物理化学论界面现象习题

合集下载

物理化学习题及答案 (6)

第八章界面现象
1、分析：参照比表面Gibbs 函数、表面功的定义计算。

解：分散前：水滴的表面积A ＝4πr 2，比表面A s ＝A /V
分散后：小水滴的个数为：()()
93633101m 10134m 10134⨯=⨯⨯--ππ，每个小水滴的面积：A ＝4πr 2，总面积：1×109A ，比表面A s ＝1×109A /V 。

比较两个比表面的值，即得倍数。

J 1015.94-⨯=∆=∆A G σ
4、分析：用Laplace 公式(8-19)直接计算即可。

5、分析：根据开尔文公式（8－24）直接计算即可。

6、分析：用式(8-38)直接求接触角θ，这里能否润湿，指θ＞90或＜90度。

9、分析：一方面，凹面上平衡蒸汽压减小，另一方面，沸腾时，已减小的平衡蒸汽压还要克服大气压与附加压
力p s [用Laplace 公式(8-19)计算]。

用克──克方程可计算沸点。

解法如下：
解：由 Laplace 公式(8-19)可得水中直径为10-3mm 的空心气泡中的p s 为：p s ＝2σ/r ＝……＝1.178×105（Pa ）该气泡中内表面的分子要汽化，则须克服相当于平整表面上
p θ＋p s ＝101325＋117800＝219125 Pa 的压力
又已知 R ＝∞的平整表面上水的正常沸点T 1为373.15 K ，压力p 1为101325 Pa
将Δvap H m θ及上述数据代入克──克方程得：……。

故 T 2＝396.3 K
10、分析：完全不润湿时，cos θ＝-1。

根据公式（8-22）计算。

《界面现象习题》PPT课件

6
[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]

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。

10-界面现象习题

化学吸附
范德华力
化学键力
单层或多层
单层
小（近于液化热）大（近于反应热）
无或很差
较强
可逆
不可逆
易达到
不易达到
10
（7）接触角（润湿角）
s
M
P
l
O
O
N
sl
接触角：气液固三相点处，气液界面的切线与固液界面的夹角
经过液体内部
润湿：固体表面上的气体被液体取代的过程。接触过程的 △G＜0。Gibbs函数降低越多，越易润湿。
解：液体B在另一不互溶液体A上能否发生铺展，则
SB A－ B AB 0自动铺展 A
（1）SH2O Hg－ H2O H2O-Hg Hg =（486.5-72.75-375）mN m1 38.75mN m1＞0
水在汞的表面上能发生铺展
（2） SHg H2O－ Hg H2O-Hg
一般情况下，表面活性物质的 - c 曲线
kc m 1 kc
1. 表面现象在自然界普遍存在，但有些自然现象与表面现象并不密切相关，例如
(A) 气体在固体上的吸附 (B) 微小固体在溶剂中溶解 (C) 微小液滴自动呈球形 (D) 不同浓度的蔗糖水溶液混合
答案：D
2. 液体的附加压力和表面张力的联系与区别在于 (A) 产生的原因和方向相同而大小不同 (B) 作用点相同而方向和大小不同 (C) 作用点相同而产生的原因不同 (D) 产生的原因相同而方向不同答案：D
——液体密度
g——重力加速度
cos r
rl
rl
r
cos
当接触角θ<90o时，液体在毛细管中上升，凹液面；当接触角θ>90o时，液体在毛细管中下降，凸液面。

界面物理化学习题

一、选择题1. 在相同的温度及压力下，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2. 直径为1×10-2m 的球形肥皂泡所受的附加压力为（已知表面张力为0.025N•m -1）（d ）（a ）5 Pa （b ）10 Pa （c ）15 Pa （d ）20 Pa思路：因为肥皂泡有内、外两个表面，内面的附加压力是负值，外面的附加压力是正值，故 4's p R γ=，答案选d 。

3. 已知水溶解某物质以后，其表面张力γ与溶质的活度a 呈如下关系：()0ln 1A Ba γγ=-+式中γ0为纯水的表面张力，A ，B 为常数，则溶液表面过剩Γ2为（c ）（a ）()21Aa RT Ba Γ=-+ （b ）()21ABa RT Ba Γ=-+ （c ）()21ABa RT Ba Γ=+ （d ）()21Ba RT Ba Γ=-+ 思路：()211a d a B ABa A RT da RT Ba RT Ba γ⎛⎫Γ=-=--= ⎪++⎝⎭，答案选c 。

4. 298K 时，苯蒸汽在石墨上的吸附符合Langmuir 吸附等温式，在苯蒸汽压力为40Pa 时，覆盖率θ=0.05，当θ=0.5时，苯蒸汽的平衡压力为（b ）（a ）400 Pa （b ）760 Pa （c ）1000 Pa （d ）200 Pa思路：Langmuir 公式1ap apθ=+ 将已知条件的压强和覆盖率代入公式，计算得到a 的值，然后根据新的覆盖度和a ，计算出平衡压力。

答案为b 。

（要求能够自己推导Langmuir 公式）5. 在298K 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。

如果A ，B 液分别用相同的毛细管产生大小相同的气泡时，A 液的最大气泡压力差等于B 液的（a ）（a ）0.5倍（b ）1倍（c ）2倍（d ）4倍思路：2's p R γ=，代入该公式计算比值，答案选a 。

武科大物理化学第十章界面现象习题解答

10.1界面张力
一、填空题
1、③④
2、降低=0
3、冰的表面张力大
4、矿泉水表面张力大
5、水的表面张力大
6、A
7、w’=γAs= 7.17×10-2×2×10-4=14.34×10-6J
二、计算题
10.2弯曲液面的附加压力及其后果
一、填空题
1、④
2、②
3、②
4、③
5、20℃高
6、二、计算题
解：（1）
0.483=0.0728cosθ+0.375
解之得：θ不存在，因此水可在汞的表面上铺展。
（2）
0.0728=0.483cosθ+0.375
解之得：θ=128.73º所以不能铺展。
10.5溶液表面
一、填空题
1、相同吸附其他物质
2、增大；降低；降低
3、①
4、②
5、0.0103mol/m2
6、6.054×10-8mol/m2
7、表面活性剂
8、3.08×10-19m2
9、亲水性极性基团和憎水性非极性基团
去污润湿助磨乳化去乳分散增溶
二、计算题
9、过饱和度超大
10、1.521×10-6m
11、①饱和蒸汽
12、②毛细现象
13、过饱和蒸汽过冷液体过热液体过饱和溶液
14、②向右移动
二、计算题
10.3固体表面
1、②
2、降低
3、高大
4、放热
5、物理吸附
6、单分子层吸附
二、计算题
10.4固体表面
一、填空题
1、△G△G>0
2、γ尘-液较大
3、>
4、④146.8º

物理化学[习题解答_第十三章界面现象]

酸分子的截面积为若干？
解 (1) ab
(c c ) 1 b c c
2
cc RT
(c
c
)
ab c c RT (1 b c
c
)
(2)将数据代入上式，得：
2 4.30 106 mol m2
(3)当b c ? 1时 c
2
a RT
5.40 106 mol m2
A 1 3.081019 m2 0.308nm2
p1 101.325kPa p 1；p2 1013.25kPa p 10
代入兰缪尔吸附公式，得：
1aa11
2.5dm3 Vm
a10 1a10
4.2dm3 Vm
解得：a 1.223，Vm 4.54dm3
当 V 1 时，1.223 p p 1 Vm 2 11.223 p p 2
p p 0.82，即p 0.82 p 83.087kPa。
解 ln p 2 M 0.3487 p0 RT R
p 1.4172 p0
p 1.4172 3168Pa 4489Pa
12.在298K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·dm-3，计算直径为0.01μm的NB微球在水中的溶解度？已知在该温度下，NB与水的γl-s为 0.0257N·m-1，NB的密度为1566kg·m-3。
0
a
ln
1
b
c c
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=0.0131N·m-1， b=19.62，试计算当c=0.2时Γ2 值为多少？
(3)

界面现象题目--答案参考

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：Γ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：通常以等温等压和定组成条件下，每增加单位表⾯积引起⾃由焓的变化，即⽐表⾯⾃由焓。

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、20℃时汞的表⾯张⼒Γ=4.85×10-1N/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？答： dA=8dr = -w Γ=4.85×10-1N/m w=6.091x J5、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。

物理化学——界面现象课堂练习

C .表面功是指系统增加单位面积时环境所作的可逆功； D .表面自由能、表面功、表面张力单位分别为J·m2、 J·m2、N·m-1，各数值也不同。 5.一根毛细管插入水中，液面上升的高度为h，当在水中加入少量的NaCl，这时毛细管中液面的高度为：
A 等于h ； B 大于h ； C 小于h ； D 无法确定。
mol m 2
每个分子占有的面积：
1
1
S ΓL 5.38106 6.021023
30.9 1020 m2
ln
c a
1
d b 0
dc 2.303(c a)
Γ c d
b 0c
RT dc 2.303RT(c a)
（2）饱和吸附时，c>>a，忽略a：
Γ

b 0
2.303RT

0.411 0.07286 5.38106 2.3038.314 291
剂的增溶作用。 8. 溶液的cmc浓度之后，渗透压下降，电导率升高。 9. 根据吉布斯吸附等温式，溶液浓度增加，表面张力增加的物质肯定在表面产
生负吸附，溶液的表面吸附量实际上是单位面积的表层中，所含溶质的物质的量与同量溶剂在溶液本体中所含溶质物质的量的差值。 10. 新开采出来的石油中含有很多微小乳滴的水，按定义原油属于O/W型乳状液。
（2） CHCl3的分压为6.6672 kPa时，平衡吸附量为若干？五．291 K时，各种饱和脂肪酸水溶液的表面张力可以表示为：
0 1 b
lg
c a
1,
式中γ0＝0.07286 N·m-1, b＝ 0.411, a 是常数，c为浓度，试求：（1）各种饱和脂肪酸水溶液的吉布斯吸附等温式；

物化第十章习题

板上，滴上一小滴水，再在水上覆盖上油，这时
水对毛细管的润湿角为，如习题 10.7 图图(b)所
示。油和水的密度分别用O 和W 表示，AA/为油水界面，油层的深度为 h/。请导出水在毛细管中上升的高度 h 与油-水界面张力WO 之间的定量关
系。
解：因为在油中水可以润湿玻璃管，在玻璃毛细管中油-水界面为凹面，毛细管半径
பைடு நூலகம்
题 10.8 图示
10.9 已知在 273.15K 时，用活性炭吸附 CHCl3，其饱和吸附量为 93.8dm3kg-1，若 CHCl3 的分压力为 13.375kPa，其平衡吸附量为 82.5dm3kg-1，试求：
（1）朗谬尔吸附等温式中的 b 值；
（2） CHCl3 的分压力为 6.6672kPa 时，平衡吸附量为若干？
解：（1）因为
Va
Vma
bp 1 bp
依题意 V a=93.8dm3kg-1， Vma=82.5dm3kg-1 p=13.375kPa 代入上式得 b=[82.5/13.375×(93.8-82.5)] kPa-1= 0.5459 kPa-1
（2）当 p=6.6672kPa 时
V
a
Vma
bp 1 bp
答：亚稳态是热力学不完全稳定的状态，常见的亚稳态有过饱和蒸气、过热液体、过冷液体、过饱和溶液。产生的原因是在新的相生成时，颗粒极其微小,其比表面积和表面吉布斯函数都很大，因此在系统中产生新相极为困难而造成亚稳态的产生。防止亚稳态产生的方法一般是引入“种子”，使之形成结晶或凝聚或气化核心。
（2）在一个封闭的钟罩内，有大小不等的两个球形液滴，问长时间恒温放置后，会出现什么现象？
解：对方程 V a=kpn 取对数可得：

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？

第9章界面现象习题解答

第9章界面现象习题解答第9章界面现象习题解答1、293K 时，水的表面张力为0.0728N ·m -1，汞的表面张力为0.483N ·m -1，汞-水的界面张力为0.375N ·m -1。

试判断水能否在汞的表面上铺展？汞能否在水的表面上铺展？解：（1）1lg m N 0352.0375.00728.0483.0-?=--=--=?-=ls sg A A A G S S ＝0.0352N ·m -1＞0，能铺展开（2）1lg m N 7852.0375.0483.00728.0-?=--=--=?-=ls sg A A A G S S ＝-0.7852N ·m -1＜0，不能铺展开答：（1）S ＝0.0352N ·m -1＞0，能铺展开（2）S ＝-0.7852N ·m -1＜0，不能铺展开2、在293.15K 及101.325kPa 下，半径为1×10-3m 的汞滴分散成半径为1×10-9m 的小汞滴，试求此过程系统的表面吉布斯函数变为若干？已知293.15K 汞的表面张力为0.470N ·m -1。

解：每个半径为m 1013-?的汞滴的表面积为252321m 10256.1)101(14.344--?===r A π每个半径为m 1019-?的汞滴的表面积为2172922m 10256.1)101(14.344--?===r A π将一滴半径为m 10131-?=r 的汞滴分散成半径为m 10192-?=r 的微粒时，微粒的个数n 为183********101101()(3434?=??===--r r r n ππ故表面积增加变化25171812m 56.1210256.110256.1101=?-=-=?--A nA A 表面吉布斯函数变化2-1242,7.2810N m (4m 410m )0.914J T p s G A A ππ--?=?=-?=J903.556.12470.0,=?=??=?A A G p T 答：5.906J3、在293.15K 时，乙醚-水、乙醚-汞及水-汞的界面张力分别为0.0107N ·m -1、0.379N ·m -1及0.375N ·m -1，若在乙醚与汞的界面上滴一滴水，试求其润湿角。

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。

合肥工业大学-物理化学习题-第十章、界面现象合并

第十章、界面现象
1 液体在玻璃毛细管中是上升还是下降, 取决于该液体的什么性质? ______ B A. 粘度 B. 界面张力 C. 密度 A 2 纯组分系统的表面Gibbs函数值 ____. A. 大于零 B. 小于零 C. 等于零 B 3 表面张力与下述哪些因素无关? ____ A. 物质本身性质 B. 物质总表面积
pr 2M ln p RTr 2 71.97 10- 3 N m -1 18.02 10- 3 k g m ol-1 8.314J K -1 m ol-1 298K 0.9971 10- 3 k g cm - 3 10- 7 m 1.049 10- 2
00-7-15 8
10 在某盐的过饱和溶液中, 不慎落入一小尘埃, 结果使溶液很快析出结晶盐. 可以推断界面张力尘|盐____<尘| 液, 理由是 ______________________________________________________ 在相变开始的瞬间, 主要是界面Gibbs函数的减小而不是相变 ______________________________________________________ 本身引起的Gibbs函数的减小起作用, 亦即新形成的尘|盐界面 ______________________________________________________. 和盐|液界面的总界面张力应小于同步消失的尘|液界面张力. 11 已知20℃时, 水|空气界面张力为7.2810－2 Nm－1, 当在20 2.9110－5 ℃和常压下可逆地增大水的表面积4cm2, 需做功___________J. 12 有人设计如图所示的“永动机”, 不断上升的液体在未达最高点之前就折回并滴下, 推动小涡轮转动. 这种“永动机”不可能造毛细上升的动力在于凹液面下的附成的原因是加压力 , 而在液滴脱离管口的过程中, 凹液面 _____________________________ 曲率半径增大 , 附加压力随之减小, 当减小到 ______________________________________ 与静压差相等时就达平衡 ______________________________________ 00-7-15 _______________________.

(完整版)第十章界面现象练习题及答案

第十章界面现象练习题一、是非题（对的画√错的画×）1、液体的表面张力总是力图缩小液体的表面积。

（）2、液体的表面张力的方向总是与液面垂直。

（）3、分子间力越大的物体其表面张力也越大。

（）4、垂直插入水槽中一支干净的玻璃毛细管，当在管中上升平衡液面外加热时，水柱会上升。

（）5、在相同温度下，纯汞在玻璃毛细管中呈凸液面，所以与之平衡的饱和蒸气压必大于其平液面的蒸汽压。

（）6、溶液表面张力总是随溶液的浓度增大而减小。

（）7、某水溶液发生负吸附后，在干净的毛细管中的上升高度比纯水在该毛细管中上升的高度低。

（）8、通常物理吸附的速率较小,而化学吸附的速率较大。

（）9、兰格缪尔等温吸附理论只适用于单分子层吸附。

（）10、临界胶束浓度(ＣＭＣ)越小的表面活性剂，其活性越高。

（）11、物理吸附无选择性。

（）12、纯水、盐水、皂液相比，其表面张力的排列顺序是：γ（盐水）<γ（纯水）<γ（皂液）。

（）13、在相同温度与外压力下，水在干净的玻璃毛细管中呈凹液面，故管中饱和蒸气压应小于水平液面的蒸气压力。

（）14、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。

（）15、同一纯物质，小液滴的饱和蒸气压大于大液滴的饱和蒸气压。

（）16、弯曲液面的饱和蒸气压总大于同温度下平液面的蒸气压。

（）17、表面张力在数值上等于等温等压条件下系统增加单位表面积时环境对系统所做的可逆非体积功。

（）18、某水溶液发生正吸附后，在干净的毛细管中的上升高度比在纯水的毛细管中的水上升高度低。

（）19、弯曲液面处的表面张力的方向总是与液面相切。

（）20、吉布斯所定义的“表面过剩物质的量”只能是正值，不可能是负值。

( )21、封闭在容器内的大、小液滴若干个，在等温下达平衡时，其个数不变，大小趋于一致。

（）22、凡能引起表面张力降低的物质均称之为表面活性剂。

（）23、表面过剩物质的量为负值，所以吸附达平衡后，必然引起液体表面张力降低。

物理化学界面现象

第九章:界面现象一、选择题1. 下列说法中不正确的是（）。

（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. 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3. 把玻璃毛细管插入水中，凹面下液体所受的压力p与平面液体所受的压力p0相比（）。

（A）p = p0 （B）p < p0（C）p > p0（D）不确定4. 将一毛细管端插入水中，毛细管中水面上升 5 cm，若将毛细管向下移动，留了3 cm 在水面，试问水在毛细管上端的行为是（）。

（A）水从毛细管上端溢出（B）毛细管上端水面呈凸形弯月面（C）毛细管上端水面呈凹形弯月面（D）毛细管上端水面呈水平面5. 有一飘荡在空气中的球形液膜，内部也是空气。

若其直径为 2×10-3 m，表面张力为 0.07N·m-1，则液膜所受总的附加压力为（）。

（A）0.14 kPa （B）0.28 kPa （C）0.56 kPa （D）0.84 kPa6. 在相同温度和压力下, 凹面液体的饱和蒸气压p r与水平面液体的饱和蒸气压p0相比（同一种液体）（）。

（A）p r= p0（B）p r< p0（C）p r> p0（D）不能确定7. 用同一滴管分别滴下 1 cm3 NaOH 水溶液、水、乙醇水溶液, 各自的滴数为（）。

（A）水15 滴，NaOH 水溶液 18 滴，乙醇水溶液 25 滴（B）水18 滴，NaOH 水溶液 25 滴，乙醇水溶液 15 滴（C）水18 滴，NaOH 水溶液 15 滴，乙醇水溶液 25 滴（D）三者的滴数皆为18 滴8. 下面说法不正确的是（）。

（A）生成的新鲜液面都有表面张力（B）平面液面没有附加压力（C ）液滴越小其饱和蒸气压越小（D ）液滴越小其饱和蒸气压越大9. 同一固体, 大块颗粒和粉状颗粒, 其溶解度哪个大（）。

(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 。

第十章界面现象

物化第十章界面现象习题一、名词解释1. 表面活性剂2. 接触角3. 表面张力4. 临界胶束浓度5. 吸附6. 溶液的表面吸附二、简答题1 兰格缪尔吸附理论的基本假设是什么？在推导BET公式时，所作的基本假设是什么？二者的使用范围如何？2. 进行蒸馏实验时，通常在蒸馏瓶中加入少量碎瓷片或沸石类的物质以防止暴沸，试分析其原因。

3. 为什么表面活性剂能大大地降低水的表面张力？4. 表面活性物质的增溶作用是什么？增溶作用与一般溶解有什么区别？5. 气-固、液-固、液-液界面分别以什么方式降低表面自由能？6. 简述人工降雨的科学道理。

7. 加热液体时为什么会出现过热现象？怎样避免暴沸？请解释原因。

8 为什么空气中会出现水蒸气过饱和的现象？人工降雨的道理何在？9. 在亲水固体表面，经过表面活性剂（如防水剂）处理后，为什么可以改变其表面性质，使其具有憎水性？三、判断题1. 比表面吉布斯自由能与表面张力符号相同，数值相等,所以两者的物理意义相同。

2. 在液体中形成的小气泡，气泡的半径越小，泡内饱和蒸汽压越小。

3. 若增加浓度能使表面张力增大时，则溶质在表面层发生正吸附。

4.只有表面活性剂的浓度低于临界胶束浓度时，才具有增溶作用。

5. 在恒温下，液体的分散度越大，其饱和蒸气压也越大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。

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。