物理化学复习指导限选

1、第一章 热力学第一定律基本要求 1 熟悉热力学的一些基本概念，如系统与环境、系统的性质、状态函数、热和功及过程与途径等。2 熟悉热力学第一定律及热力学能的概念。掌握热和功只有在系统与环境间有能量交换时才有意义。3 掌握状态函数的概念和特性，掌握热力学能和焓都是状态函数。4 熟悉准静态过程与可逆过程的意义和特点。5 掌握热力学第一定律的各种计算方法，如计算理想气体在等温、等压过程中的Q、W、和。6 了解节流膨胀的概念和意义。7 掌握应用生成焓及燃烧焓计算反应热的方法。本章知识点一、基本概念1 系统的分类：敞开系统、封闭系统、孤立系统2 系统的性质：广度性质(m,n,V,C,U,S)、强度性质(T

2、, p, ,)3 状态函数：特征：异途同归，值变相等；周而复始，值变为零。4 热与功：（1）Q,W的取值符号；（2）Q,W不是状态函数，其数值与过程有关。二、热力学第一定律1数学表达式：U = U2 - U1 = Q +W2内能的性质：（1）U是状态函数；（2）封闭系统的循环过程：U= 0；孤立系统：U= 0三、可逆过程与体积功1体积功：W = -pedV （pe为系统外压）2不同过程的体积功：(特征) (1)自由膨胀：pe = 0, W=0(2)恒外压膨胀(压缩)：W= -pe ·V(3)准静态膨胀或压缩（可逆膨胀或压缩）：3可逆过程的特点：（1）系统始终无限接近平衡态：液体在沸点

3、时的蒸发、固体在熔点时的熔化（2）系统准静态（可逆）膨胀对环境做最大功，准静态（可逆）压缩时，环境对体系作最小功。四、焓与热容1恒容、非体积功为零的封闭系统：U=QV = nCv,mT2恒压、非体积功为零的封闭系统：H=Qp = nCp,mT五、热力学第一定律的应用1 应用于理想气体（1）理想气体的U, H仅是温度的函数，与体积、压力无关；（2）Cp,m Cv,m = R; 单原子分子：Cv,m=3/2R, Cp,m=5/2R; 双原子分子：Cv,m=5/2R, Cp,m=7/2R，多原子分子：Cv,m=3R, Cp,m=4R2 应用于实际气体（1）实际气体的节流膨胀是恒焓过程（2）实际气体的

4、焓值不仅取决于温度，还与气体的压力、体积有关。六、热化学1生成焓（1）规定：标准压力和一定温度下，最稳定单质的（2）2 燃烧焓（1）规定：标准压力和一定温度下，1mol物质完全燃烧的等压热效应为该物质的标准摩尔燃烧焓。（2）完全燃烧产物：CCO2, SSO2, NN2, ClHCl, H2H2O（3）练习题一、计算(1)等温可逆1某单原子分子的理想气体，经历下列过程，求其U,H,W,Q2molT2V2=40 l2molT1=298.2KV1=15 l(2)等温，pe=100kPa(3) Pi = pe2 2molN2经可逆循环，计算循环过程各步骤及整个过程的Q,W,U,H2pp0.02m30.

5、01m3VpABC(1)(2)(3)等T3 例1-2， 例1-4 习题：1,2,3,6,7,8,12二、概念题1.下列说法中哪些是不正确的？ 【（1）做功；（3）物质交换】（1）绝热封闭系统就是孤立系统；（2）不做功的封闭系统未必就是孤立系统；（3）做功又吸热的系统是封闭系统；（4）与环境有化学作用的系统是敞开系统。2 一隔板将一刚性绝热容器分为左右两侧，左室气体的压力大于右室气体的压力。现将隔板抽去，左右气体的压力达到平衡。若以全部气体作为系统，则U,Q,W为正？为负？或为零？ 【U = W= Q = 0】3 下列物理量中哪些是强度性质？【 A D】 A. Um B. H C. Q D. T

6、4 若系统经下列变化过程，则Q,W,Q+W和U各量是否已完全确定？为什么？（1）使一封闭系统由某一始态经不同途径变到同一终态；【Q+W=U确定；Q,W不确定】（2）在绝热的条件下使系统从某一始态变到某一终态。【Q=0 确定, W= U确定，Q+W确定】5.根据可逆过程的特征指出下列过程中哪些是可逆过程？【（2 ）（5）】（1）在室温和大气压力(101.325kPa)下，水蒸发为同温同压的水蒸气；（2）在373.15K和大气压(101.325kPa)下，水蒸发为同温同压的水蒸气；（3）摩擦生热；（4）用干电池使灯泡发光；（5）水在冰点时凝结成同温同压的冰；（6）在等温等压下将氮气与氧气混合。6.

7、判断下列说法是否正确？【（1）（6）（10）正确】（1）状态函数改变后，状态一定改变；（2）状态改变后，状态函数一定都改变；（3）系统的温度越高，向外传递的热量越多；（4）一个绝热的刚性容器一定是个孤立系统；（5）系统向外放热，则其热力学能必定减少；（6）孤立系统内发生的一切变化过程，其U必定为零；（7）因为H=Qp,而H是状态函数，所以热(Qp)也是状态函数；（9）一定量的理想气体反抗101.325kPa做绝热膨胀，则H = Qp = 0；（10）系统经过一循环过程对环境做1kJ的功，它必然从环境吸热1kJ；（11）化学中的可逆过程就是热力学中的可逆过程。7 在101.325kPa、373K

8、下水向真空蒸发成101.325kPa、373K的水蒸气(此过程环境温度保持不变)。下述两个结论是否正确？（1）设水蒸气可以视为理想气体，因为此过程为等温过程，所以U = 0；【× 有相变热】（2）此过程H=U+pV，由于向真空气化，W= -pV = 0，所以此过程H=U。【× H=U piV】8 夏天打开室内正在运行中的电冰箱门，若紧闭门窗（设门窗及墙壁均不传热），能否使室内温度降低？为什么？【紧闭门窗，为绝热系统，冰箱电机做功，将热从低温热源（冰箱）转移到高温热源（房间），使室内温度升高。】9 在373K和101.325kPa下，1mol 水等温蒸发为水蒸气（假设水蒸气为

9、理想气体）。因为此过程中系统的温度不变，所以U = 0, Qp = CpdT = 0。这一结论 是否正确？为什么？【封闭系统中无相变、无非体积功的等温过程，U = 0。题中等温过程有气化热。】10 将Zn与稀H2SO4作用，(1)在开口瓶中进行；(2)在闭口瓶中进行。何者放热较多？为什么？【开口瓶中反应为等压过程，Qp；闭口瓶中反应为等容过程，QV。Qp = QV + (piV) = Qv + nRT nRT >0, Qp<0, QV<0 ；QV < Qp】11 下列各式哪个不受理想气体的条件限制 【A】 A. H = U + pV B. Cp,m CV,m = R C

10、. pV = 常数 D. W = -nRTln(V2/V1)12 理想气体绝热变化过程中W可逆=CVT， W不可逆=CVT，所以W可逆=W不可逆；（×）13 因为H=U+pV,而理想气体的热力学能仅是温度的函数，所以理想气体的焓与p,V,T都有关系（×）14 分别判断下列各过程的Q,W,U, H为正、负或零？(1)理想气体自由膨胀；【W=0,Q=0,U=0, H=0】(2)理想气体等温可逆膨胀；【U=0, H=0, W<0,Q>0】(3)理想气体节流膨胀；【H=0, U=0, W=0, Q=0】(4)理想气体绝热、反抗恒外压膨胀；【Q=0, W<0, U&

11、lt;0 , H<0】(5)水蒸气通过蒸汽机对外作出一定量的功之后恢复原态，以水蒸气为系统；【U=0 , H=0, Q>0, W<0】(6)水(101325Pa,273.15K) 冰(101325Pa,273.15K)；【Q<0, W<0, U<0 , H<0】(7)在充满氧的定容绝热反应容器中，石墨剧烈燃烧，以反应器及其中所有物质为系统。【Q=0, W=0, U=0 , H>0】第二章 热力学第二定律基本要求 1 理解热力学第二定律的表述方法；2 理解克劳修斯不等式的意义；4 理解如何从可逆性判据演变成特定条件下的平衡判据，并用以确定过程的方向

12、和限度；5 理解热力学第三定律及熵的意义；6 理解吉布斯能和亥姆霍兹的意义本章知识点一、热力学第二定律克劳修斯表述：“热量由低温物体传给高温物体而不引起其它变化是不可能的”。开尔文表述：“从单一热源取出热使之完全变为功，而不发生其他变化是不可能的”。二、卡诺循环卡诺热机效率：结论：（1）可逆热机的效率与两热源的温度有关，两热源的温差越大，热机的效率越大；（2热机必须工作于不同温度两热源之间，把热量从高温热源传到低温热源而作功；（3）当T1 0，可使热机效率h 100%，但这是不能实现的，因热力学第三定律指出绝对零度不可能达到，因此热机效率总是小于1。三、熵1热力学第二定律数学表达式克劳修斯不等

13、式dS - ³ 02熵增原理对于绝热可逆过程，系统的熵值不变，DS = 0；对绝热不可逆过程，系统的熵值增加，DS >0,在绝热过程中系统的熵值永不减少，这就是熵增加原理。孤立系统中自发过程的方向总是朝着熵值增大的方向进行，直到在该条件下系统熵值达到最大为止，即孤立系统中过程的限度就是其熵值达到最大。3 熵函数的物理意义（1）熵是系统混乱程度的度量（2）在绝对零度，任何纯物质完整晶体的熵等于零，即, 所谓完整晶体即晶体中的原子、分子只有一种排列方式.（3）温度升高，熵值增大；物质的聚集状态不同会影响熵值大小：固态<液态<气态四、 吉布斯能、亥姆霍兹能1亥姆霍兹能：F

14、 U - TS，在等温条件下，- (dF)T ³ dW,式中，可逆过程用等号，不可逆过程用大于号。其意义是，封闭系统在等温条件下系统亥姆霍兹能减少，等于可逆过程系统所作的最大功。若dW = 0， £ 0，表示封闭系统在等温，等容和非体积功为零的条件下，只有使系统亥姆霍兹能减小的过程才会自动发生，且一直进行到该条件下所允许的最小值，此时系统达到平衡状态。这一规则，称为最小亥姆霍兹能原理。2 吉布斯能：G H - TS =F+ pV在等温等压条件下- (dG)T, P ³dW´,表明，封闭系统在等温等压条件下，系统吉布斯能的减小，等于可逆过程所作非体积功(

15、)，若发生不可逆过程，系统吉布斯能的减少大于系统所作的非体积功。由于实际的化学变化和相变化，非体积功常为零，则在等温等压非体积功为零的条件下， £ 0，表示封闭系统在等温等压和非体积功为零的条件下，只有使系统吉布斯能减小的过程才会自动发生，且一直进行到在该条件下吉布斯能最小为止，此时系统达到平衡状态。这一规则称为最小吉布斯能原理。练习题1. 判断：【(1) (5)(6)正确】(1)热力学原理说明，自同一始态出发，绝热可逆过程与绝热不可逆过程不可能达到同一终态。(2)在可逆过程中系统的熵值不变。(3)如一个化学反应的rH与温度无关，则其rS也与温度无关。(4)根据dG=-SdT+Vdp

16、，对于任意等温等压过程dT=0, dp=0，则dG一定为0.(5)理想气体向真空膨胀(6)在等温情况下，理想气体发生状态变化时，F= G(7)因为在等温等压下，化学反应无论可逆与否，其反应热均等于过程的H，所以反应的2. 指出下列过程中U,H,S, F, G何者为零？(1)理想气体不可逆等温压缩；【U= H=0】(2)真实气体不可逆循环过程；【U= H= G= F= S= 0】(3)绝热等容没有非体积功时发生的化学反应；【U=0】(4)绝热等压没有非体积功时发生的化学反应。【H=0】3. A和B两种同温同容积的理想气体混合后保持A和B的温度和体积不变。 U = 0, H = 0, S = 0,

17、 F = 0, G = 0。4. 水在正常冰点101.3kPa,273K时结冰。 U < 0, H < 0, S < 0, G = 0, F < 0。5. 在300K时，2mol某理想气体的吉布斯函数G与亥姆霍兹函数F的差值为（ 4988.4J ） 【G-F=pV=nRT】 6. 系统经历一个不可逆循环后（ C ）A.系统的熵增加 B.系统吸热大于对外做功 C.环境的熵一定增加 D.环境内能减小7. 已知某反应的标准反应熵大于零，则该反应的标准反应吉布斯函数将随温度的升高而（C ） A.增大； B.不变； C.减小 D.不确定第四章 相平衡基本要求 1 熟悉相、组分数和

18、自由度的概念，掌握相律的意义及应用。2 理解克氏方程在相图中的应用。3 掌握杠杆规则及其在相图中的应用。4 了解双液体系统的p-x和T-x图，熟悉蒸馏和精馏的原理，了解恒沸系统的特点。5 熟悉低共熔系统相图的意义和应用。本章知识点一、相律1相（1）相是系统中物理性质和化学性质完全均匀的部分。（2）不同种类的气体相混合只能有一个相；各种液体间，根据相互溶解关系可以是一个相也可以是多个相；固体一般是有一个固体便有一个相，如果一个固体能均匀地分散在另一固体中形成固态混合物，则为一个相。2 物种数与组分数（1）平衡系统中所含的化学物质数称为物种数，足以表示系统中所有各相组成所需的最少物种数，称独立组分

19、数或简称组分数（2）系统的组分数与物种数关系为：K=S-R-R，R为独立的化学平衡数，R为独立的浓度限制条件。3 自由度在一个平衡系统中，在不发生旧相消失或新相产生的条件下，在一定范围内可以任意改变的可变因素（温度、压力及浓度等强度因素）的最多数目，称为自由度。4相律：f=K-2二、 单组分系统1 水的相图及应用：升华与冷冻干燥，三相点与冰点2 克-克方程：克劳修斯-克拉珀龙方程是单组分系统二相平衡线p-T关系的数学描述，理解其对水相图的解释。气-液之间二相平衡，p-T关系为： 液-固二相平衡，p-T关系为： 三、完全互溶的双液系统1理想的完全互溶双液系统理想的完全互溶液态混合物，组分的蒸气压

20、遵循拉乌尔定律。若，则yA> xA，即易挥发组分在气相中含量大于其在液相中的含量2 杠杆规则(在相图中的应用)杠杆规则是二相平衡时二个相的物质量多少的定量关系式，与物系点位置和相点的位置有关。3 非理想的完全互溶双液体系（1）当混合后分子间作用力减弱时，产生正偏差，当分子间作用力增强时，产生负偏差。（2）正偏差很大时，在T-x相图中会出现最低点，此点的温度为最低恒沸温度，组成称为最低恒沸组成； 负偏差很大时，在T-x相图中会出现最高点，此点的温度为最高恒沸温度，组成称为最高恒沸组成。（3）以恒沸点为界，进行精馏时，分别得到不同的纯组分和恒沸物。四、部分互溶和完全不互溶的双液系统 1部分互

21、溶的双液系统（1）两种液体由于极性等性质有显著差别，以致在常温时只能有条件的相互溶解，超过一定范围便要分层形成两个平衡液相。两液相互饱和，互称为共轭相。（2）利用杠杆规则计算共轭相组成。2 完全不互溶的双液系统（1）完全不互溶的双液系统的蒸气压是两纯组分的饱和蒸气压之和，因此系统的沸点低于任一纯组分。（2）它的重要应用是水蒸气蒸馏。两种完全不互溶的液体共同在低于其中任一组分沸点的温度下沸腾，利用其完全不互溶的性质进行分离。五、二组分固-液系统平衡相图 简单低共熔系统的相图（1）简单低共熔系统的相图中，有二个s-l平衡区和一个s-s平衡区，杠杆规则适用于这些区域的计算。有一条低共熔三相线和相应的

22、低共熔点。（2）物质间形成低共熔的混合物有许多应用，例如样品的纯度检验、微晶的形成、冷冻剂和散热介质的选择等；利用结晶和蒸馏相结合，可分离恒沸物和低共熔物。练习题1Na2CO3的水合物有下列几种: Na2CO3·H2O; Na2CO3 · 7H2O; Na2CO3 · 10H2O;(1)pq下Na2CO3 水溶液和冰共存的含水盐最多可以有几种?(2)30oC时,可与水蒸气平衡共存的含水盐最多可有几种?【系统的=,增加含水盐不增加,因为增加,也同时增加.(1)指定压力下:f*=K-F+1= 2-F+1=3- F含水盐最多时,f=0, F=3,其中有一相是水溶液,一相

23、是冰,因此最多只有一种含水盐.()指定温度下:f*=3- F f=0, F=3,一个相是水蒸气,最多可有两种含水盐.】2试说明下列系统的自由度为若干?()25oC,pq下,NaCl(s)与其水溶液平衡共存; ()I2(s)与I2(g)呈平衡;(3)开始时用任意量的HCl(g)和NH3(g)组成的系统中,下列反应达平衡: HCl(g)+NH3(g)=NH4Cl(s)【(1)K=2; f=2-2+0=0 指定温度和压力,食盐饱和水溶液的浓度为定值(2)K=1 f=1-2+2=1 p与T有一定的关系。(3)S=3;R=1;R=0; K=3-1=2; f=2-2+2=2 温度及总压,或温度及任一气体的

24、浓度或压力】3 (1) 在一个抽空的容器中，放入过量的NH4I（s）并发生下列反应：NH4I（s） NH3（g） HI（g） 2HI（g） H2（g） I2（g）体系的相数（2）；组分数K （ 1 ）；自由度f （ 1 ）。(2) 在一个抽空的容器中，放入过量的NH4HCO3（s）并发生下列反应：NH4HCO3（s） NH3（g） H2O（g） CO2（g）体系的相数（ 2 ）；组分数K （ 1 ）；自由度f （ 1 ）。(3) 在一个抽空容器中，放入足够多的HO(l)、CCl4（l）及I2（g）。HO（l）和CCl（l）共存时完全不互溶，I2（g）可同时溶于HO（l）和CCl（l）中，容器上

25、部的气相中同时含有I2（g）、H2O（g）及CCl4（g）。该平衡体系的相数（ 3 ）；组分数K （ 3 ）；自由度f （ 2 ）。4水的三相点与正常冰点有何不同？【三相点是严格的单组分体系，水呈气、液、固三相共存时对应的温度为0.01，压力为0.610kPa。而冰点是在水中溶有空气和外压为101.325kPa时测得的数据。首先，由于水中溶有空气，形成了稀溶液，冰点较三相点下降了0.00242，其次，三相点时体系的蒸气压低于冰点时的外压，由于压力的不同冰点又下降了0.00747，故冰点时的温度约为0。】5 液体的饱和蒸气压越高，沸点就越低；而由克劳修斯克拉贝龙方程表明，液体温度越高，饱和蒸气压

26、愈大。两者是否矛盾？为什么？【两者并不矛盾。因为沸点是指液体的饱和蒸气压等于外压时对应的温度。在相同温度下，不同液体的饱和蒸气压一般不同，饱和蒸气压高的液体，其饱和蒸气压等于外压时，所需的温度较低，故沸点较低；克劳修斯克拉贝龙方程是用于计算同一液体在不同温度下的饱和蒸气压的，温度越高，液体越易蒸发，故饱和蒸气压越大。】6在一定压力下，若A、B二组分体系的温度组成图中出现最高恒沸点，则其蒸气压对拉乌尔定律产生正偏差吗?【产生负偏差。因为温度组成图上有最高点，压力组成图上必有最低点，故题中所给体系对拉乌尔定律产生最大负偏差。】7选择一个正确答案(1) 单组分物质的熔点：A是常数 B仅是压力的函数C

27、同时是温度和压力的函数 D是温度压力及其他因素的函数(2) 单组分体系固液平衡线的斜率的值：A> 0B= 0C< 0D不确定（3）某一理想溶液，若组分A的蒸气压PA大于组分B的蒸气压PB，则其可能的Tx相图为：TxABTxABTxABTxAB（4）组分A和B沸点TA > TB，两者可构成最高恒沸物，组分为E。现将任意比例的A和B混合，于精馏塔中蒸馏，则塔顶馏出物为：A纯A B纯B C高沸物E D可能为A，也可能为Bt(°C)0.2AB0.40.60.860（5）图为A、B部分互溶双液系统的相图，当t60°C时，1 mol B与9 mol A混合，然后一边搅

28、拌一边不断地向体系加入B，直到加入81 mol B为止，问整个过程中发生的现象是什么？A溶液由清变混B溶液由混变清C溶液由清变混，后又变清D溶液由混变清，后又变混【答案：(1) B。单组分，K1，熔点处固液二相平衡，F2，因此fKF21，即熔点温度仅是压力的函数。(2) D。，由于DV不确定，因此可能大于零，也可能小于零。(3) B。理想溶液的液相线在Px相图中为直线，但在Tx图中不为直线，当pA > pB时，则沸点TA< TB，因此B选项是正确的。 (4) D。精馏结果，塔顶总是低沸物，不可能为高沸物E。如果混合物组成小于E，塔顶馏出A，如果组成大于E，塔顶馏出B。(5) C。开

29、始时，xB0.1，于单相区（清），加入B后，可进入二相区（混），最后，又处于单相区（清）。】第七章 表面现象基本要求 1 掌握表面吉布斯能与表面张力的基本概念，了解影响表面吉布斯能的主要因素。2 熟悉弯曲液面的性质，能用拉普拉斯公式和开尔文公式解释由于液面弯曲所引起的表面现象。3 了解液-液界面性质，掌握判断液体铺展的标准。4 了解固体表面润湿的几种类型，掌握判断固体表面润湿的标准。5 了解溶液表面性质，理解吉布斯溶液表面吸附公式的意义。6 了解表面活性剂的结构特征、主要特性及应用。本章知识点一、表面积与表面吉布斯能1 表面积： 物质的比表面 as 或 aV 越大，体系的表面积越大，分散程度越

30、高，表面现象越明显。2 表面吉布斯能和表面张力（1）在等温、等压和组成不变的情况下，每增加单位表面积时体系吉布斯能的增量称表面吉布斯能。表面吉布斯能定义： ：将内部分子移至表面需要对系统做功，因此表面的分子具有比内部分子更高的能量。（2）表面张力是一种表面收缩力，它的方向和表面相切，垂直作用在表面上的任意一条线段，和表面吉布斯能有相同的数值和量纲。3 影响表面吉布斯能的因素：（1） 物质的性质：物质内部的分子间作用力越大，越大。的大小还和形成相界面的另一相有关，两相之间的密度相差越大或两相分子间作用力差异越大，则表面能越大。（2） 温度：多数液体物质的表面张力随温度升高而下降。（3）压力：表面

31、张力一般随压力的增加而下降。 （4）浓度：浓度对表面吉布斯能的影响，与溶液的性质有关。二、 弯曲表面的性质 1 曲面的附加压力：(1)弯曲表面下的液体受到一个指向曲面圆心的附加压力p： 杨-拉普拉斯公式(2)影响附加压力的因素：(a)与曲率半径成反比：液滴越小，液体受到的附加压力越大。 (b)与表面张力有关：液体的表面张力越大，附加压力也越大。(3)毛细管现象是由曲面附加压力引起的。毛细管液面高度：2 曲面的蒸气压：(1)曲面附加压力的存在使弯曲液面的蒸气压不同于正常液面的蒸气压： 开尔文公式(2)影响曲面蒸气压的因素：(a)液面的弯曲度越大即曲率半径越小，其蒸气压相对正常蒸气压变化越大。(b

32、)对于凸液面的液体（如小液滴），r > 0，其蒸气压大于正常蒸气压，曲率半径越小，蒸气压越大。(c)对于凹液面的液体（如玻璃毛细管中水的液面或液体中的气泡表面），r < 0，其蒸气压小于正常蒸气压，曲率半径的绝对值越小，蒸气压越小。 (3)应用：晶体溶解度和晶粒大小之间的关系： 晶体溶解度和其粒子半径成反比，越小的晶体颗粒溶解度越大毛细管凝结:硅胶作为干燥剂的工作原理 3 亚稳状态和新相的生成：用开尔文公式解释过饱和蒸气、过热液体、过冷液体、过饱和溶液等亚稳定状态。三、 铺展与润湿 1 液体的铺展一种液体在另一种不互溶液体表面自动展开的过程称为铺展。液体A在液体B表面的铺展条件：铺

33、展系数2 固体表面的润湿 固体表面上的流体被另一种流体取代的过程称作润湿，润湿分为沾湿、浸湿、铺展三种类型。润湿能够自发进行的条件是新生成的界面使体系的吉布斯能下降。液体表面和固液界面之间的夹角称接触角，杨氏公式给出了界面张力和接触角之间的定量关系：ss,g -ss,l = sl,g cosq ，润湿的一般条件：q < 90°。四、溶液的表面吸附1 溶液的表面张力和浓度之间的关系cIIIIII非表面活性物质表面活性物质表面活性剂 非表面活性物质：极性很强，与水有强烈相互作用的物质，如强电解质 表面活性物质：极性较强的有机小分子，与水的相互作用较弱 表面活性剂：双亲性物质2 溶液

34、的表面吸附溶液自发降低表面张力的方式是改变表面层的浓度 对于表面活性物质，在表层中的比例大于在溶液本体中的比例，为正吸附；对于表面活性物质，在表层中的比例小于在溶液本体中的比例，为负吸附3 表面活性物质在溶液表面的定向排列亲水基团使分子有进入水中的趋势，憎水基团有离开水而移向表面的趋势；非极性基团企图离开水移向表面，从而降低了增加表面积所需的功，使溶液的表面张力明显降低。随着溶液浓度的增加，表面吸附量逐渐加大，直至达到一个极限值m。吸附在溶液表面的分子随着 的增大而逐渐站立起来，直至形成极性端在溶液中，非极性端伸向空气，定向排列紧密的表面层。 五、 表面活性剂1 表面活性剂的分类表面活性剂是能

35、使界面张力显著降低的一类物质。含有双亲性基团是表面活性剂分子的结构特征。2 表面活性剂的亲水亲油平衡值亲水亲油平衡值(HLB)可以用来衡量表面活性剂分子亲水性和亲油性相对强弱。HLB值= 7+(亲水基的HLB值) -(亲油基的HLB值) 3 胶束浓度较高时，表面活性剂在溶液中形成胶束。形成胶束的最低浓度称临界胶束浓度（CMC），此时溶液的很多性质如表面张力、电导率、渗透压等发生突变。4 表面活性剂的几种重要作用解释表面活性剂的润湿作用、乳化作用、增溶及去污作用。练习题1 什么是表面吉布斯能？什么是表面张力？它们之间有什么异同和联系？【表面吉布斯能可以理解为在温度、压力和组成恒定的条件下，增加单

36、位面积表面时系统吉布斯能的增量。表面张力是收缩表面的力，表面张力的方向和表面相切，是垂直作用在表面上单位长度线段上的表面收缩力。在讨论表面现象时，表面吉布斯能是用热力学的方法来进行分析，而表面张力则是用力学的方法来讨论的，因此物理意义不同。但表面吉布斯能和表面张力是完全等价的，它们具有相同的量纲、等价的单位和相同的数值。】2 液体A在某毛细管中上升的高度为h ，当把毛细管折断，使其高度h¢< h，此时液体能否从毛细管的顶端冒出？将一根上端向下弯曲的毛细管插入液体A，若毛细管的最高处距液面的高度h¢¢< h，液体能否从毛细管口滴下？为什么？【液体不会从折

37、断后的管口处冒出。当液柱升至管口处再继续上升时，液面的曲率将发生改变，液面曲率半径的增大，使其产生的附加压力减小，直至附加压力和水柱的静压力相等。液体也不会从弯曲处滴下，因为当水升至毛细管的弯曲处时，凹液面附加压力的方向发生改变，对抗重力的向上方向的分力减小。因此，液面不会越过弯曲处，更不会从管口滴下来。】3两根水平放置的毛细管，管径粗细不均。管中装有少量液体，a管中为润湿性液体，b管中为不润湿性液体。问：两管内液体最后平衡位置在何处？为什么？【弯曲液面的p，其大小与成正比，与r成反比。毛细管中的液体两侧表面张力相同，影响附加压力的是弯曲液面的曲率半径。管中液体为凹液面，p的方向指向液体外部，

38、左侧液面曲率半径较小，因而向左的附加压力较大，使液体向左移动，直至两侧的曲率半径相同处为最后平衡的位置。管中液体为凸液面，p的方向指向液体内部，左侧液面曲率半径较小，因而向左的附加压力较大，使液体向右移动，直至两侧的曲率半径相同处为最后平衡的位置。】4在装有部分液体的毛细管中，将其一端小心加热，问：润湿性液体a， 不润湿性液体b各向毛细管钠一端移动？【据公式 及多数液体物质的表面张力随温度升高而下降的性质，可知凹液面者向左移动；凸液面者向右移动。】5分别从力和能量的角度解释为什么气泡和小液滴总是呈球形？【根据杨-拉普拉斯公式，弯曲液面的附加压力p，其大小与与弯曲液面的曲率半径r成反比，力的方向指向曲率半径的圆心。当液滴或气泡不是球形时，球面上各点受力的方向和大小各不相同（见右图），只有液滴或气泡为球形时，球面各点受力平衡，因此它们总是呈球形。】6在一个密封的容器中有某液体的几个大小不等的液滴，容器的其余空间是该液体的饱和蒸气。若温度不发生变化，当放置足够长的时间后，容器内会出现什么现象？【液滴越小蒸气压越大，容器内的蒸气压对于正常液体是饱和的，但对于小液滴来说还未饱和，因此小液滴会蒸发。蒸发使容器内的蒸气变得过饱和，过饱和蒸气在大液滴上凝结，最终小液滴消失，大液滴长大。】6 用不同大小的CaCO3(s)颗粒作分解