关于界面物理化学习题

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?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：

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=，当θ=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 ap

θ=+ 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 ）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 。 6. 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 ）水从上端溢出 （b ）水面呈凸面 （c ）水面呈凹形弯月面 （d ）水面呈水平面

思路：液体具有流动性，Yang -Laplace 公式中的半径是可以变化的，不可能出现“井喷”的情况。

7. 用同一滴管分别滴下1cm 3的NaOH 水溶液、水、乙醇水溶液，各自的滴数多少的次序为（c ） （a ）三者一样多

（b ）水>乙醇水溶液>NaOH 水溶液

（c ）乙醇水溶液>水>NaOH 水溶液

（d ）NaOH 水溶液>水>乙醇水溶液

思路：乙醇对水而言是表面活性剂，NaOH 对水而言是非表面活性剂。

8. 当水中加入表面活性剂后，将发生（a ）

（a ）0d da γ< 正吸附 （b ）0d da γ< 负吸附

（c ）0d da γ> 正吸附 （d ）0d da γ> 负吸附 思路：2a d RT da

γΓ=-，表面活性剂在水面富集，可以减小表面张力，为正吸附。答案选a 。 9. 把细长不渗水的两张纸条平行地放在纯水面上，中间留少许举例，小心地在中间滴一滴肥皂水，则两纸条间距离将（a ）

（a ）增大 （b ）缩小 （c ）不变 （d ）以上三种都有可能

思路：肥皂是表面活性剂，中间的界面张力减小，因此在两侧的水的界面张力作用下，距离增大。答案选a 。

10. 水不能润湿荷叶表面，接触角大于90o ，当水中加入皂素后，接触角将（b ）

（a ）变大 （b ）变小 （c ）不变 （d ）无法判断

思路：接触角为锐角，表明是可以润湿。答案选b 。

11. 多孔硅胶有强烈的吸水性能，硅胶吸水后其表面Gibbs 自由能将（b ）

（a ）升高 （b ）降低 （c ）不变 （d ）无法比较

思路：自发过程，故吉布斯自由能减小。答案选b 。

12. 某气体A 2在表面均匀的催化剂（K ）表面发生解离反应，生成产物B+C ，其反应机理为 已知第二步为决速步，当A 2(g)压力较高时，反应表现的级数为（d ）

（a ）一级 （b ）二级 （c ）级 （d ）零级

思路：

因为第二步是决速步，所以速率方程写为：[][]212d AK r k AK dt

=-= []AK 是中间吸附态，根据稳态近似法，

求解AK 的平衡浓度，

代入上面的速率方程表达式，得

当初始压强很大的时候，上式简化为[]2

0r k K =，反应速率为一恒定值，所以为0级反应。

13. 恒温恒压下，将一液体分散成小颗粒液滴，该过程液体的熵值将（a ）

（a ）增大 （b ）减小 （c ）不变 （d ）无法判定

思路：表面积增大，是混乱度增加的过程，所以熵增。答案选a 。

14. 微小晶体与普通晶体相比较，性质不正确的是（d ）

（a ）微小晶体的饱和蒸汽压大 （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

思路：考察Kelvin 公式。

15. 气相中的大小相邻液泡相碰，两泡将发生的变化是（a ）

（a ）大泡变大，小泡变小 （b ）大泡变小，小泡变大

（c ）大泡、小泡均不变 （d ）两泡将分离开

思路：根据Yang -Laplace 公式，气泡越小，所受的附加压力越大。小的变小，大的变大。答案选a 。

16. 表面活性剂具有增溶作用，对增溶作用说法不正确的是（c ）

（a ）增溶作用可以是被溶物的化学势大大降低；

（b ）增溶作用是一个可逆的平衡过程；

（c ）增溶作用也就是溶解作用；

（d ）增溶作用与乳化作用不同

思路：增溶的原理是，被溶物被包裹在胶束内，该过程不是溶解过程，而是自发的包裹聚集。

17. Langmuir 吸附等温式满足的条件下，下列不恰当的是（c ）

（a ）固体表面是均匀的 （b ）吸附质分子之间相互作用可以忽略不计

（c ）吸附是多分子层的 （d ）吸附热不随吸附量改变

思路：Langmuir 吸附是单分子层吸附。

18. 对于物理吸附的描述中，不正确的是（d ）

（a ）吸附力来源于Van Der Waals 力，其吸附一般不具有选择性

（b ）吸附层可以是单分子层或多分子层

（c ）吸附热较小

（d ）吸附速率较小

思路：物理吸附，吸附的快，脱附也容易。

19. 已知H 2的解离能为436kJ?mol -1，用气态H 原子在清洁的W 表面上进行化学吸附时放热293kJ?mol -1。若用1mol H 2在W 表面上全部进行解离吸附，估计其吸附热约为（c ）

（a ）-150kJ?mol -1 （b ）586kJ?mol -1 （c ）150kJ?mol -1 （d ）-143kJ?mol -1

思路：吸热取正号，放热取负号。

20. 称为催化剂毒物的主要行为是（d ）

（a ）和反应物之一发生化学反应 （b ）增加逆反应的速率

（c ）使产物变得不活泼 （d ）占据催化剂的活性中心

思路：毒化的机理是催化剂表面的活性中心被毒物占领。

二、填空题

1. 20o C ，下，把一半径R 1=5mm 的水珠分散成R 2=10-3mm 的小水滴，则小水滴的数目为×1011个，此过程系统ΔG=。已知20o C 时，水的表面张力γ=×10-2N?m -1。 思路：31143V R π= 32243

V R π= 12V nV =，计算得，n=×1011。

S dG SdT VdP dA γ=-++，在恒温、恒压条件下，()

222144S G A n R R γγππ∆=∆=⨯-，计算得。 2. 20o C ，的标准大气压力下，在液体水中距液面处形成半径为1mm 的小气泡时，气泡内气体的压力为p =×105Pa 。

思路：因为凹液面的附加压力是负值，所以当形成这个气泡时，为了抵消这个负的附加压力，其内部压强应该是

3. 同种液体，在一定温度下形成液滴、气泡和平面液体，对应的饱和蒸汽压分别是p 滴，p 泡和p 平，若将三者按大小顺序排列应为p 滴>p 平>p 泡。

思路：考察Yang -Laplace 公式。

4. 液态汞的表面张力γ=[+×10-3T/×10-7(T/K)2]N?m -1，在400K 时，汞的,S T V

U A ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭?m -2。