表面现象习题答案
物理化学表面现象练习题
物理化学表面现象练习题第一题：一张正方形纸片的质量为m，边长为l。
该纸片悬挂在水面上，完全浸没。
如果纸片边缘受到的浮力为F1，纸片下表面受到的压强为P1，上表面受到的压强为P2，求纸片周围的液体对纸片边缘的压力。
解题步骤：1. 首先，我们需要计算纸片的体积。
纸片的边长为l，可以计算出纸片的面积为A = l * l。
令纸片的厚度为δ，可以计算出纸片的体积为V = A * δ。
2. 然后，我们需要计算纸片受到的浮力。
根据阿基米德定律，浸没在液体中的物体受到的浮力等于其排开液体的体积乘以液体的密度。
所以，纸片受到的浮力为F = V * ρ，其中ρ为液体的密度。
3. 接下来，我们需要计算纸片下表面受到的压强P1。
假设液体对纸片下表面的压强为p。
由于压强的定义为P = F / A，我们可以得到P1 = F / A1，其中A1为纸片下表面的面积。
纸片下表面的面积可以表示为A1 = (l - 2δ) * (l - 2δ)。
因此，纸片下表面受到的压强为P1 = F / A1。
4. 最后，我们需要计算纸片周围的液体对纸片边缘的压力。
纸片周围的液体对纸片边缘的压力等于液体对纸片边缘施加的力除以纸片边缘的长度。
由于纸片边缘受到的力等于纸片边缘受到的浮力，我们可以得到液体对纸片边缘的压力为P = F1 / l。
根据以上步骤，我们可以计算出纸片周围的液体对纸片边缘的压力。
第二题：一块金属板被放置在一个达到热平衡的室温环境中。
金属板的初始温度为T1，室温为T2，金属板的质量为m，比热容为c。
金属板表面的面积为A，厚度为δ。
假设金属板和室温环境之间的热传导只发生在金属板的两个表面，并且忽略金属板的边缘效应。
请计算金属板表面温度随时间的变化。
解题步骤：1. 首先，我们可以根据热传导定律得出金属板表面温度随时间的变化率。
根据热传导定律，金属板表面温度随时间的变化率可以表示为dθ/dt = (1 / (ρcA)) * (dQ / dt)，其中ρ为金属板的密度，c为金屋比热容，A为金屋表面的面积，dQ / dt为单位时间内通过金属板表面传递的热量。
物理化学表面现象练习题含答案及详细讲解
物理化学表面现象练习题一、判断题:１、只有在比表面很大时才能明显地瞧到表面现象,所以系统表面增大就是表面张力产生的原因。
2、对大多数系统来讲,当温度升高时,表面张力下降。
３、比表面吉布斯函数就是指恒温、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,表面张力则就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就是两个毫无联系的概念。
４、恒温、恒压下,凡能使系统表面吉布斯函数降低的过程都就是自发过程。
5.过饱与蒸气之所以可能存在,就是因新生成的微小液滴具有很低的表面吉布斯自由能。
６.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。
7、单分子层吸附只能就是化学吸附,多分子层吸附只能就是物理吸附。
８.产生物理吸附的力就是范德华力,作用较弱,因而吸附速度慢,不易达到平衡。
9.在吉布斯吸附等温式中,Γ为溶质的吸附量,它随溶质(表面活性物质)的加入量的增加而增加,并且当溶质达饱与时,Γ达到极大值。
10.由于溶质在溶液的表面产生吸附,所以溶质在溶液表面的浓度大于它在溶液内部的浓度。
１1.表面活性物质就是指那些加入到溶液中,可以降低溶液表面张力的物质。
二、单选题:１、下列叙述不正确的就是:(A) 比表面自由能的物理意义就是,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)ﻩ表面张力的物理意义就是,在相表面的切面上,垂直作用于表面上任意单位长度切线的表面紧缩力 ;(Ｃ)ﻩ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·m-2,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,下列叙述不正确的就是:(Ａ) 表面张力与液面垂直;ﻩﻩ(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)ﻩ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。
大学物理液体表面现象习题答案
第五章 液体表面现象习题答案8、 如图所示。
用金属框测定肥皂液的表面张力系数时，测得重物A 和滑动横杆B 的重量共0.64克，横杆长8厘米，试计算肥皂液的表面张力系数。
【解】：α=F/2ι= 0.64×10-3×10/(2×8×10-2)=0.040N/m(注:肥皂液膜为二层液面)9、已知水的表面张力系数α＝7.3×10-2牛顿/米，大气压强Po ＝1.0×105帕。
(1) 计算空气中直径为2.0×10-5米的水滴内的压强。
(2) 计算湖面下10米深处直径为2.0×10-5米的气泡的压强。
(取g=l0米／秒2)【解】：（1）P =P O +2α/R = 1.0×105+2×7.3×10-2/(1.0×10-5)=1.15×105 Pa（2）P =P O +ρgh + 2α/R= 1×105 + 103×10×10 + 2×7.3×10-2/(1.0×10-5)=2.146×105 Pal0、试计算将一肥皂泡从半径为R 吹到2R 所需的功。
(肥皂液的表面张力系数为α) 。
【解】： ΔW = ΔE =αΔS = α×2×4π[(2R)2 -R 2]= 24παR 211、 在内半径r ＝0.3毫米的毛细管中注水(如图所示)，水在管下端形成向外凸的球面。
其曲率半径R ＝3毫米，如管中水的上表面的曲率半径等于管的内半径，水的表面张力系数α＝7.3×10-2牛顿／米。
求管中水柱的高度h 。
【解】： P O - 2α/r +ρgh = P O + 2α/Rρgh = 2α/r + 2α/R = 2α(1/r + 1/R)h = 2α(1/r + 1/R)/ρg= 2×7.3×10-2×[1/(0.3×10-3 )+1/(3×10-3)]/ 103 ×9.8= 5.45×10-2 m12、把一个半径为R 的液滴，分散成8个半径相同的小液滴，需作功多少？（设液体表面张力系数为α）3334834r R ππ⨯= 2R r = 2224]4)2(84[R R R S W παππαα=-⋅=∆⋅=13、 一个半径为1×10-4米,长为0.2米的玻璃管,一端封闭,水平浸在水的表面下, 管中空气全部保留在管内，浸入的深度可忽略,水面上的气压为1.12×105牛顿／米2,水的表面张力系数为7.3×l0-2牛顿／米，问水进入管内的长度为多少?管中空气的压强为多大？【解】： P 1 =P O + 2α/R= 1.12×105 +2×7.3×10-2/(1.0×10-4)= 1.135×105 Pa设：液体进入管内长度为X,管的横截面积为SP1V1 = P O V0 1.12×105×S×0.2 = 1.135×105×S×(0.2 - X)X =2.57×10-3 m14、水平桌面上有两个相同的器皿，分别放入水银和水，并使两液面同高。
第七章 表面现象习题答案教学文案
第七章表面现象习题答案第七章 表面现象习题答案1．在293.15K 时，把半径为1 mm 的球形水滴分散成半径为1 μm 的球形小水滴，比表面为原来的多少倍？表面Gibbs 自由能增加了多少？此过程环境至少需做功多少？已知293K 时水的表面张力为0.07288 N ⋅m -1。
解： (1)小液滴比表面r a =rr r V A 334432=ππ＝球体积球面积 r 1 = 10-3 m ， r 2 = 10-6 m3632112101010/3/312===--r r r r a a r r ＝ 倍(2)分散前液滴表面积62111044-⨯==ππr A m 2分散后小液滴数 9321323121103434=⎪⎪⎭⎫⎝⎛===r r r rV V n ππ 个 分散后液滴总表面积 ()3269222104104104--⨯=⨯=⋅=πππr n A m 2∆A = A 2 -A 1 ≈ A 2∆G = σ⋅∆A = 0.07288⨯4π⨯10-3 = 9.158⨯10-4 J(3)环境至少做的功 W r '＝∆G ＝9.158⨯10-4 J 2.将10-3 m 3 油状药物分散水中，制成油滴半径为10-6 m 的乳状液。
已知油水界面张力为65⨯10-3 N ⋅m -1，求分散过程需作多少功？增加的表面Gibbs 能为多少？如果加入适量表面活性剂后，油水界面张力下降至30⨯10-3 N ⋅m -1，则此分散过程所需的功比原来过程减少了多少？解：（1）分散后总表面积 小油滴面积小油滴体积总体积⋅=A36332331031010310343410⨯=⨯=⨯=⋅=----r r r ππ m 2分散前表面积与分散后相比可忽略，∆A ＝A分散过程环境作的功及所增加的表面自由能：W r '＝∆G ＝σ⋅∆A ＝65⨯10-3⨯3⨯103＝195 J (2) 加入表面活性剂后，分散过程环境作的功W r '＝∆G ＝σ ⋅∆A ＝30⨯10-3⨯3＝90 J比原来过程少做功＝195-90＝105 J3. 常压下，水的表面张力σ（N ⋅m -1）与温度T （K ）的关系可表示为：σ＝（75.64－0.00495 T ）⨯10-3 。
大学物理化学6表面现象课后习题及答案
表面现象课后习题一、是非题下述各题中的说法是否正确?正确的在题后括号内画“√”,错的画“⨯”。
1．液体的表面张力总是力图缩小液体的表面积。
（）2．液体表面张力的方向总是与液面垂直。
（）3．分子间力越大的液体，其表面张力越大。
（）4．通常物理吸附的速率较小，而化学吸附的速率较大。
（）5．兰缪尔定温吸附理论只适用于单分子层吸附。
（）二、选择题选择正确答案的编号，填在各题题后的括号内。
1．液体表面分子所受合力的方向总是：（），液体表面张力的方向总是（）。
（A）沿液体表面的法线方向，指向液体内部；（B）沿液体表面的法线方向，指向气相；（C）沿液体的切线方向；（D）无确定的方向。
2．温度与表面张力的关系是：（）。
（A）温度升高表面张力降低；（B）温度升高表面张力增加；（C）温度对表面张力没有影响；（D）不能确定。
三、计算题习题120℃时汞的表面张力σ=4.85×10-1N·m-1，若在此温度及101.325kPa时，将半径r1=1mm 的汞滴分散成半径为r2=10-5mm的微小液滴时，请计算环境所做的最小功。
习题2泡压法测定丁醇水溶液的表面张力。
20℃实测最大泡压力为0.4217kPa，20℃时测得水的最大泡压力为0.5472kPa，已知20℃时水的表面张力为72.75×10-3N·m-1，请计算丁醇溶液的表面张力。
习题320℃苯蒸气凝结成雾，其液滴半径为1μm，试计算其饱和蒸气压比正常值增加的百分率。
已知20℃时液体苯的体积质量(密度)为0.879g·cm-3，表面张力为0.0289N·m-1，C6H6的摩尔质量为78.11g·mol-1。
习题425℃时乙醇水溶液的表面张力σ随乙醇浓度c的变化关系为：σ/（10-3N·m-1）=72－0.5(c/＋0.2(c/2（a）试分别计算乙醇浓度为0.1mol·dm-3和0.5mol·dm-3时，乙醇的表面吸附量(·dm -3)习题5用活性炭吸附CHCl 3时，0℃时的最大吸附量为93.8dm 3·kg -1已知该温度下CHCl 3的分压力为1.34×104Pa 时的平衡吸附量为82.5dm 3·kg -1，试计算：（1）朗缪尔吸附定温式中的常数b ；（2）CHCl 3分压力为6.67×103Pa 时的平衡吸附量。
第七章 表面现象习题
第七章表面现象习题一、是非题下列各题中的叙述是否正确？正确的选“√”，错误的选“×”。
√ × 1．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处加热时，水柱会上升。
√ × 2．水在干净的玻璃毛细管中呈凹液面，因附加压力p < 0，所以表面张力< 0 。
√ × 3．通常物理吸附的速率较小，而化学吸附的速率较大。
√ × 4．兰缪尔定温吸附理论只适用于单分子层吸附。
二、选择题选择正确答案的编号:1．附加压力产生的原因是:（A）由于存在表面；（B）由于在表面上存在表面张力；（C）由于表面张力的存在，在弯曲表面两边压力不同（D）难于确定。
2．在水平放置的玻璃毛细管中注入少许水（水润湿玻璃），在毛细管中水平水柱的两端呈凹液面，当在右端水凹面处加热，毛细管中的水向何端移动:（A）向左移动；（B）向右移动；（C）不动；3．今有一球形肥皂泡，半径为r，肥皂水溶液的表面张力为，则肥皂泡内附加压力是:（A）；（B）；（C）。
（D）以上答案均不正确4．接触角是指：（A）ｇ／ｌ界面经过液体至ｌ／ｓ界面间的夹角；（B）ｌ／ｇ界面经过气相至ｇ／ｓ界面间的夹角；（C）ｇ／ｓ界面经过固相至ｓ／ｌ界面间的夹角；（D）ｌ／ｇ界面经过气相和固相至ｓ／ｌ界面间的夹角；5．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（Ｄ）以上答案均不正确6．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（Ｄ）以上答案均不正确7.兰谬尔吸附定温式适用于：(A)化学吸附；(B)物理吸附；(C)单分子吸附；(D)多分子吸附(E)以上答案均不正确8将待测乳浊液中加入高锰酸钾，振荡均匀后取一滴于显微镜下观察，若判定结果为“O/W”型，则显微镜视野中必须有如下现象，即（B ）（A）不连续的亮点被成片红色所包围，分散相为“W”，分散介质为“O”（B）不连续的亮点被成片红色所包围，分散相为“O”，分散介质为“W”（C）不连续的红斑点被成片清亮液包围，分散相为“W”，分散介质为“O”（D）不连续的红斑点被成片清亮液包围，分散相为“O”，分散介质为“W”9比表面能是( C )（A）单位体积物质的表面能（B）一摩尔物质的表面能（C）单位面积的表面能(D) 表面张力10恒温恒压条件下的润湿过程是：( A )（A）表面Gibbs自由能降低的过程（B）表面Gibbs自由能增加的过程（C）表面Gibbs自由能不变的过程（D）表面积缩小的过程11. 丁达尔效应是由于下列哪种原因造成的（）A．光的反射B．光的散射C．光的折射D．光的透射12. 气体在固体表面的物理吸附是指（）（A）气体分子存在于固体表面,且渗透到固体表面以下（B）气体分子与固体表面分子之间在范德华力作用下在固体表面上的吸附（C）气体分子与固体表面分子之间为化学健力作用（D）气体分子与固体表面的化学反应三、填空题在以下各小题中的1．定温下溶液的表面张力随浓度增大而减小，则单位表面吸附量 。
第七章表面现象练习题
第七章表面现象练习题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”n只能是正值，不可能是负i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。
物理化学表面现象选择题及解析练习题
物理化学表面现象选择题及解析练习题选择题1：表面张力的大小与以下哪个因素无关？A. 温度B. 溶液浓度C. 分子间作用力D. 物质的化学性质解析：答案是D。
表面张力与温度、溶液浓度以及分子间作用力密切相关，而与物质的化学性质无关。
表面张力是液体表面分子间相互作用力所形成的张力，与液体内部分子的性质和环境条件有关。
选择题2：以下哪个现象与界面活性剂有关？A. 水的沸点B. 液滴的形状C. 固体的密度D. 气体的扩散速率解析：答案是B。
界面活性剂是一种能降低液体表面张力的物质，它能够改变液滴的形状。
界面活性剂分子在界面上有吸附和取向作用，使液体表面形成一层薄膜，从而改变液滴的形状。
选择题3：以下哪个条件有助于增加液体的浸润性？A. 表面张力的增加B. 表面温度的降低C. 液体的表面积减小D. 液体分子间作用力的增强解析：答案是B。
浸润性是液体与固体接触时能够展开的能力，与液体的表面张力和界面张力有关。
降低表面温度，能够减小液体的表面张力和界面张力，从而增加液体的浸润性。
选择题4：以下哪个表述最准确地描述了吸附现象？A. 液体分子间的相互作用B. 固体表面的化学反应C. 溶液中溶质分子与溶剂分子的相互作用D. 气体分子或溶质分子在固体表面上聚集解析：答案是D。
吸附是气体分子或溶质分子在固体表面上聚集的现象。
吸附可分为化学吸附和物理吸附两种，与液体分子间的相互作用、固体表面的化学反应以及溶液中溶质分子与溶剂分子的相互作用无直接关系。
选择题5：等温条件下，对于汽液平衡，以下哪个观点是正确的？A. 在液体表面形成的薄膜越厚，汽化速率越快B. 汽化速率只与液体的沸点有关C. 汽液平衡时液体的蒸汽压等于外界压强D. 汽液平衡时液体的蒸汽压等于液体的饱和蒸汽压解析：答案是D。
对于等温条件下的汽液平衡，液体的蒸汽压等于液体的饱和蒸汽压。
液体表面形成的薄膜越厚，汽化速率越慢，因为厚薄的液膜会减缓蒸发和汽化现象的发生。
物理化学核心教程(第二版)思考题习题答案—第9章 表面现象
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答：各管情况如下：b 管与 a 管的液面一样高；c 管的液面到管口，弯月面形状与 a 管相似，水不可能在 c 管中溢出；d 管的液面也到管口，弯月面形状与 a 管相似，水不可能 在 d 管中滴下；e 管的液面到管径变粗处，弯月面形状与 a 管相似；f 管内壁涂有石蜡，水 与管壁的接触角变大，水不能润湿涂有石蜡的内壁，管内液面呈凸面，附加压力向下，液面 会下降至水平面以下；g 管内径大，管内液面接近平面，附加压力很小，液面基本无变化。 将水灌满后让其自动下降时，其余的都与上面相同，只有 e 管有变化。e 管的液面与 a 管的液面一样高。 14．有一个油水混合物，水的质量分数为 75%，柴油为 25%，明显地分为两层。如果 将混合物强力搅拌，得到了一个均匀液体，但是静置后又会分层，这是为什么？如果在混合 溶液中加入适量的表面活性剂（乳化剂） ，再强力搅拌后，得到的均匀液体就不再分层，这 又是什么原因？ 答：水与柴油的混合物在被强力搅拌后，水和柴油都被分散成微小的液滴，表面积增加 很大，表面能变得很高，是热力学不稳定系统。所以在静置的时候，各自的小液滴自动聚合 以缩小表面积，所以又恢复到原来的分层状态。但是，加入适量的乳化剂后，这种乳化剂的 功能就是减小两种液体之间的界面张力， 优质的乳化剂可以使界面张力接近于零， 这样两种 液体被乳化后，以微小液滴的形式相互混合，系统总的表面能比混合之前还要低，所以是稳 定系统，一般不会再分层。 15．常用的洗涤剂中为什么含有磷？有什么害处？ 答：洗涤剂中要加多种成份，其中三聚磷酸钠作为助剂加入，含量可达 20%以上。主要作 用是提高润湿效果、增加洗涤剂碱度、促进油污乳化、减少不溶性物质在织物表面再沉积等 作用。 但是， 洗涤废水排入江河以后， 含磷成份促进藻类疯长， 影响鱼虾繁殖。 江苏的太湖， 受磷化合物的污染特别严重，以至被蓝藻污染的湖水无法饮用。沿湖几大城市已决定，自 2000 年 1 月 1 号起，禁止使用含磷洗涤剂，使用新型的无磷洗涤剂，以保护人们生存的环 境。 16．锄地保墒是什么意思？ 答：大雨过后，泥土润湿，团粒结构受到毛细管压力的作用彼此靠紧，形成无数毛细管 并彼此联接，直通地面。地下水由于毛细作用顺着毛细管上升，到地面蒸发，减少了土壤的 水分，使庄稼长势不良，严重时会导致庄稼枯萎。所以，雨过天晴后，一定要将处于地表的 泥土锄松，切断与深层联结的毛细管，保持地下水不被蒸发，长期供庄稼使用。处于表层中
第七章表面现象
第七章表⾯现象第七章表⾯现象（⼀）主要公式及其适⽤条件1、表⾯张⼒的定义 A W A G N p T d /d )/('r ,,=??=σ式中：N p T A G ,,)/(??为在温度、压⼒及相组成恒定的条件下，系统的吉布斯函数随表⾯积A 的变化率，称为⽐表⾯吉布斯函数；A W d /d 'r 为在恒温、恒压及相组成恒定的可逆条件下，系统每增加单位表⾯积所得到的最⼤⾮体积功，称为⽐表⾯功。
⼆者的单位皆为J ·m -2 = N ·m -1。
2、润湿⾓与杨⽒⽅程 l -g l -s g s /)(cos σσσθ-=-式中：σs -g 、σs -l 及σg -l 分别在⼀定温度下，固-⽓、固-液及⽓-液之间的表⾯（或界⾯）张⼒；θ为⽓、液、固三相交界处，在同⼀个垂直剖⾯上，⽓-液界⾯与固-液界⾯之间含有液体的夹⾓，称为润湿⾓或接触⾓。
此式适⽤的条件为铺展系数?≤0。
3、铺展系数的定义 ? = σs -g -σs -l -σg -l4、拉普拉斯⽅程 ?p = 2σ / r此式适⽤于在⼀定温度下，曲率半径为r 的圆球形液滴或在液体中半径为r 的⼩⽓泡附加压⼒?p 的计算。
对于悬浮在⽓体中半径为r 的⼩⽓泡，因为它有内外两个表⾯，所以泡内⽓体所承受的附加压⼒。
?p = 4σ / r式中σ为液膜的表⾯张⼒。
5、开尔⽂公式 r M p p RT r ρσ/2)/ln(式中：σ、ρ、p 和p r 分别为在温度T 时液体的表⾯张⼒、密度、饱和蒸⽓压和半径为r 圆球形⼩液滴的饱和蒸⽓压；M 为液体的摩尔质量。
适⽤条件为圆球形液滴和不考虑分散度对σ的影响。
6、兰格缪尔吸附等温式 ),1/(bp bp +=θ或 )1/(bp bp +Γ=Γ∞在⼀定温度下指定吸附系统，式中θ为覆盖度，b 为吸附系数，p 为吸附平衡压⼒，Γ及Γ∞分别为平衡吸附量和饱和吸附量。
此式适⽤于⽓体在固体表⾯上的单分⼦层吸附。
表面习题
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( D ) 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2.常见的一些亚稳现象都与表面现象有关，下面的说法正确的是( 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 (大于)B：过热液体形成的原因是新相种子小气泡的附加压力太小C：饱和溶液陈化，晶粒长大是因为小晶粒溶解度比大晶粒的小D：人工降雨时在大气中撒入化学物质的主要目的是促进凝结中心形成3.有一露于空气中的圆球形液膜，若其直径是2×10－3m,比表面吉布斯函数为0.7J·m－2，则它所受的附加压力是( B )A：1.4KPa B：2.8KPa C：5.6KPa D：8.4Kpa4. Langmuir吸附等温式有很多形式，而最常见的是bpbp+=1θ，但它不适用于( A )A：多种分子同时被强吸附 B：单分子层吸附 C：物理吸附D：化学吸附5.对于理想的水平液面，其值为零的表面物理量是( D )A：表面能B：比表面吉布斯函数 C：表面张力D：附加压力6.若天空云层中小水滴的大小发生变化时，一定是( A)A：大水滴变大，小水滴变小 B：大水滴变小，小水滴变大C：大小水滴都变大 D：大小水滴都变小7.溶液在能被它完全润湿的毛细管中上升的高度反比于（ B ）A：空气的压力 B：毛细管半径 C：液体的表面张力 D：液体的粘度8.当表面活性物质加入溶剂中后，所产生的结果是（ A ）A：<dcdσ，正吸附 B：>dcdσ负吸附 C：>dcdσ正吸附 D：:<dcdσ负吸附9.一个玻璃毛细管分别插入25℃和75℃的水中，则毛细管中的水在两不同温度水中上升的高度( C)A: 相同；B: 无法确定；C: 25℃水中高于75℃水中；D: 75℃水中高于25℃水中。
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 )A: 硫酸； B: 己酸； C: 硬脂酸； D: 苯甲酸。
表面现象和胶体化学理解练习知识题
第十一章表面现象和胶体化学练习题练习题一、是非题1、比表面能、2、3、同一液体在相同外界条件下，4、5、液体浸湿固体的条件是粘附W i≤06．表面活性剂的HLB7．8．9．用AgNO3溶液和KI溶液制备溶胶时，AgNO3过量，10．电解质对溶胶的聚沉能力常用聚沉值表示，若某电解的聚沉值越大，则其聚沉能力二、填空题1、 A 为面积，表面张力σ(填数学符号)。
_______2、∆P1和∆P2分别代表平面液体和凹面液体下的附加压力，则∆P1______∆P2。
3、r1和r2分别代表同一物质的两种微晶体的半径，c1和c2分别代表其相应的溶解度，若r1>r2，则必有c1_____c2。
4、在某液体中加入物质A，A的浓度为C，若A为表面活性物质，则应有(dσ/dc)T_____0。
5、当铺展系数φ————0时，液体可以在固体表面上自动铺展。
6、当接触角时θ————90O，固体不为液体所润湿。
7、正溶胶，其扩散层应荷________电(填中文字）。
8、电解质NaCl, MgSO4, AlCl3, 对溶胶As2S3聚沉能力最强的电解质的是————(填分子式）。
9、胶体分散体系的分散相微粒半径r在____~____之间。
输入提示：x1到x9分别代表10-1到10-9,中间用(,)隔开10、若气—固相表面催化反应为单分子反应，反应物为A，反应速率常数是k2，当A的吸附很强时，反应速率r=_____。
三、单选题（选一个最佳期答案）1、根据方程（式中S为熵）可知下面的说法中不正确的是（A）等温等压且组成不变时，表面积增大，焓增加。
（B）温度升高，表面张力增大（C）温度升高，体系的熵增加（D）等温等压且组成不变时，增加表面积，体系吸热A B C D2、对于纯液滴，有关其饱和蒸气压的说法中不正确的是（A）其分散程度越大，饱和蒸气压越大（B）表面张力越大，饱和蒸气压越大（C）密度越大，饱和蒸气压越大（D）分子量越大，饱和蒸气压越大A B C D3、有关溶液表面吸附，下列说法中正确的是（A）表面活性物质，在表面层的浓度小于本体溶液（B）发生正吸附时，dσ/dc >0（C）发生负吸附时，表面张力降低（D）任何溶液，其表面层浓度与本体的浓度都不会相同4、在等温等压下，以可逆方式将单位面积的固体浸入液体中时，其吉布斯自由能变化为(A)ΔG=σ固-液–σ气-液(B)ΔG= σ气-固–σ液-固(C)ΔG= σ气-液–σ气-固(D)ΔG= σ液-固–σ气-液5、对下列表面活性剂的归类，正确的是（A）R–COONa属阳离子型（B）R–NH2·HCI属两性型（C）R–NHCH2–CH2COOH属阴离子型（D）R–COOCH2C(CH2OH)3属非离子型试卷（一）一、是非题（4×5=20分）1、一物体其比表面越大，表面能也越大。
物理化学表面现象练习题(含答案及详细讲解)
物理化学表面现象练习题一、判断题：1．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。
2．对大多数系统来讲，当温度升高时，表面张力下降。
3．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毫无联系的概念。
4．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。
5．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低的表面吉布斯自由能。
6．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。
7．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。
8．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。
9．在吉布斯吸附等温式中，Γ为溶质的吸附量，它随溶质(表面活性物质）的加入量的增加而增加，并且当溶质达饱和时，Γ达到极大值。
10．由于溶质在溶液的表面产生吸附，所以溶质在溶液表面的浓度大于它在溶液内部的浓度。
11．表面活性物质是指那些加入到溶液中，可以降低溶液表面张力的物质。
二、单选题: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，在相表面的切面上，垂直作用于表面上任意单位长度切线的表面紧缩力；(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·m－2,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；(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σ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，单位不同；(D）物理意义不同，单位不同。
物理化学 第07章习题(含答案)
第七章表面现象测试练习选择题1、如某液体能润湿某固体,润湿时其接触角为θ,则（）A、tgθ=0B、tgθ≤0C、tgθ≥0D、tgθ= ∞2、一个玻璃毛细管分别插入25℃和75℃的水中,则毛细管中的水在两不同温度的水中上升的高度（）A、相同B、无法确定C、25℃水中高于75℃的水中D、25℃水中低于75℃的水中3、当表面活性剂在溶液中的浓度较低时,则表面活性剂主要是（）A、以胶束的形式存在于溶液中B、以均匀的形式分散在溶液中C、以定向排列吸附在溶液表面D、以无规则的形式存在于溶液中4、液体在毛细管中上升高度与下列哪一因素无关（）A、大气压B、温度C、液体密度D、毛细管内径5、通常称为表面活性物质的就是指当物质加入液体中后（）A、能降低液体表面张力B、能增大液体表面张力C、不影响液体表面张力D、能显著降低液体表面张力6、液体表面张力的方向是（）A、与液体垂直，指向液体的内部B、指向液面的边界C、在与液面相切的力向上D、指向四面八方7、在一定温度和大气压力下，微小水滴的蒸气压力（）水的饱和蒸气压；水的微小气泡内水的蒸气压（）水的饱和蒸气压。
A、>B、<C、=D、可能大于也可能小于8、在一定温度下，分散在气体中小液滴的半径愈小，此液体的蒸气压p r（）A、越大B、越小C、越趋近于lOOkPaD、越是变化无常9、在一定T 、p下，任何气体在固体表面吸附过程的焓变ΔH必然是（），熵变ΔS必然是（）A 、>0B 、<0C 、=0D 、无法确定10、绝大多数液态物质的表面张力γg-l 都是随着温度T 的升高而逐渐地（ ）A 、变大B 、变小C 、趋于极大值D 、变化无常11、在一定温度和压力下，将表面活性物质加入溶剂中后，所产生的结果必然是（ ）A 、0)(<∂∂T c σ，正吸附B 、0)(>∂∂T cσ，负吸附 C 、0)(>∂∂T c σ，正吸附 D 、0)(<∂∂T c σ，负吸附 12、下列各式中，不属于纯液体表面张力定义式的是（ ）A 、p T A G ,)(∂∂B 、V T A U ,)(∂∂C 、p S A H ,)(∂∂D 、V T AF ,)(∂∂ 13、下面关于 σ 的物理意义中不正确的是（ ）A 、σ 是沿着与表面相切的方向，垂直作用于表面上单位长段上的紧缩力。
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。
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第七章 表面现象习题答案1．在293.15K 时，把半径为1 mm 的球形水滴分散成半径为1 μm 的球形小水滴，比表面为原来的多少倍？表面Gibbs 自由能增加了多少？此过程环境至少需做功多少？已知293K 时水的表面张力为0.07288 N ⋅m -1。
解： (1)小液滴比表面r a =rr r V A 334432=ππ＝球体积球面积 r 1 = 10-3 m ， r 2 = 10-6 m3632112101010/3/312===--r r r r a a r r ＝ 倍(2)分散前液滴表面积62111044-⨯==ππr A m 2分散后小液滴数 9321323121103434=⎪⎪⎭⎫⎝⎛===r r r rV V n ππ 个分散后液滴总表面积 ()3269222104104104--⨯=⨯=⋅=πππr n A m 2∆A = A 2 -A 1 ≈ A 2∆G = σ⋅∆A = 0.07288⨯4π⨯10-3 = 9.158⨯10-4 J (3)环境至少做的功 W r '＝∆G ＝9.158⨯10-4 J2. 将10-3 m 3 油状药物分散水中，制成油滴半径为10-6 m 的乳状液。
已知油水界面张力为65⨯10-3 N ⋅m -1，求分散过程需作多少功？增加的表面Gibbs 能为多少？如果加入适量表面活性剂后，油水界面张力下降至30⨯10-3 N ⋅m -1，则此分散过程所需的功比原来过程减少了多少？解：（1）分散后总表面积 小油滴面积小油滴体积总体积⋅=A36332331031010310343410⨯=⨯=⨯=⋅=----r r r ππ m 2分散前表面积与分散后相比可忽略，∆A ＝A分散过程环境作的功及所增加的表面自由能： W r '＝∆G ＝σ⋅∆A ＝65⨯10-3⨯3⨯103＝195 J (2) 加入表面活性剂后，分散过程环境作的功 W r '＝∆G ＝σ ⋅∆A ＝30⨯10-3⨯3＝90 J 比原来过程少做功＝195-90＝105 J3. 常压下，水的表面张力σ（N ⋅m -1）与温度T （K ）的关系可表示为：σ＝（75.64－0.00495 T ）⨯10-3 。
若在298 K 时，使一定量的纯水可逆地增大0.1m 2表面积时，求体系的W ，Q ，∆S ，∆G 和∆H 。
解: 298K 时，σ＝(75.64-0.00495T )⨯10-3＝(75.64-0.00495⨯298)⨯ 10-3=7.416⨯10-2 N ⋅m -1 61095.4-⨯-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂AT σ W r '＝∆G ＝σ⋅∆A ＝7.416⨯10-2⨯10-1＝7.416⨯10-3 J7161095.4101095.4---⨯=⨯⨯=∆⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=∆A T S A σJ ⋅K -147r 10475.11095.4298--⨯=⨯⨯=∆=S T Q J310431.7-⨯=∆+∆=∆S T G H J4．证明药粉S 在两种不互溶的液体A 和B 中的分布：（1）当B A A -S B -S -+>σσσ ，S 分布在液体A 中 （2）当B -S A -S B A σσσ+>- ，S 分布在A 、B 界面上。
证明： 设药粉S 有2单位面积，它所处的三种可能状态及相应的表面能见图：(1) 当B -A A -S B -S σσσ+>时，若I→II ，∆G =（σS-A +σS-B ）-（2σS-A +σA-B ）=σS-B -(σS-A +σA-B )>0 这一过程不会自发进行。
若I →III ，∆G =（2σS-B +σA-B ）-（2σS-A +σA-B ）=2(σS-B +σS-A )>0这一过程也不会自发进行。
因此，药粉S 只能处于状态I ，即分布在液体A 中。
(2) 当2S S112σσσ+>时，若II →I ，∆G =（2σS-A +σA-B ）-（σS-A +σS-B ）=σA-B +σS-B -σS-B >0 这一过程不会自发进行。
若II →III ，∆G =（2σS-B +σA-B ）-（σS-A +σS-B ）=σA-B +σS-B -σS-A >0 这一过程不会自发进行。
因此，药粉S 只能处于状态II ，即分布在液体A 、B 界面上。
5．如图7-30所示两块平行的玻璃板之间形成一薄水层，假设水对玻璃板完全润湿，试分析为何在垂直玻璃平面的方向上要把两块玻璃分开较为困难的原因。
若薄水层厚度δ＝10-6m ，水的表面张力为72⨯10－3 N ⋅m -1，玻璃板边长 l = 0.01 m ，求两块玻璃板之间的作用力。
状态I 2σA-S +σ状态II σA-S +σB-状态III2σB-S +σA图7-30解： 水对玻璃板完全润湿，在两块玻璃板之间形成凹液面，产生的附加压力指向空气，使液内压力小于外压，因此在垂直方向上难以分离玻璃板。
玻璃板之间作用力是由附加压力引起的，水在玻璃板之间的液面形状为凹形柱面，则：2δ=rδσσ2==∆rp4.1401.0101072222632=⨯⨯⨯=⋅=⋅∆=--l A p F δσN6．已知某温度下汞的密度为1.36⨯104 kg ⋅m -3 ，表面张力为0.47 N ⋅m -1 ，重力加速度 g ＝9.8 m ⋅s -2，汞对玻璃表面完全不润湿(o 180=θ)，若将直径为0.100 mm 的玻璃毛细管插入汞中，管内汞面会下降多少？解: 此时曲率半径等于毛细管半径，即r=0.050 mm. gh rρσ=-2141.08.91036.110050.047.02243-=⨯⨯⨯⨯⨯-=-=-g r h ρσ m 即毛细管内汞液面将下降0.141 m 。
7．将内半径分别为5×10-4 m 和3×10-4 m 的两支毛细管同时插入密度为900 kg ·m -3的某液体中，两管中液面高度相差1.0cm 。
设接触角为0°，求该液体的表面张力。
解：Δh =h 1-h 2 = ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=-212111cos 2cos 2cos 2r r ggr gr ρθσρθσρθσ 代入题给数据，得：⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-∆=--4421105110311201.08.990011cos 2r r hg θρσ=0.0331 N ·m -18. 在298.15 K 时，水的密度为1000 kg ·m -3，表面张力为72.75 ×10-3 N ·m -1，水的摩质量为0.01805 kg ·mol -1，试求半径为10-9 m 的球形液滴和小气泡的相对蒸气压p r /p 分别为多少？解：对于球形小液滴：0595.1101015.298314.810015.181075.7222ln 9333=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==---RTr M p p r ρσ8849.2=pp r对于小气泡：0595.1)10(1015.298314.810015.181075.7222ln 9333-=-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==---RTr M p p r ρσ3466.0=pp r9．在101.325kPa 压力下，需要多高温度才能使水中生成半径为10－5m 的小气泡？已知373K 时水的表面张力σ＝58.9⨯10-3 N ⋅m -1，摩尔气化热∆H m ＝40.656 kJ ⋅mol -1，水面至气泡之间液柱静压力及气泡内蒸气压下降均忽略不计。
解：气泡凹液面的附加压力45310178.110109.5822⨯-=⨯⨯==∆--r p σPa.气泡内压力54510131.110178.11001325.1⨯=⨯+⨯=∆=p p p －外 Pa按克－克方程： ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-∆-=12m1211lnT T RH p p⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=⨯⨯2.37311314.8406561001325.110131.1ln 255T T 2=376.36K (103.2 o C)10．水蒸气骤冷会发生过饱和现象。
设人工降雨时通过喷洒干冰使气温速降至293 K ，此时过饱和水蒸气压为水正常蒸气压的4倍。
已知293K 时水的表面张力为0.07288 N ⋅m -1，密度为997 kg ⋅m 3，若此时开始形成雨滴，其半径为多少？每个雨滴中含有多少水分子？解: r RT M p p r 12ln 0⋅=ρσr1293314.8997101807288.024ln 3⋅⨯⨯⨯⨯⨯=- ，得 m 10793.710-⨯=r mL Mr L n ⋅⋅⋅=ρπ334摩尔＝质量液滴质量()19810023.6101899710793.734233310=⨯⨯⨯⨯⨯=--π （个）11．已知773.15K 时CaCO 3的密度为3.9⨯103 kg ⋅m -3，表面张力为1.210 N ⋅m -1，分解压力为101.325 kPa 。
若将CaCO 3研磨为100nm 的粉末，求其在773K 时的分解压。
解： 分解压即是CaCO 3的饱和蒸气压，根据开尔文公式：rRT M p p r 12ln0⋅=ρσ73331012.773314.8109.3101.1001012102101325ln ---⋅⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=r p 得：p r ＝111.6 kPa.12．293.15K 时一滴油酸滴到洁净的水面上，已知σ水＝75⨯10-3 N ⋅m -1，σ油＝32⨯10-3 N ⋅m -1 ，σ油酸－水＝12⨯10-3 N ⋅m -1，当油酸与水相互饱和后，σ油酸'=σ油酸，σ水'=40 ⨯10-3 N ⋅m -1。
油酸在水面上开始与终了的呈何种形状？若把水滴在油酸表面上它的形状又是如何？ 解:（1）油酸滴到水面，其铺展系数为： ()010*******>⨯=－油－水油水－－＝－－σσσS ，开始时油酸能在水面上铺展，()010*******<⨯=－油－水油水－－＝－－σσσ'''S ，当相互饱和后，油酸回缩，由于 σ'油－σ油-水＝(32-12)x 10-3>0，则接触角θ <90︒，油酸回缩成透镜状。
(2) 水→油酸，计算铺展系数： ()010*******<⨯=－油－水水油酸－－＝－－σσσS()010*******<⨯=－油－水水油酸－－＝－－σσσ'''S水开始与终了都不能在油酸表面铺展，只能以透镜状液滴存在。
13．293.15 K 时，已知σ水-乙醚＝0.0107 N ⋅m -1，σ汞-乙醚＝0.379 N ⋅m -1，σ汞-水＝0.375 N ⋅m -1，若将一滴水滴入乙醚和汞的界面上，其接触角θ 为多少？（屈景年：P504） 解： 水－乙醚汞－水汞－乙醚－σσσθ=cos ＝()3738.00107.0375.0379.0=-θ = 68.1o14．293.15 K 时，已知σ水＝0.0728 N ⋅m -1，σ汞＝0.485 N ⋅m -1，和σ汞－水＝0.375 N ⋅m -1，水能否在汞的表面上铺展？解 ：水在汞表面的铺展系数 S ＝σ汞－σ汞-水－σ水 ＝ (485－375－72.8)⨯10-3 > 0 水能够铺展在汞面上。