物化第八章

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物理化学试题及其答案

第八章电解质溶液（例题与习题解）例题1、已知25℃时，m ∞Λ(NaAc)=×10-4S·m 2·mol –1，m ∞Λ(HCl)=×10-4S·m 2·mol –1，m ∞Λ(NaCl)=×10-4S. m2·mol –1，求25℃时∞m Λ(HAc)。

解：根据离子独立运动定律+ m m m (NaAc) =(Na ) +(Ac )ΛΛΛ∞∞∞-+ m m m (HCl) =(H ) +(Cl )ΛΛΛ∞∞∞- + m m m (NaCl) =(Na ) +(Cl )ΛΛΛ∞∞∞- + m m m (HAc) =(H ) +(Ac )ΛΛΛ∞∞∞-+ + m m m m + m m =(H ) (Cl )(Na )(Ac ) (Na )(Cl )ΛΛΛΛΛΛ∞∞-∞∞-∞∞-+++--m m m =(HCl) (NaAc)(NaCl)ΛΛΛ∞∞∞+-=+=×10-4 (S·m 2·mol -1)例题2：一些常见离子在25℃时的λ∞±m,见P 22表，求∞m 24Λ(H SO )。

解：=∞)SO (H Λ42m )(SO λ)(H 2λ-24m m ∞+∞+0.015960.0349822＋⨯=0.085924＝（S·m 2·mol –1）例题３：的醋酸水溶液在25℃时的电导率为×10-2 ，计算醋酸溶液的pH 值和解离平衡常数。

解：-2-32-1m κ 1.6210Λ===1.6210(S.m .mol )c 0.01⨯⨯⨯1000+--4m H ,m Ac ,mΛ=λ+λ=(349.82+40.9)10∞∞∞⨯).mol (S.m 103.91-122-⨯=-3m -2m Λ 1.6210α===0.0451Λ 3.9110∞⨯⨯ pH =-lg(αc)=-lg(0.0451)=3.38⨯0.0122c c α0.010.045k ==1-α1-0.045⨯-5-3=1.0810(mol.dm )⨯例题４:电导测定得出25℃时氯化银饱和水溶液的电导率为10–4 S·m –1。

物理化学第八章-2019-5-13

第八章界面现象
g与c 关系的解释
(2) 表面活性物质为有机酸、醇、醛等极性物质，与水的作用力比水之间的小，所以倾向于富集在表面（降低系统表面张力），使表面
浓度高于本体浓度， g
降低，称为正吸附。
dg< 0
表面
c
扩相内(本体) 散
g
表面活性物质溶液吸附平衡时分布图
第八章界面现象
化学吸附
第八章界面现象
2. 物理吸附与化学吸附的比较
吸附类型本质作用力选择性吸附层吸附热吸附活化能吸附速率脱附速率吸附平衡发生的温度
化学吸附
物理吸附
化学键
范德华力
有
无
单分子层
单分子层、多层
大
小
40~400kJ·mol-1 <25kJ·mol-1
慢
快
慢
快
不易达到
易达到
较高
较低
第八章界面现象
A(g)+M(表面)
k1 k-1
AM(吸附)
吸附速率=k1 p (1q) N 解吸速率 = k-1Nq
吸附平衡时：吸附速率=解吸速率
即
k1 p N(1q) = k-1N q
整理得： q = bp
1 bp
b = k1 / k-1: 吸附平衡常数或吸附系数
第八章界面现象
兰格缪尔吸附等温式
(3) 吸附量不大时，表面活性分子在表面上有较大的活动范围，其排列方式未必整齐，但憎水性的非极性基团，仍然倾向于伸出液面。
第八章界面现象
3. 表面活性物质的基本性质
表面活性物质 g - c 关系的解释:
(1) 很稀时，增c ，表面活性分子自动聚集到表面层，

物理化学第八章-PPT课件

dlnK H m r 2 Van’t Hoff等压方程式： dT RT
Arrhenius方程式：

d lnk E 2 dT RT
K

r Hm 0 从热力学、动力学角度，
温度增加对吸热反应有利
r Hm 0

T↑ ,K T ↑ ,k↑

k正 k逆
3）E的影响： E ， k
r r反应多相反应为化学反应控制
r由r扩散和r反应共同控制，称混合控制
E E 扩散反应
条件改变，控制步骤改变
T ， r r 增加得多。增加得少反应扩散
2．特点
1）多相反应大多发生在相界面，反应物必须向
相界面扩散，产物必须向相界面外扩散。 2）扩散和反应是多相反应互相串联的两步骤，
2）数值计算
RT T k2 1 2 E ln T k 2 -T 1 1
2.303RT T k 1 2 E lg 2 T k 2 -T 1 1
2. 表观活化能（经验活化能，实验活化能）
§7-7反应速率理论的简介(微观反应动力学) 碰撞理论过渡状态理论一、碰撞理论 1．要点 1）碰撞是分子间发生反应的必要条件。分子运动论统计力学、量子力学
§7-6 温度对反应速率的影响一、温度对反应速率影响的类型 r / kn
A
B
C
T
D
E
二、Van’t Holf经验规则近似规则：反应温度每升高10K反应速率大约
增加24倍。
k T 10 r kT
kT n10 n r kT
（若r看成常数）
r：反应速率的温度系数
r 2 4
三、Arrhenius公式
1）低温范围内，反应速率随温度的变化更敏感。

大学物理化学核心教程第二版(沈文霞)课后参考答案第8章

第八章电化学一．基本要求1．理解电化学中的一些基本概念，如原电池和电解池的异同点，电极的阴、阳、正、负的定义，离子导体的特点和Faraday 定律等。

2．掌握电导率、摩尔电导率的定义、计算、与浓度的关系及其主要应用等。

了解强电解质稀溶液中，离子平均活度因子、离子平均活度和平均质量摩尔浓度的定义，掌握离子强度的概念和离子平均活度因子的理论计算。

3．了解可逆电极的类型和正确书写电池的书面表达式，会熟练地写出电极反应、电池反应，会计算电极电势和电池的电动势。

4．掌握电动势测定的一些重要应用，如：计算热力学函数的变化值，计算电池反应的标准平衡常数，求难溶盐的活度积和水解离平衡常数，求电解质的离子平均活度因子和测定溶液的pH等。

5．了解电解过程中的极化作用和电极上发生反应的先后次序，具备一些金属腐蚀和防腐的基本知识，了解化学电源的基本类型和发展趋势。

二．把握学习要点的建议在学习电化学时，既要用到热力学原理，又要用到动力学原理，这里偏重热力学原理在电化学中的应用，而动力学原理的应用讲得较少，仅在电极的极化和超电势方面用到一点。

电解质溶液与非电解质溶液不同，电解质溶液中有离子存在，而正、负离子总是同时存在，使溶液保持电中性，所以要引入离子的平均活度、平均活度因子和平均质量摩尔浓度等概念。

影响离子平均活度因子的因素有浓度和离子电荷等因素，而且离子电荷的影响更大，所以要引进离子强度的概念和Debye-Hückel极限定律。

电解质离子在传递性质中最基本的是离子的电迁移率，它决定了离子的迁移数和离子的摩尔电导率等。

在理解电解质离子的迁移速率、电迁移率、迁移数、电导率、摩尔电导率等概念的基础上，需要了解电导测定的应用，要充分掌握电化学实用性的一面。

电化学在先行课中有的部分已学过，但要在电池的书面表示法、电极反应和电池反应的写法、电极电势的符号和电动势的计算方面进行规范，要全面采用国标所规定的符号，以便统一。

会熟练地书写电极反应和电池反应是学好电化学的基础，以后在用Nernst方程计算电极电势和电池的电动势时才不会出错，才有可能利用正确的电动势的数值来计算其它物理量的变化值，如：计算热力学函数的变化值，电池反应的标准平衡常数，难溶盐的活度积，水的解离平衡常数和电解质的离子平均活度因子等。

《物理化学》高等教育出版(第五版)第八章

《物理化学》高等教育出版(第五版)第八章-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN第八章化学动力学(2)练习题一、判断题：1．碰撞理论成功处之一，是从微观上揭示了质量作用定律的本质。

2．确切地说：“温度升高，分子碰撞次数增大，反应速度也增大”。

3．过渡状态理论成功之处，只要知道活化络合物的结构，就可以计算出速率常数k。

4．选择一种催化剂，可以使Δr G m> 0的反应得以进行。

5．多相催化一般都在界面上进行。

6．光化学反应的初级阶段A + hv－→P的速率与反应物浓度无关。

7．酸碱催化的特征是反应中有酸或碱存在。

8．催化剂在反应前后所有性质都不改变。

9．按照光化当量定律，在整个光化学反应过程中，一个光子只能活化一个分子，因此只能使一个分子发生反应。

10.光化学反应可以使Δr G m> 0 的反应自发进行。

二、单选题：1．微观可逆性原则不适用的反应是：(A) H2 + I2 = 2HI ； (B) Cl· + Cl· = Cl2；(C) 蔗糖 + H2O = C6H12O6(果糖) + C6H12O6(葡萄糖) ；(D) CH3COOC2H5 + OH－=CH3COO－+ C2H5OH 。

2．双分子气相反应A + B = D，其阈能为40 kJ·mol－1，有效碰撞分数是6 × 10－4，该反应进行的温度是：(A) 649K ；(B) 921K ；(C) 268K ；(D) 1202K 。

3．双分子气相反应A + B = D，其阈能为50.0 kJ·mol－1，反应在400K时进行，该反应的活化焓≠∆mrH为：(A) 46.674 kJ·mol－1；(B) 48.337 kJ·mol－1；(C) 45.012 kJ·mol－1；(D) 43.349 kJ·mol－1。

物理化学第八章课件

H2 Cl2 光照2HCl
Cl 2 h 1Ia 2Cl
H 2 Cl k2 HCl + H H Cl2 k3 HCl + Cl
Cl k4
1 2
Cl
2
(
墙面销毁)
dcCl dt

21Ia
k2cClcH2
k3cHcCl2
k4cCl

(1) (2)
H H
2 2

O2 M
(3) OH H2
2OH 2H M H H2O
链的引发 (快) 链的传递
(4) H O2 (5) O H2
O OH H OH
(慢)
(快) 支链产生
(6) (7)
H 墙面销毁 H O2 M HO2 M
2.量子效率φ 参加反应的分子数或反应产生的分子数与被吸收的光子数之比。
量子效率大于1的原因
HI h HI
HI H I
H HI H2 I
M I I
M I2
2HI h
H2 I2, 2
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2.量子效率φ 参加反应的分子数或反应产生的分子数与被吸收的光子数之比。
慢速传递
第一爆炸极限
H2和O2(2:1)混合物的爆炸极限
氢氧反应机理
(1) (2)
H H
2 2

O2 M
(3) OH H2
2OH 2H M H H2O
链的引发 (快) 链的传递
(4) H O2 (5) O H2
O OH H OH
第八章各类反应的动力学
链反应机理

物理化学第八章

r扩散ddyt kD（C0yCs）
kDD•Aconst
r反应 d dytk1A总 CksCs (一级反应) cs
MeO 气相 y
co
稳态： r扩散 = r反应
r扩散 kD （C0yCs） ksCs r反应
Cs
kDC0 kD ks y
ddytksCs
kskDC0 kDksy
0y(kkD s y)dykDC0
原电池电解池
原电池：利用化学反应产生电流的装置
左：失去电子、氧化反应、阳极（负极）电右：得到电子、还原反应、阴极（正极）极
负极负载正极
e
e 正极：电势高
阳
阴
极
极
负极：电势低
电解质溶液
电解池：因电流通过而发生化学反应的装置左：失去电子、氧化反应、阳极（正极）
电
右：得到电子、还原反应、阴极（负极）极
rd dN tz qkA N A N D kAN A zN q D
3．解决问题 1）说明了频率因子的概念
A=f（碰撞次数或碰撞频率） 2）适用于气体或液体的简单反应：单分子，双分子，三分子反应。
缺陷：k从实验获得，半经验。
二、过渡状态理论（绝对反应速率理论） 1．要点：化学反应过程中，作用物分子不是一经碰撞就生成产物分子，而是要经历一个中间过渡态（活化状态），此时物质为活化物。
3．中毒，老化
中毒：少量杂质会使催化剂性能大大下降或消失
老化：长期使用性能衰减
4．选择性不同类型的反应需选择不同的催化剂同一反应物，催化剂不同，发生不同反应
三、催化机理 1. 催化剂只能改变反应速率，不能改变平衡常数。即：热力学变量始终相同，不改变热力学变量
只能改变k正，k逆，同等程度地改变k正，k

考研物理化学必备试题第八章

1. 试将下述化学反应设计成电池:(1) AgCl(s)=Ag+(a Ag+)+Cl-(a Cl-)(2) AgCl(s)+I-(a I-)=AgI(s)+Cl-(a Cl-)(3) H2(pH2)+HgO(s)=Hg(l)+H2O(l)(4) Fe2+(a Fe2+)+Ag+(a Ag+)=Fe3+(a Fe3+)+Ag(s)(5) H2(pH2)+1/2 O2(pO2)=H2O(l)(6) Cl2(pCl2)+2I-(a I-)=I2(s)+2Cl-(a Cl-)2. 298K时下述电池的E为1.228 VPt,H2( )|H2SO4(0.01 mol/kg)|O2( ),Pt已知H2O(l)的生成热为-286.1 kJ/mol.试求:(1) 该电池的温度系数.(2) 该电池在273 K时的电动势.该反应热在该温度区间内为常数.3. 电池Zn(s)|ZnCl2(0.05 mol/kg)|AgCl(s)+Ag(s) 的电动势E ={1.015-4.92×(T/K-298)}V.试计算在298 K当电池有2 mol 电子的电量输出时,电池反应的Δr G m, Δr H m, Δr S m和此过程的可逆热效应Q R.4. 一个可逆电动势为1.07 V的原电池,在恒温槽中恒温至293 K.当此电池短路时(即直接发生化学反应,不作电功),有1000 C的电量通过.假定电池中发生的反应与可逆放电时的反应相同,试求以此电池和恒温槽都看作体系时总的熵变化.如果要分别求算恒温槽和电池的熵变化,还需何种数据?5. 试为下述反应设计一电池 Cd(s)+I2(s)=Cd2+(a Cd2+=1.0)+2I-(a I-=1.0) 求电池在298K时的 ,反应的和平衡常数 .如将反应写成 1/2 Cd(s)+1/2 I2(s)=1/2Cd2+(a Cd2+=1)+I-(a I-=1) 再计算, 和 ,以此了解反应方程式的写法对这些数值的影响.6. 列式表示下列两组标准电极电势之间的关系.7. 试设计一个电池,使其中进行下述反应 Fe2+(a Fe2+)+ Ag+(a Ag+) =Ag(s)+Fe3+(a Fe3+)(1) 写出电池的表示式.(2) 计算上述电池反应在298K,反应进度ξ为1 mol 的平衡常数 .(3) 如将过量磨细的银粉加到浓度为0.05 mol/kg的Fe(NO3)3溶液中,求当反应达平衡后Ag+的浓度为多少?(设活度系数均等于1)8. 试设计合适的电池判断在298K时,将金属银插在碱溶液中,在通常的空气中银是否会被氧化?(空气中氧的分压为0.21× ).如果在溶液中加入大量的CN-,情况又怎样? 已知 [Ag(CN)2]- + e- -> Ag(s)+2CN- =-0.31V9. 在298K时,分别用金属Fe和Cd插入下述溶液中,组成电池,是判断何种金属首先被氧化?(1)溶液中含Fe2+和Cd2+离子的浓度都是0.1 mol/kg(2)溶液中含 Fe2+为0.1 mol/kg,而Cd2+为0.0036 mol/kg.10. 在298K时,试从标准生成吉布斯自由能计算下述电池的电动势Ag(s)+AgCl(s)|NaCl(a=1)|Hg2Cl2(s)+Hg(l) 已知AgCl(s) 和Hg2Cl2(s)的标准生成吉布斯自由能分别为-109.57和-210.35 kJ/mol11. 根据下列在298K和下的数据,计算HgO(s)在该温度时的离解压.(1) 下述电池的=0.9265 V Pt,H2( )|NaOH(a=1)|HgO(s)+Hg(l)(2) H2( )+1/2O2( )=H2O(l) =-285.85kJ*mol-1(3) 298K时下列物质的摩尔熵值化合物HgO(s) O2(g) H2O(l) Hg(l) H2(g)/J/(K·mol) 73.22 205.1 70.08 77.4 130.712. 298K时,10 mol/kg和6 mol/kg的HCl水溶液中HCl的分压为560和18.7Pa,试计算下述两电池的电动势的差值.(Pt)H2( )|HCl(10 mol/kg)|Cl2( )(Pt)(Pt)H2( )|HCl(6 mol/kg)|Cl2( )(Pt)13. 在298K时,测得下述电池的E为0.695V,Zn(s)|Zn2+(a Zn2+=0.01)|H+(a H+=0.02)|H2(pH2),Pt 通入H2(g)时,液面上总压为100.5 kPa,这时水的饱和蒸汽压为3.20kPa,并已知液接电势为-0.030V,求Zn电极的(Zn2+,Zn). 设氢气为理想气体.14. 已知298K时 2H2O(g) = 2H2(g)+O2(g) 反应的平衡常数为9.7×,这时H2O的饱和蒸汽压为3200Pa,试求298K时下述电池的电动势E.Pt,H2()|H2SO4(0.01 mol/kg)|O2(),Pt(298K时的平衡常数是根据高温下的数据间接求出的.由于氧电极上的电极反应不易达到平衡,不能测出E的精确值,所以可通过上法来计算E值)15. 计算298K时下述电池的电动势E, Pb(s)+PbCl2(s)|HCl(0.1 mol/kg)|H2(0.1×),Pt 已知(Pb2+,Pb)=-0.126V,298K 时,PbCl2(s)在水中饱和溶液的浓度为0.039 mol/kg.设活度系数均等于1.16. 已知298K时下述电池的电动势E=0.372V, Cu(s)|Cu(Ac)2(0.1 mol/kg)|AgAc(s)+Ag(s) 温度升至308K时,E=0.374V,又知298K时, (Ag+,Ag)=0.799V, (Cu2+,Cu)=0.337V,(1) 写出电极反应和电池反应.(2) 298K时,当电池可逆地输出2 mol 电子的电量时,求电池反应的Δr G m, Δr H m和Δr S m,设电动势E 随 T的变化率有定值.(3) 求醋酸银AgAc(s)的溶度积K sp.(设活度系均为1)17. 已知298K时浓度为7.0 mol/kg的HCl水溶液里,离子的平均活度系数γ±=4.66,该溶液上方HCl(g)的平衡分压为46.40Pa,电极 Cl-(a Cl-)|Cl2(pCl2),Pt的标准电极电势为1.3595V,求该温度下,下述反应的平衡常数 .2HCl(g, )= Cl2(g, )+H2(g, ) 设气体为理想气体.18. 对下列电池 Pt,H2(p1) |HCl(m)|H2(p2),Pt设氢气遵从的状态方程为p V m =RT+a p,式中a=1.48× m3/mol,且与温度,压力无关.当氢气的压力p1=20× , p2= 时,(1) 写出电极反应和电池反应(2) 计算电池在293 K时的电动势(3) 当电池放电时是吸热还是放热?为什么?(4) 若a是温度的函数a=b-a/RT(a,b是常数),当电池输出2 mol电子的电量时,试列出下列函数的计算公式: Δr S m , Δr H m和最大功W max.19. 一个原电池是由固态铝电极和固态的Al-Zn合金电极以及熔融的AlCl3-NaCl混合物作电解质形成,当铝在合金电极中的摩尔分数是0.38,电池电动势在653 K时为7.43 mV, 试计算Al(s)在Al-Zn(s)合金中的活度.20. 298K时测定下述电池的电动势玻璃电极 | 缓冲溶液 | 饱和甘汞电极当所用缓冲溶液的pH=4.00时,测得电池的电动势为0.1120 V.若换用另一缓冲溶液重测电动势,得E=0.3865 V.试求该缓冲溶液的pH值.当电池中换用pH=2.50的缓冲溶液时,则电池的E将为若干?。

物化教材习题解答（人卫版）第8章习题

第八章习题解答第1 页共3 页第八章习题解答1、4、5、6略2．H 3AsO 3+ H 2S(过量) ¾® As 3S 2 + H 2O （1）结构式：[(As 3S 2)m × n HS –× (n-x) H+]× x H +HS – + H+负溶胶，在电场中向正极移动（定位离子）（反离子）（2）聚沉能力排序：MgCl 2>MgSO 4>KCl3．FeCl 3+H 2O ® Fe (OH)3+H ++Cl –(1)结构式：[( Fe (OH)3 )m × n FeO +× (n-x) Cl – ]× xCl –Fe (OH)3 (部分)+H + ® FeO ++H 2O 正溶胶，在电场中向负极移动（定位离子）（2）聚沉能力排序：Na 3PO 4>Na 2SO 4>NaCl7．(1) 12102339sm10039.110023.6100.12102.46R298Lr 6RT D----×´=´´´´´´p =h p =(2) m10442.1110039.12Dt 2x510--´=´´´==8．计算式：Lr 3RTt x 2h p =时间/s 30 60 90 120 平均m/10x 6´ 6.9 9.3 11.8 13.9 L ´10-236.917 7.615 7.096 6.818 7.112 若t ~x 2线性回归：121221075.5t 106318.1x --´-´＝ (r=0.997) 12106318.1Lr 3RT -´=h p L=6.72´10239．)h h (g L )(r 34c c lnRT 1212312-×r -r p =423331018.910023.610)16.13(r 34386193lnR 293-´´´´´´-p =r=3.785´10–8 m d=7.571´10–8 m 10．()s10056.160706050400210949.510731.6ln)t t (x x ln S 1222212212----´=´´÷øöçèæ´p ´´=-v =11．()()1-3311131molkg 63.67109982.010749.01103.610414.4R 293v 1D RTS M×=´´´-´´´=r -=--- 12．)x x (21)v 1(M )x x (21L )(r 34c c ln RT2122212122212312-×w ×r -=-×w ×r -r p =()22233055.0065.021)1202()109982.010749.01(M 40.9ln R 293-´´p ´´´´-=-M=63.46 kg ×mol–1 第八章习题解答第八章习题解答第 2 页共 3 页13．)( V05827.0385.021*******1020.31003.16109Ev 6109239r 9带负电=´´´´´p ´´=e ph ´=z-- 14． V 023.006.0408112.22102751089.04109Ev 4109639r 9=´´´´´p ´´=e ph ´=z-- 15．Ag + 过量，吸附Ag +，溶胶带正电。

物理化学第8章-2

p
剖面图
附加压力示意图
20
1805年Young-Laplace导出了附加压力与曲率半
径之间的关系式：对球面：
2g p r
拉普拉斯方程 (Laplace equation)
应用范围：小液滴或液体中的小气泡的附加压力
根据数学上规定，凸面的曲率半径r取正值，凹面的曲率半径r取负值。所以，凸面的附加压力指向液体，凹面的附加压力指向气体，即附加压力总是指向球面的球心。
式中，m和V分别为固体的质量和体积，A为其表
面积。如：多孔硅胶的比表面积可达300～700m2· g-1,
活性炭1000～2000 m2· g-1。
8
§10.1 界面张力 1.液体的表面张力、表面功及表面吉布斯函数
表面层分子与内部分子相比，它们所处的力场不同：
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。
B B B B
G H A U g ( )S ,V ,nB ( ) S , P ,n ( )T ,V , nB ( )T , P ,nB As As As As
B
15
在恒温恒压、各相中各物质的物质的量不变时，
dG g dA s
积分得
G g As
s
当系统内有多个界面，则有
30
• 溶质对溶液表面张力的影响大致分为三类。
•
那些溶入少量就能显著降低溶液表面张力的物质称为表面活性物质或表面活性剂(surface-active agent)。
31
2.表面过剩与吉布斯吸附等温式
在单位面积的表面层中，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，称为溶质的表面过剩或表面吸附量。定义:

物理化学第八章剖析

r1 r2
r1、r2分别为曲面上两个相互垂直方向上的曲率半径。
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2018/9/2
1.弯曲液面的附加压力
（4）利用△p可解释毛细现象。当液体能润湿毛细管内壁时，液体在毛细管内呈凹面， △p方向向上，
毛细管内液面上升。
h
(a) 液体在毛细管中上升
h
当液体不能润湿毛细管内壁时，液体在毛细管内呈凸面，毛细管内液面下降。
物理化学多媒体教学课件
第八章表面物理化学
Chapter 8 Surface Physical Chemistry
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2018/9/2
第八章表面物理化学
8.1 表面吉布斯自由能 8.2 弯曲液面的特性 8.3 溶液表面吸附 8.4 表面膜 8.5 表面活性物质
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两相界面是指相邻两相间极薄的边界层，厚度可以是单分子层或几个分子层。
液体－气体固体－气体液体－液体液体－固体固体－固体
表面（surface)
界面（interface)
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2018/9/2
1.比表面
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：单位质量的物体所具有的表面积；单位体积的物体所具有的表面积。
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2018/9/2
第八章表面物理化学
8.6 胶束 8.7 气-固界面吸附 8.8 液-固界面吸附 8.9 润湿作用
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2018/9/2
8.1 表面吉布斯自由能
1. 比表面 2. 比表面自由能和表面张力

第八章动力学基础物化课件(修改版1209)

对于非依时计量学反应,其反应进度定义为:
d dnB B
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2020/10/10
转化速率（rate of conversion）转化速率的定义为：
•
d
1 dnB
dt B dt
转化速率的大小与所选取的物质B无关;与反应方程式的写法有关
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我们通常所写的化学方程式只代表反应的化学计量式，而并不代表反应的真正历程。如果一个化学计量式代表了若干个基元反应的总结果，那这种反应称为总反应。
例如，下列反
应为总反应： H 2 Cl 2 2HCl
H 2 I2 2HI
H 2 Br2 2HBr
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2020/10/10
例如：
dcA dt
kAcA
ln
c A,0 cA
k At
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2020/10/10
基元反应（elementary reaction）
基元反应简称元反应，如果一个化学反应，反应物分子在碰撞中相互作用直接转化为生成物分子，这种反应称为元反应。
例如：
I2(g) M0 I I M0 H2(g) I I HI HI I +I M0 I2 (g) M 0
例如：基元反应
(1) C2l M2Cl M
反应速率 B
k1[C2l][M]
(2) ClH2 HClH (3) HC2l HClCl (4) 2Cl MC2l M
k2[Cl][H2] k3[H][C2]l k4[Cl2][M]
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物理化学第八章1

2.界面的类型
气—液气—固液—液固—液固—固
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。
界面现象的本质
表面层分子与内部分子相比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；
G ( )T , p , nB A
2 .物理意义
(1) 从能量的角度
G ( )T , p , nB A
保持温度、压力和组成不变,每增加单位表面积时,体系Gibbs自由能的增量。σ称为“比表面Gibbs自由能” ,或简称表面自由能或表面能, 也可用γ表示,单位为J· m-2。
2
表面张力的实验观察2
如果在金属线框中间系一线圈，一起浸入肥皂液中，然后取出，上面形成一液膜。由于以线圈为边界的两边表面张力大小相等方向相反，所以线圈成任意形状可在液膜上移动。如果刺破线圈中央的液膜，线圈内侧张力消失，外侧表面张力立即将线圈绷成一个圆形。
表面张力的实验观察3
σVm2/3 =k(Tc-T)
(4) 压力的影响表面张力一般随压力的增加而下降。因为压力增加，气相密度增加，表面分子受力不均匀性略有好转。另外，若是气相中有别的物质，则压力增加，促使表面吸附增加，气体溶解度增加，也使表面张力下降。
§ 8.1
表面自由能与表面张力
一.表面功二.表面自由能与表面张力 1.定义 2.物理意义 (1). 从能量的角度(表面自由能) (2). 从力的角度(表面张力) 3.影响因素(物质的本性、温度、共存相和压力、分散度以及运动情况)
昆虫利用表面张力可以漂浮在水面上

物化第八章

δW dG dA, ΔpdV dA
对球形液滴： V 4 πr3
3
dV 4πr2dr
A 4πr 2 dA 8πrdr
r
pr
Δp 4πr 2dr 8πrdr
Δp 2
r
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p0
（8-5）图8-3 体积功与
表面吉布斯自由
能
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2019/10/26
1.弯曲液面的附加压力
Δp 2
r
（8-5）拉普拉斯公式
（1）△p的大小与σ成正比，与r成反比，
对平面：r =∞
△p=0
对凸面: pr > p0, △p >0
r 取正值。
对凹面: pr < p0, △p <0 r 取负值。（2）对液泡，泡内外两个液面：
Δp 4
r
（3）若曲面非球面：
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2019/10/26
2.表面活性物质的HLB值
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2019/10/26
1.不溶性单分子膜
π与分子膜面积a的关系在π很低时，符合二维理
想气体状态方程
a n RT （8-10）
将一定质量m样品铺成单分子气态膜，测出其面积a 和表面压π ，可计算样品的摩尔质量M。
a

m M
RT
M

mRT
a
若在湖泊、水库的水表面上铺一层单分子膜，可抑
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2019/10/26
8.5 表面活性物质
1.表面活性物质 2.表面活性物质的HLB值
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物理化学第八章模拟试卷B及答案

物理化学第八章模拟试卷B班级姓名分数一、选择题 ( 共10题 20分 ) 1. 2 分有三种电极表示式: (1) Pt,H 2(p ∃)│H +(a =1), (2)Cu │Pt,H 2(p ∃)│H +(a =1),(3) Cu │Hg(l)│Pt,H 2(p ∃)│H +(a =1)，则氢电极的电极电势彼此关系为： ( ) (A) 逐渐变大 (B) 逐渐变小 (C) 不能确定 (D) 彼此相等2. 2 分已知 298 K 时下列各式的 φ∃ 值为： (1) Fe 2+(aq) + 2e -Fe(s) φ1$= -0.440 V(2) Fe 3+(aq) + e -Fe 2+(aq) φ2$= 0.771 V(3) Fe 3+(aq) + 3e -Fe(s) φ3$= -0.036 V根据以上数据，计算下述歧化反应 (4) 3Fe 2+(aq) 2Fe 3+(aq) + Fe(s) 的标准平衡常数K ∃，计算方法合适的是： ( ) (A) 只能按式 (1) - 2(2) 计算 (B) 只能按式 3(1) - 2(3) 计算 (C) 只能按式 (3) - 3(2) 计算 (D) 以上三种方法均可3. 2 分将反应 2Hg(l)+O 2(g)+2H 2O(l) = 2Hg 2++4OH – 设计成电池，当电池反应达到平衡时, 电池的E 必然是：（）(A) E =E ∃(B) E =0 (C) E >0 (D) E <04. 2 分将反应 H ++ OH -＝ H 2O 设计成可逆电池，选出下列电池中正确的一个 ( ) (A) Pt │H 2│H +(aq)‖OH -│O 2│Pt (B) Pt │H 2│NaOH(aq)│O 2│Pt (C) Pt │H 2│NaOH(aq)‖HCl(aq)│H 2│Pt (D) Pt │H 2(p 1)│H 2O(l)│H 2(p 2)│Pt5. 2 分以阳离子从高活度a 1迁往低活度a 2的浓差电池的电动势计算式为： ( ) (A) E =-RT /(zF )×ln(a 1/a 2) (B) E ＝－RT /(zF )×ln(a 2/a 1) (C) E =-RT /(zF )×lg(a 2/a 1) (D) E ＝-2.303RT /(zF )×lg(a 1/a 2)6. 2 分当电池的电动势E =0时，表示：（） (A) (A) 电池反应中，反应物的活度与产物活度相等 (B) (B) 电池中各物质都处于标准态 (C) (C) 正极与负极的电极电势相等 (D) (D) 电池反应的平衡常数K a =17. 2 分Zn(s)插在ZnSO4[a(Zn2+)=1]溶液中,界面上的电势差为ε∃,从电极电势表中查得φ∃ (Zn2+,Zn)为－0.763 V, 则：( )(A) ε∃＝－0.763 V (B) ε∃>－0.763 V(C) ε∃<－0.763 V (D) 无法比较8. 2 分常用醌氢醌电极测定溶液的pH 值, 下列对该电极的描述不准确的是：( )(A) 醌氢醌在水中溶解度小, 易于建立平衡(B) 电极属于氧化-还原电极(C) 可在pH= 0─14 的广泛范围内使用(D) 操作方便, 精确度高9. 2 分用下列电池测溶液pH。

物化第八章

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