界面物理化学习题

1、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2.直径为1xi0-2m的球形肥皂泡所受的附加压力为(已知表面张力为(d)表面张力m-1)(d)(a)5Pa(b)10Pa(c)15Pa(d)20Pa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,4Ps，答案选doR'3.已知水溶解某物质以后，其表面张力丫与溶质的活度a呈如下关系：式中他为纯水的表面张力,A,B为常数,则溶液表面过剩及为(c)(a)AaRT1Ba(b)ABaRT1Ba(c)ABaRT1Ba(d

2、)BaRT1Ba思路:RTdaaRTA-1Ba一ABa一，答案选CoRT1Ba4. 298K时，苯蒸汽在石墨上的吸附符合当。时，苯蒸汽的平衡压力为(b)(a)400Pa(b)760Pa(c)Langmuir吸附等温式，在苯蒸汽压力为1000Pa(d)200Pa40Pa时，覆盖率。方思路：Langmuir公式ap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bo(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

3、液的(a)(a)倍(b)1倍(c)2倍(d)4倍2思路：Ps代入该公式计算比值，答案选a。R'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思路：乙醇对水而言是表面活性

4、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）d/da0正吸附（b）d/da0负吸附（c）d/da0正吸附（d）d/da0负吸附思路：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。RTda9 .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90°,当水中加入皂素后，接触角将（b）（a）变

5、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bo11 .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bo12 .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）级（d）零级思路：1 dAK2因为第二步是决速步，所以速率方程写为：rkAK2 dtAK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I、，r

6、i，一，一，一一，2当初始压强很大的时候，上式简化为rkK0,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，该过程液体的嫡值将（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，所以嫡增。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

7、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

8、。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293kJmol-1。思路：物理吸附，吸附的快，脱附也容易。19 .已知H2的解离能为436kJmol-1,用气态H原子在清洁的W表面上进行化学吸附时放热若用1molH2在W表面上全部进行解离吸附,(a)-150kJmol-1(b)586kJmol-1估计其吸附热约为(c)150kJmol-1c)(d)-143kJmol-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(a)和反应物之一发生化学反

9、应(c)使产物变得不活泼d)(b)(d)增加逆反应的速率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。填空题1.20oC,过程系统下，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AG=已知20oC时，水的表面张力丫=x-2Nm-1。X1011个,此一43思路：V14R33V23R3VinV2，计算得,n=x1011odGSdTVdPdAs,在恒温、恒压条件下,n4R；4R2，计算得。2 .20°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=x105Pa。思路：因为凹液面的附加压力是负值

10、，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。p滴，p泡和p平，4 .液态汞的表面张力丫=+X-3TUX0-7(T/K)2Nm-1,在400K时，汞的一UASm-2。T,V一.S思路：dUTdSpdVdAs,一AsT,VTAsV将上述两个等式联立，有,AsT,VT（参看教材316页）TAS,V5 ,T=298K时，水-空气表面张力r><10-2Nm-1,1.57104Nm1K1。在T,p时，可Tp,As逆地增

11、加2X10-4m2表面，对系统所做的功W=X10-5J,嫡变as=x10-8Jo思路：因为，AsT,p,nBTAs'P'nB所以S一As1.57104Nm1K12104m23.14108JTAs，P,nB6 .300K时，水的表面张力干m-1,密度kX103kgm-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X10-9m。思路：Kelvin公式：RTInPrP02MR'解得R'1.52109m7 .从吸附的角度考虑，催化剂的活性取决于吸附强度.一个良好的催化剂应是中等吸附强度。8. 一般来说，物理吸附的吸附量随温度

12、增高而降低，化学吸附的吸附量随温度增高而先增加，后隆三、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处，恰可使水不浸入孔中。已知298K时水的表面张力为X10-2Nm-1,密度为M03kgm-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，即计算得，R'=XT0m。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，玻壬-水-苯的接触角为40。，已知水和苯的密度分别为1X103kgm-3和8X102kgm-3,求水与苯间的界面张力。解：根据公式：2水-苯COsghR计算得

13、，水一苯=5.1210-2Nm3,已知水在293K时的表面张力为m-1,摩尔质量为mol-1,密度为1X103kgm-3,273K时水的饱和蒸汽压为，在273293K温度区间内的水的摩尔汽化热为mol-1,求在293K时，半径为10-9m水滴的饱和蒸汽压。解：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再代入PrKelvin公式：RTlnPoR'解得,293K下，半径为1nm的液滴表面的饱和蒸汽压为pr6011P

14、a4.291K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0是纯水的表面张力，该温度下为m-1,常数A因酸不同而异，b=，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。解：(1)Gibbs吸附等温式公式:RTda先把表面张力的公式进行变换，得因此，表面超量为ab0RTln10aA(2)当a>>A时,b65.3810molRTln10因此，单个脂肪酸分子的截面积为,即X10-19m2。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kg-1。已知CHCl3的分压为时的平衡吸附量为kg-1。试求:a。(1)Langmuir吸附等温式中的常数(2)当CHCl3的分压为时的平衡吸附量。解：(1)Langmuir吸附等温式将已知条件代入公式，计算得a5.448104(2)根据上述a的值，计算得出分压为时的覆盖度为。因为饱和吸附量已知，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