上的扩展现象，即液体会在固体表面上形成一层薄膜。
这是因为液体分子与固体表面分子之间存在着吸引力，使得液体分子向固体表面靠拢。
这种现象被称为润湿现象。
润湿现象的强弱可以通过接触角来衡量，接触角越小，说明润湿性越好。
润湿现象在很多领域都有应用，比如涂料的涂布性能、纸张的吸墨性能等。
接下来，我们来讨论气体与液体的接触。
当气体与液体接触时，常常会出现气泡的形成。
气泡的形成是由于气体分子在液体中的溶解度低，当气体分子进入液体中时，会集聚在一起形成气泡。
气泡的大小和数量与气体溶解度有关，溶解度越低，气泡越大，数量越多。
气泡的形成对于我们理解气体溶解和释放的过程有着重要的意义，比如在饮料中的气泡就是二氧化碳气体的溶解和释放过程。
最后，我们来研究固体与气体的接触。
当固体与气体接触时，常常会出现吸附现象。
吸附是指气体分子在固体表面附着的现象。
这种现象是由于固体表面存在着吸附位点，吸附位点上的吸附力使得气体分子停留在固体表面。
吸附现象对于我们理解气体与固体的相互作用有着重要的意义，比如在催化剂中，吸附现象可以提高反应速率。
综上所述，界面现象是一种普遍存在的现象，涉及到液体、固体和气体之间的相互作用。
润湿、气泡形成和吸附是界面现象的三个重要方面，它们在不同领域都有着广泛的应用。
通过对界面现象的研究，我们可以更好地理解物质的性质和相互作用，为科学研究和工程应用提供参考。
物理化学十一、十二章问答题(界面现象和胶体)
第十一章界面现象1．表面能、表面自由能、比表面自由能、表面张力是否是一个概念？相同否？答：总的说来四者都是描述表面的过剩能量，但概念上有区别，表面能为物质表面较其内部多余的能量；若在T，p恒定时，这部分能量称为表面自由能（表面吉布斯自由能）；若在T，p恒定时，单位表面的自由能，便称为比表面自由能，其单位为J·m－2，因J ＝N·m，故J·m－2也可化为N·m－1，这样表面自由能又转变为另一概念，成为垂直作用于单位长度相表面上沿着相表面的切面方向的力，称为表面张力。
虽然比表面自由能和表面张力的数值相同，也可混用，但概念有差别，前者是标量，后者是矢量。
2．若在容器内只是油与水在一起，虽然用力振荡，但静止后仍自动分层，这是为什么？答：油与水是互不相溶的，当二者剧烈振荡时，可以相互分散成小液滴，这样一来，表面能增大，这时又没有能降低表面能的第三种物质存在，因此这时为不稳定体系，体系有自动降低能量的倾向，分层后，体系能量降低，因此会自动分层。
3．铅酸蓄电池的两个电极，一个是活性铅电极，另一个是活性氧化铅电极，你是怎样理解这理解这“活性”两字？答：这里活性是指铅或氧化铅处于多孔性，即具有大的比表面积，具有较高比表面自由能，处于化学活性状态。
这是在制备电极时经过特殊活化工序而形成的高分散状态，根据热力学理论及表面性质，若铅蓄电池长期使用或者长期放置而未能及时充电，电极的高分散状态会逐渐减低，这种活性也就消失。
4.在化工生产中，固体原料的焙烧，目前很多采用沸腾焙烧，依表面现象来分析有哪些优点？答：沸腾焙烧是将固体原料碎成小颗粒，通入预热的空气或其它气体，使炉内固体颗粒在气体中悬浮，状如沸腾，这样就增大了固气间的接触界面，增强了传质与传热，使体系处于较高的化学活性状态。
5. 在滴管内的液体为什么必须给橡胶乳头加压时液体才能滴出，并呈球形？答：因在滴管下端的液面呈凹形，即液面的附加力是向上的，液体不易从滴管滴出，因此若要使液滴从管端滴下，必须在橡胶乳头加以压力，使这压力大于附加压力，此压力通过液柱而传至管下端液面而超过凹形表面的附加压力，使凹形表面变成凸形表面，最终使液滴滴下，刚滴下的一瞬间，液滴不成球形，上端呈尖形，这时液面各部位的曲率半径都不一样，不同部位的曲面上所产生附加压力也不同，这种不平衡的压力便迫使液滴自动调整成球形，降低能量使液滴具有最小的表面积。
第十二章界面现象 复习题解答
第十二章 界面现象复习题解答1、 为什么气泡、液滴、肥皂泡等等都呈圆形？玻璃管口加热后会变的光滑并缩小(俗称圆口),这些现象的本质就是什么？答:这些现象的本质就是:表面层分子总就是受到本体内部分子的拉力,有进入本体内部的趋势,即总就是使表面积缩小到最小的趋势,因为相同体积的球形表面积最小,所以都成球形,而玻璃管口加热后变为圆口也就是减小曲率半径((缩小表面积)。
2、 用学到的关于界面现象的知识解释以下几种做法或现象的基本原理:(1)人工降雨,(2)有机蒸馏中加沸石,(3)毛细凝聚,(4)过饱与溶液、过饱与蒸汽、过冷液体等过饱与现象,(5)重量分析中的“陈化”过程,(6)喷洒农药时为何常常要在药液中加少量表面活性剂。
答:都用开尔文公式RTlnP/P 0=2 r m/ρR’或RTlnP 1/P 2=(2 r m/ρ)*(1/R 1´-1/ R 2´)或RTlnS/S 0=2 r m/ρR’或RTlnS 1/S 2=(2 r m/ρ)*(1/R 1´-1/ R 2´)来解释。
3、如图所示,在三通活塞的两端涂上肥皂液,关断右端通路,在左端吹一个大泡;然后关闭左端,在右端吹一个小泡,最后让左右两端相通,试问接通后两泡的大小有何变化？到何时达到平衡？讲出变化的原因及平衡时两泡的曲率半径的比值。
答:接通后小泡变小,大泡变大,即小气泡的附加压力Ps 大于大气泡的附加压力,当达平衡时两气泡的曲率半径相等。
4、因吉布斯自由能越低,体系越稳定,所以物体总有降低本身表面吉布斯自由能的趋势。
请说说纯液体、溶液、固体就是如何降低自己的表面吉布斯自由能的。
答:纯液体通过缩小表面积来降低表面吉布斯自由能。
溶液通过减小表面积与表面吸附两种途径来降低表面吉布斯自由能,对表面活性剂产生正吸附(Pi= -a i /RT(dr/da i ),对非表面活性剂产生负吸附。
固体通过吸附气体分子或液体分子来降低体系吉布斯自由能。
《界面现象习题》PPT课件
[单项选择题]
1. 下列叙述不正确的是 (d) 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，在相表面上，垂直作用 于表面上任意单位长度线的表面紧缩力. C 比表面自由能与表面张力量纲相同，单位也相同. 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.
7
[单项选择题] 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)
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.
8
[单项选择题] 3. 同一体系，比表面自由能和表面张力都用σ 表示，它们: (D) 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.
[单项选择题] 13. 下列摩尔浓度相同的各物质的稀水溶液中， 哪一种溶液的表面发生负吸附： (A)
A 硫酸 B 乙酸 C 硬脂酸 D 苯甲酸
20
14.
A B C D
[单项选择题]
(B)
21
[单项选择题] 15. 用同一支滴管分别滴取纯水与下列水的稀溶 液，都是取得1 cm3，哪一种液体所需液体滴数 最少： (B)
28
[单项选择题] 22.有机液体与水形成W/O型还是O/W型乳状液 与乳化剂的HLB值有关，一般是： (C)
A HLB值大，易形成W/O型. B HLB值小，易形成O/W型. C HLB值大，易形成O/W型. D HLB值小，不易形成W/O型.
29
[单项选择题]
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第十二章 界面现象复习题解答
1、 为什么气泡、液滴、肥皂泡等等都呈圆形？玻璃管口加热后会变的光滑并缩小(俗称圆口),这些现象的本质就是什么？
答:这些现象的本质就是:表面层分子总就是受到本体内部分子的拉力,有进入本体内部的趋势,即总就
是使表面积缩小到最小的趋势,因为相同体积的球形表面积最小,所以都成球形,而玻璃管口加热后变为
圆口也就是减小曲率半径((缩小表面积)。
2、 用学到的关于界面现象的知识解释以下几种做法或现象的基本原理:(1)人工降雨,(2)有机蒸馏中加沸石,(3)毛细凝聚,(4)过饱与溶液、过饱与蒸汽、过冷液体等过饱与现象,(5)重量分析中的“陈化”过程,(6)喷洒农药时为何常常要在药液中加少量表面活性剂。
答:都用开尔文公式RTlnP/P 0=2 r m/ρR’或RTlnP 1/P 2=(2 r m/ρ)*(1/R 1´-1/ R 2´)或RTlnS/S 0=2 r m/ρR’或
RTlnS 1/S 2=(2 r m/ρ)*(1/R 1´-1/ R 2´)来解释。
3、如图所示,在三通活塞的两端涂上肥皂液,关断右端通路,在左端吹一个大泡;然后关闭左端,在右端吹一个小泡,最后让左右两端相通,试问接通后两泡的大小有何变化？到何时达到平衡？讲出
变化的原因及平衡时两泡的曲率半径的比值。
答:接通后小泡变小,大泡变大,即小气泡的附加压力Ps 大于大气泡的附加压力,当达平衡时两气泡的曲
率半径相等。
4、因吉布斯自由能越低,体系越稳定,所以物体总有降低本身表面吉布斯自由能的趋势。
请说说纯液体、溶液、固体就是如何降低自己的表面吉布斯自由能的。
答:纯液体通过缩小表面积来降低表面吉布斯自由能。
溶液通过减小表面积与表面吸附两种途径来降低
表面吉布斯自由能,对表面活性剂产生正吸附(Pi= -a i /RT(dr/da i ),对非表面活性剂产生负吸附。
固体通过
吸附气体分子或液体分子来降低体系吉布斯自由能。
5、为什么小晶粒的熔点比大块的固体的熔点略低而溶解度却比大晶粒大？
答:根据开尔文公式RTlnS 1/S 2=2 r m/ρR’说明小晶粒的溶解度大于大块固体的溶解度(因为相同质量的
小晶粒的表面吉布斯自由能大于大晶体的表面吉布斯自由能。
因为熔点就是三相平衡点 ,
∵RTlnP 小/P 大=(2 r m/ρ)*(1/R 小-1/ R 大),小晶体的蒸汽压大于大晶体的蒸汽压,所以小晶体的熔点比大晶
体的熔点低)
6、若用CaCO 3进行热分解,问细粒CaCO 3的分解压(A p )与大块CaCO 3的分解压(B p )相比,两者大小如何？试说明为什么？
答:根据开尔文公式RTlnP/P 0=2rm/ρR’, R’越小,其蒸汽压越大。
所以细小的CaCO 3的分解压大于大块
CaCO 3的分解压,指分解平衡时CO 2的压力 CaCO 3=CaO+CO 2(g)
∵ΔrG θ=-RTlnKp θ=-RTlnP CO2=θθθ)()()(32
CaCO m f CaO m f CO f G G G m ∆-∆+∆故颗粒小的CaCO 3的生成吉布斯自由能小于大块的生成吉布斯自由能,所以小颗粒的CaCO 3分解时的ΔG θ变大,所以Kp θ=P CO2变大。
7、 设有内径一样大的a 、b 、c 、d 、e 、f 管及内径较大的g 管一起插入水中,除f 管内壁涂有石蜡外,其余
全就是洁净的玻璃管,若a 管内液面升高为h,试估计其余管内的水面高度？若先将水在各管内(c 、d 管
除外)都灌到h 的高度,在让其自动下降,结果又如何？
答:根据:gh cos 2液ρθ==R
r P s ∴gR cos 2液ρθr h =,由于f 管有石蜡,其θ＞90°,且半径不相同,故各管的高度不同(见
书)。
若将水先灌入各管内为h 高度,结果除(a 、d)外,其余
不变(固e 的R 较大)。
8、 在装有两种不同溶液的毛细管中(如图),若在毛细管右端加热,请注明液体流动的方向。
题7
(a)
(b) (b)
9、为什么当把泉水小心注入干燥杯子时,水面会高出杯面？为什么井水比河水有较大的表面张力？
答:因泉水有较多的矿物质,以离子形式溶解在泉水中,使泉水的表面张力大于自来水的表面张力,不
润湿杯子,接触角θ＞90°,形成凸面液面,所以水面高出杯子,同理,井水比河水的矿物质多,就是非表面活
性物质,表面张力大,所以井水的表面张力大于河水的表面张力。
10、为什么气体吸附在固体表面一般总就是放热的？而却有一些气—固吸附就是吸热的(如H 2在玻璃上的吸附),如何解释这种现象？
答:根据热力学基本关系式:ΔH=ΔG+TΔ S ,由于物理吸附与化学吸附都就是自发过程,ΔG <0。
而气体分子在固体表面吸附后,熵减小,ΔS<0,所以ΔH <0,就是放热的,但H 2在玻璃上吸附后发生裂解: H 2 H+H (1)H+玻 H-玻 (2) 第一步就是吸热,第二步放热,而吸热大于放热,故总过程就是吸热。
11、如果某固体的大粒子(半径为1R ')在水中形成饱与溶液的浓度为c 1,微小粒子(半径为2
R ')在水中形成饱与溶液的浓度为c 2,固—液界面张力为γl —s ,试证明饱与溶液浓度与曲率半径的关系式为:
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛'-'=-12
12112ln R R RT M c c s l ργ式中M 为该固体的摩尔质量,ρ为其密度。
答:开尔文公式同样适用于不同曲率半径固体的溶解,)11(2ln
'2'121R R rm s s RT -=ρ 12、试说明同一个气—固相催化剂反应,为何在不同的压力下表现出不同的反应级数？证明BET 公式在压力很小时(即P 《 Ps)可还原为兰缪尔吸附等温式。
答:以单分子反应为例
S A +
设表面
反应为控制步骤,A k r θ2= , A A a a ρρθ+=1 ∴A
A a a k r ρρ+=12 ,当aρA «1,A A K a k r ρρ==2 表现为一级反应。
当aρA «1(低压时),r=k 2为零级反应。
BET 等温式:s m m S p p c V c c V P P V p .11)(-+=-,或可写作()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-=s s m p p c p p cp V V 11)(,压力很低,p«p s
时,()s m s s cp V p c p Vp p 1-=+,∴()c V p c p V p m s 1-+=,()p c p cp V V s m 1-+= s p cp V p m 很小 θ=m
V V =kp p p c s = 当P«Ps 时,Kp V p cp V p p c p cp V V m s s s m
=-+=m )1(很小, ∴θ=V/Vm=KP ,与兰格缪尔等温式在低压下的形式一致。