界面物理化学习题资料讲解Word格式文档下载.docx
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2
Ps，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
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1cm3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
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）dda0正吸附（b）d/da0负吸附
（c）dda0正吸附（d）d.da0负吸附
ad
2，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。
RTda
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
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90°
，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
接触角为锐角，表明是可以润湿。
答案选bo
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
自发过程，故吉布斯自由能减小。
12.某气体A2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
A2g2K垐:
垐2AKkBC2K
已知第二步为决速步，当A2（g）压力较高时，反应表现的级数为（d）
（a）一级（b）二级（c）0.5级（d）零级
AK是中间吸附态，根据稳态近似法,
0.5
rkAKk
P
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
表面积增大，是混乱度增加的过程，所以熵增。
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
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
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
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
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VanDerWaals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
物理吸附，吸附的快，脱附也容易。
19.已知H2的解离能为436kJ?
mo「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?
mo「1。
若用1molH2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
吸热取正号，放热取负号。
20.称为催化剂毒物的主要行为是（
（b）增加逆反应的速率
（d）占据催化剂的活性中心
（a）和反应物之一发生化学反应
（c）使产物变得不活泼思路：
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
1.20oC,101.325kPa下，把一半径R1=5mm的水珠分散成R2=10-3mm的小水滴，则小水滴的数目为1.25X1011个,此过程系统△G=0.1143J。
已知20oC时，水的表面张力丫=7.275乂2N?
m-1。
4343
V-R1V2-R2
33
V1nV?
，计算得，n=1.25XO11。
dGSdTVdPdAs，在恒温、恒压条件下，GAn4R；
4R2,
计算得0.1143J。
2.20oC,101.325kPa的标准大气压力下，在液体水中距液面0.01m处形成半径为1mm的小
气泡时，气泡内气体的压力为P=1.0157X105Pa。
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
0.0727535
pp0psgh101325PaPa10100.01Pa1.015710Pa
0.001
考察Yang-Laplace公式。
4.液态汞的表面张力丫=[0.4636+8.32^10-3.13W7（T/K）2]N?
m-1，在400K时，汞的
dUTdS
pdV
叭,—
AsT,V
TAsV
将上述两个等式联立,
有，
UT
（参看教材316页）
TAs，V
T,V
5.T=298K时，水-空气表面张力y7.17W2N?
m-1,1.57104Nm1K1。
T
1P,As
在T,p?
时，可逆地增加2X10-4m2表面，对系统所做的功W=1.434X10~5j,熵变AS=3.1410-8Jo
7.171022104N
m1.434
105J
W
As
因为
S
T,P」b
TAs,P,nB
所以
A1.57
104Nm
1K12104m23.1410J
As,P,nB
6.300K时，水的表面张力Y0.0728N?
m-1，密度p=0.9965X103kg?
m-3。
在该温度下，一个球
形水滴的饱和蒸汽压是相同温度平面水饱和蒸汽压的2倍，这个小水滴的半径是1.52>
10-9m。
解得R'
1.5210m7.从吸附的角度考虑，催化剂的活性取决于吸附强度—个良好的催化剂应是中等吸附强度。
二、计算题
1.在一封闭容器底部钻一个小孔，将容器浸入水中至深度0.40m处，恰可使水不浸入孔中。
已知298K时水的表面张力为7.2xi0-2N?
m-1，密度为1.0>
103kg?
m-3,求孔的半径。
解：
容器浸入水中，小孔的地方必然形成凸面液滴。
平衡时，其表面的附加压力应等于外面
液体的压强，即
.2
ghPs-R'
计算得，R=3.6xi5m。
2.室温时，将半径为1X10-4m的毛细管插入水与苯的两层液体之间，水在毛细管内上升的高度为0.04m，玻璃-水-苯的接触角为40。
，已知水和苯的密度分别为1X03kg?
m-3和
8X02kg?
m-3，求水与苯间的界面张力。
计算得，水一苯=5.1210-2Nm
3.已知水在293K时的表面张力为0.072N?
m-1，摩尔质量为0.018kg?
mol-1，密度为
1X03kg?
m-3,273K时水的饱和蒸汽压为610.5Pa,在273~293K温度区间内的水的摩尔汽化热为40.67kJ?
mol-1，求在293K时，半径为10-9m水滴的饱和蒸汽压。
用Kelvin公式计算液滴的饱和蒸汽压，但是题目中没有告诉298K时，液体平面对应的饱和蒸汽压。
题目中给出了摩尔汽化热，所以可以用克-克方程来计算293K对应的液体平
面上的饱和蒸汽压。
解得，p293K2.074103Pa
解得，293K下，半径为1nm的液滴表面的饱和蒸汽压为pr6011Pa
4.291K时，各种饱和脂肪酸水溶液的表面张力丫与其活度a的关系式可表示为
01blgaA1
0是纯水的表面张力，该温度下为0.07286N?
m-1，常数A因酸不同而异，b=0.411，试求:
（1）该脂肪酸的Gibbs吸附等温式；
（2）当a>
>
A时，在表面的紧密层中，每个脂肪酸分子的截面积。
（1）Gibbs吸附等温式公式:
aA
ln10
先把表面张力的公式进行变换，得
d0b1
1_0b1
daIn10aA
1AIn10aA
因此，表面超量为
ab0
RTIn10aA
（2）当a»
A时，
b
05.38106molm2
RTIn10
因此，单个脂肪酸分子的截面积为y，即3.09Xl0-19m2o
5.用活性炭吸附CHCl3,符合Langmuir吸附等温式，在273K时饱和吸附量为0.0938m3?
kg_1。
已知CHCl3的分压为13.4kPa时的平衡吸附量为0.0825m3?
kg-1。
试求：
（1）Langmuir吸附等温式中的常数a。
（2）当CHCb的分压为6.67kPa时的平衡吸附量。
（1）Langmuir吸附等温式
1ap
知，所以用饱和吸附量乘以覆盖度即得在该分压下的平衡吸附量，为0.0736m3?
6.在正常沸点时，如果水中仅含有直径为10-6m的空气泡，问这样的水开始沸腾，需过热
多少度？
已知水在373K时的表面张力Y0.05890N?
m-1,摩尔蒸发焓A/apHm=40656J?
mol-1。
解：
因为凹面气泡的附加压力是负值，所以尽管达到了沸点，但是气泡内部的实际压强仍小
于这个值。
为了沸腾，需要继续吸收热量，直至抵这部分取负号的附加压力。
又已知水的摩尔蒸发焓，可以用克-克方程求解需要升高的温度。
lnp0PsvapHm11
p0R373T
代入数据，解得T=411K，因此，需要继续升高38Ko
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