表面化学习题答案

1、第十章 界面现象习题答案一、名词解释1.表面活性剂：溶于水中能显著地降低水的表面张力的物质，称为表面活性剂。2. 接触角：是指在一光滑水平的固体表面上的液滴，在一定的T、p下达平衡时，固液界面与气液界面的切线在三相接触点处的夹角（夹有液体）。3. 表面张力：液体的表面张力定义为沿着液体表面垂直作用于单位长度线段上的紧缩力。用符号表示。4. 临界胶束浓度：形成一定形状的胶束所需表面活性物质的最低浓度。5. 吸附：物质在两相界面上自动富集或贫乏的现象称为吸附。6. 溶液的表面吸附：溶质在溶液表面层（或表面相）中的浓度与在溶液本体（或本相）中的浓度不同的现象，称为溶液表面的吸附。二、简答题1. 兰格

2、缪尔吸附理论的基本假设是什么？在推导BET公式时，所作的基本假设是什么？二者的使用范围如何？兰格缪尔吸附理论的基本假设有四条：（1）固体表面是均匀的；（2）吸附是单分子层的；（3）被吸附分子间无相互作用力；（4）吸附平衡是动态平衡。兰格缪尔吸附等温式适用于五种常见吸附等温线中的第一种类型。BET吸附理论接受了兰格缪尔理论的许多观点，其主要区别在于他们认为吸附可形成多分子层的，而且第二层以后的各层吸附，是相同分子间的相互作用。吸附热均相等，并相当于该气体的凝聚热。BET公式适用于相对压力p/p0=0.050.35范围的吸附。2. 进行蒸馏实验时，通常在蒸馏瓶中加入少量碎瓷片或沸石类的物质以防止暴

3、沸，试分析其原因。暴沸现象是由于新相种子（小气泡）难以生成而产生的。由开尔文公式可知，对小气泡，r0，所以，即小液滴的饱和蒸汽压大于下雨时的饱和蒸汽压。雨滴的形成要经过从无到有，从小到大的过程。雨滴越小，与其平衡的饱和蒸汽压越大，因此，空中的水蒸气压力虽然对于平液面的水来说已是过饱和的了，但对将要形成的小水滴来说尚未饱和，因此，小水滴难以形成。若在空气中撒入凝结核，使凝聚的水滴的初始曲率半径增大，其相应的饱和蒸汽压可以小于高空中已有的水蒸气压力，因此，使蒸气会迅速凝结成水滴，这就是人工降雨的科学道理。7. 根据开尔文公式，对于小气泡，0，所以，即小气泡中的饱和蒸汽压小于平面液体的饱和蒸气压，而

4、且气泡半径越小，气泡中的饱和蒸气压越小。在沸点时，平面液体的饱和蒸气压等于外压，但沸腾时气泡的形成要经过从无到有从小到大的过程，最初形成的半径极小的气泡内的饱和蒸气压远小于外压，因此，在外压的压迫下气泡难以形成，致使液体不易沸腾而出现过热现象，过热较多容易暴沸。加热时在液体中加入沸石可避免暴沸。因沸石表面多孔，具有已有曲率半径较大的气泡，因此蒸气压不致很小，沸点时液体易于沸腾。8. ，在高空中如果没有灰尘，水蒸气可以达到相当高的过饱和程度而不致凝结成水。因为此时高空中的水蒸气压力虽然对平液面的水来说已是过饱和的了，但对将要形成的小水滴来说尚未饱和，因此小水滴难以形成。若在空中撒如凝结核心，使凝

5、聚水滴的初始半径增大，其相应的饱和蒸气压可小于高空中已有的水蒸气压力，因此蒸气会迅速凝结成水，这就是人工降雨的道理。9. 活性剂在亲水性固体表面上定向排列，在固体表面上铺盖一层憎水基向外亲水基向里的表面活性剂分子，这样就使固体表面形成一层憎水层，从而改变了固体表面的结构与性质，使其具有憎水性。三、判断题1. 2. 3. ; 发生负吸附. 4. ;达到临界胶束浓度以上时. 5. 对7. 错，表面张力产生的原因是处于表面层的分子与处于内部的分子受力情况不一样。8. 对。 9. 错，二者既有区别，又有联系。10. 错，恒温、恒压，W0时，G 12. 凸，液体，低于 13. 降低，临界 14. 37

6、mN.m-1，能 15. 510-12Pa -116. 小于，惰性 17. 大，小 18. 固体表面是均匀的，吸附是单分子层的，相邻吸附质分子间无作用力，吸附与解吸达动态平衡。19. 510-6Pa -1 20. gg-s=gs-l+gl-gcosq 21. 吸附是多分子层的 22. 凹，高于，气相23. g1-3 g2-3+g1-21. 20 时汞的表面张力 =4.85 10 -1 Nm -1 ， 若在此温度及101.325 kPa 时，将半径r1 = 1 mm 的汞滴分散成半径为 r2 =10-5 mm 的微小液滴时，请计算环境所做的最小功。0.609J2. 某烧杯深0.1m，杯中盛满水，

7、底部有一直径d=210-6m的球形汞滴，若已知298K时汞-水的界面张力为0.375Nm-1 ，水的密度=103 kgm-3 ，试计算该温度，101.325kPa下汞滴所受到的压力。852.3kPa3. 25 半径为1 mm的水滴与蒸气达到平衡，试求水滴的内外压力差及水滴的饱和蒸气压。已知25 时水的表面张力为71.9710 -3 Nm-1 ，体积质量(密度)为0.9971 gcm- 3，蒸气压为 3.168 kPa, 摩尔质量为18.02 gmol -1。 143.9 kPa，3.171kPa4. 20时汞的表面张力为 48310 -3 Nm -1，密度为13.55103 kgm -3。把内

8、直径为 10 -3 m的玻璃管垂直插入汞中，管内汞液面会降低多少？已知汞与玻璃的接触角为180，重力加速度g = 9.81 m s -2。 0.0145 m 5. 373K时，水的表面张力g=0.0589Nm-1，密度r=958.4kgm-3，问直径为110-7m的凹形液面上的水蒸气压力为多少？在101.325kPa外压下，能否从373K的水中蒸发出直径为110-7m的气泡？解：由开尔文公式可得 则 ，P气泡99.89kPa101.325kPa，不能蒸发出这么小的气泡。 6. 用活性炭吸附CHCl3时，0 时的最大吸附量为93.8 dm 3kg -1 已知该温度下CHCl3 的分压力为1.34

9、 104 Pa时的平衡吸附量为82.5 dm3kg -1 ，试计算： （1）朗缪尔吸附定温式中的常数b ； 5.45 10 - 4 Pa -1 （2）CHCl3分压力为 6.67 10 3 Pa 时的平衡吸附量。 73.5dm3kg-1 7. 在某温度下，铜粉对氢气的吸附为单分子层吸附，其具体形式为Va /（cm3g-1） = 1.36p / (0.5+p)，式中Va是氢在铜粉上的吸附量（标况下体积），p是氢气的压力（Pa）。求在该温度下，表面上吸满单分子层时的吸附量及铜粉的比表面积。（H2分子的截面积am =1.31810-19 m2） 1.36 cm3g-1 4.82 m2g-18. 已知 1000 K 时，界面张力如下： g ( Al2O3(s)-g ) = 1 Nm-1, g ( Ag(l)-g )= 0.92 Nm-1, g ( Ag(l)-Al2O3(s) )= 1.77 Nm-1。 则 1000 K 时，液态银滴在 Al2O3(s) 表面能否被液态银润湿？ 根据润湿方程： 不润湿9. 293K时，水的表面张力为0.0728 Nm-1，汞的表面张力为0.483 Nm-1，汞水的界面张力为0.375 Nm-1。试判断水能否在汞的表面上铺展？汞能否在水的表面上铺展？解：所以水能在汞面上铺展，汞不能在水面上铺展。10. 298.2K时，