表面物理化学习题集和答案解析.docx
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表面物理化学习题集和答案解析
表面物理化学习题集和答案解析
一、选择题
1.下列说法中不正确的是:
(C)
(A)生成的新鲜液面都有表面张力
(B)平面液体没有附加压力
(C)弯曲液面的表面张力的方向指向曲率中心
(D)弯曲液面的附加压力指向曲率中心
2.
水在临界温度时的表面Gibbs自由能:
(C)
(A)(A) 大于零(B)小于零
(C)等于零(D)无法确定
3.
一个U型管的两臂直径不同,一端为1×10-3m,另一端为3×10-3m,水的表
面张力为0.072N·m-1。
如用这个U型管装上水来测量压力,将引入的误差为:
(B)
(A)72Pa
(B)192Pa
(C)96Pa
(D)288Pa
4.
低压下,气体A在表面均匀的催化剂上进行催化转化反应,其机理为:
A(g)+K
AK─→B(g)+K
第一步是快平衡,第二步是速控步,则该反应表观为几级(B)
(A)零级(B)一级
(C)二级(D)无级数
5. 表面过程中ΔG(表面)=-W'的充要条件除了等温等压外,还有:
(D)
A,不做其它功;B,热力学可逆;C,组成不变;D,是B和C。
6.物质表面张力的值与:
(C)
A,温度无关;B,压力无关;C,表面大小无关;D,另一相物质无关。
7.以P平、P凸、P凹分别表示平面、凸面、凹面液体上的饱和蒸汽压,三者关系为:
(B)
A,P平>P凹>P凸;B,P凸>P平>P凹;
C,P凸>P凹>P平;D,三者相同。
8.常见亚稳态现象都与表面性质有关,下面说法正确的是:
(D)
A,过饱和蒸气是由于小液滴的蒸气压小于大液滴的蒸气压所致;
B,过热液体形成原因是新相种子——小气泡的附加压力太小;
C,饱和溶液陈化、晶粒长大,因为小晶粒溶解度比大晶粒大;
D,人工降雨时在大气中撒入化学物质主要的目的是促进凝结中心形成
9.对亲水性固体表面,其相应接触角θ是:
(B)
A,θ>90°;B,θ<90°;C,θ=180°;D,θ可为任意角
1O.Langmuir吸附理论中说法符合基本假定得是:
(A)
A,固体表面均匀、各处吸附能力相同;B,吸附分子可以是单层或多层分子层;C,被吸附分子间有作用、相互影响;D,吸附和解吸附之间很难建立动态平衡。
11.Langmuir吸附形式之一:
θ=bp/(1+bp),它不适用于:
(C)
A,化学吸附;B,单分子层吸附;C,多种分子同时被强吸附;D,固体对稀溶液中溶质的吸附。
12.表面活性物质的实质性作用是:
(B)
A,乳化作用;B,降低表面张力;C,加溶作用;D,降低物质的溶解性
13.一定体积的水,当聚成一个大水球或分散成许多水滴时,同温度下,两种状态相
比,:
以下性质保持不变的(B)
(A)表面能
(B)表面张力
(C)比表面
(D)液面下的附加压力
14.某物质R1kg,当为一立方时,总面积0.24m2,表面能0.3J,当粉碎为边长为10-9m的立方体时,其表面能为(kJ):
(A)
A,6x104;B,3.84x104;C,5.88x104;D,7.35x104
15.有两根半径相同的玻璃毛细管插入水中,水面上升高度为h,其中一根在0.5h处使其弯曲向下,试问水在此毛细管端出的行为是(A)
凹形弯月面
(A)毛细管端水面呈凹形弯月面(B)水从毛细管端滴下(c)毛细管端水面呈凸型弯月面(D)毛细管端水面呈水平
16.用同一只滴管滴下水的滴数和滴相同体积苯的滴数哪个多(C)
(A)水的多(B)一样多(C)苯得多(D)一样多
17下面说饭不正确的是(B)
(A)生成的新鲜液面都有表面张力(B)弯曲液面的表面张力方向指向曲率中心(C)平面液面没有附加压力(D)弯曲液面的附加压力指向曲率中心
18天空中的水滴大小不同,在其运动过程中,其变化趋势如何(B)
(A)大水滴分散成小水滴,半径趋于相等(B)大水滴变大,小水滴变小
(C)大小水滴的变化没有规律(D)小水滴凝聚成大水滴
19同一固体,大块颗粒和粉状颗粒,其溶解度哪个大(B)
(A)大颗粒大(B)粉状颗粒大(C)一样大(D)无法比较
20若某液体可以在某固体上自动铺展,则铺展系数S必须(C)
(A)小于零(B)等于零(C)大于等于零(D)小于等于零
21水平仪中有一个椭球形的液泡,长短半轴分别为0.8和0.3cm,已知水的表面张力为
0.07197N·m-1液泡的附加压力为:
(B)
A18PaB33PaC48PaD66Pa
22两液体A和B表面张力γA=γB,密度rA=2rB,一毛细管插入A中液面上升2.0cm,插入B中液面上升多少(
假定两液体皆完全润湿管壁)(C)
A1.0cm;B2.0cm;C4.0cm;D5.0cm。
23一个U型管的两臂直径不同,一端为1×10-3m,另一端为3×10-3m,水的表面张力为0.072N·m-1。
如用这个U型管装上水来测量压力,将引入的误差为(B)
A72PaB92PaC96PaD288Pa
24.对理想水平液面,其值为零的表面物理量是:
(C)
A,正压力;B,表面张力;C,附加压力;D,表面能。
25一根毛细管插入水中,液面上升的高度为h,当在水中加入少量的NaCl,这时毛细管中液面的高度为(B)
A等于h;B大于h;C小于h;D无法确定。
26BET公式最主要用途之一是(D)
A获得高温下的吸附机理B获得吸附等量线C获得吸附等压线D测定固体的比表面
27当表面活性物质加入溶剂后,产生的结果(A)
Adr/da
28多孔固体表面易吸附水蒸气,而不易吸附O2、N2主要原因是:
(C)
A.水蒸气分子量比O2、N2小
B.水蒸气分子的极性比O2、N2要大
C.水蒸气的凝聚温度比O2、N2高
D.水蒸气在空气中含量比O2、N2要少
29用同一支滴管分别滴取纯水与下列水的稀溶液,都是取得1cm3,哪一种液
体所需液滴数最少(B)
A.纯水B.NaOH水溶液C.正丁醇水溶液D.苯磺酸钠水溶液
30同一液体其弯曲液面的蒸汽压为p1,水平面的蒸汽压为p2,在相同温度和外压下:
(D)
Ap1
二、填空题
1.植物的叶子一般是憎水性的,所以在配制农药时常常要加______________________,
以增加药液对植物表面的润湿程度,使药液能在植物叶子上铺展。
2.液态汞的表面张力
γ=0.4636N·m-1+8.32×10-3N·m-1·K-1·T-3.13×10-7N·m-1·K-2·T2
在400K时,汞的(∂U/∂A)T,V=。
3.室温时,水在一根粗细均匀的玻璃毛细管中,将上升到高度h,如将毛细管折断
至h/2处,水将沿壁升至_______处,此时管中水面的曲率半径将_________。
4.溶液中溶质活度增加表面张力下降则г_______0,溶液中溶质活度增加表面张力增加则г_______0。
5.小晶粒的熔点_______大块固体熔点,小晶粒的溶解度_______大块固体溶解度。
6.固体能为液体完全润湿时_______,固体不为液体所润湿时_______。
7形成胶束的最低浓度称为_______,表面活性物质的HLB值表示表面活性物质的_______。
8.当水中加入表面活性剂后,将发生dr/dc_______0,_______吸附。
9多孔硅胶有强的吸水性能,硅胶吸水后表面吉布斯自由能将_______化学吸附与物理吸附的本质差别在于_______。
10.矿石浮选法的原理是根据表面活性剂的_______。
11液体与固体之间的接触角是θ_______90°
12某液体中加入表面活性物质后,则该液体的表面张力将_______。
(变大,变小,不变)
13兰缪尔适用与
14吸附理论主要用于描述
答案;
(1)表面活性剂或称为润湿剂
(2)dU=TdS-pdV+γdA
(∂U/∂A)T,V=T(∂S/∂A)T,V+γ=-T(∂γ/∂T)A,V+γ
=0.514J·m-2
((3)管端,变大。
(4)>;<
(5)<;>
(6)(rs-g-rl-s)=rl-g;rs-g (7)临界胶束浓度;亲水性 (8)<;正 (9)降低;前者为化学键力,后者为分子间力 (10)润湿作用 (11)< (12)降低 (13)对单分子层的物理吸附还有化学吸附 (14)多相催化 判断题 (1)增溶系统是热力学稳定系统,而乳状液或溶胶是热力学不稳定系统() (2)增溶作用与真正的溶解作用一样,均使溶剂依数性有很大变化() (3)溶液表面发生吸附后表面自由能增加() (4)定温下表面张力不随浓度变化时,浓度增大,吸附量不变() (5)饱和溶液的表面不会发生吸附现象() (6)在液面上某一小面积S周围表面对S有表面张力,则表面张力与液面垂直() (7)微小晶体与普通晶体相比,其饱和蒸汽压要大() (8)气体在固体表面发生吸附吉布斯自由能小于零() (9)多孔硅胶的强烈吸水性能说明硅胶吸水后表面函数较高() (10)对于物理吸附,其吸附速度较大,吸附热较小() 答案: 对,错,错,对,错,错,对,对,错,对 四、计算题 1.有一毛细管,其半径为0.60mm,当它垂直插入水中,水面上升2.19cm,设该毛细管的接触角为30°,水的密度是0.98g·cm-3,求该温度下水的表面张力。 解: 液面是凹面,r<0,Δp<0,p' p'+h(水)=p0,Δp=h(水) 2σ/r(毛)=hρg(g为重力加速度) 曲率半径与毛细管半径关系: rcosθ=r(毛), 2σcosθ/r(毛)=hρg,σ=hρgr(毛)/2cosθ r(毛)=0.60mm=6.0×10-4m,ρ=0.98g/cm3=980kg·m-3,g=9.8m·s-2 cosθ=cos30°=0.866,h=2.19cm=2.19×10-2m ∴σ=2.19×10-2×980×9.8×6.0×10-4/(2×0.866)=7.286×10-3N·m-1 2.水的比表面自由能与摄氏温度t℃的关系式为: σ(×10-3N·m-1)=75.64-0.14t,若水的 表面改变时,总体积不变,试求10℃、p下,可逆地使水表面积增加5cm2,必需 做多少功从外界吸收多少热 解: t=10℃,σ=(75.64-0.14×10)×10-3=74.24×10-3N·m-1 W'=ΔG=σΔA=74.24×10-3×5×10-4=3.71×10-5J(环境做功为正) ∵(∂σ/∂T)A,p=-0.14×10-3N·m-1·K-1 ∴Qr=TΔS=T[-ΔA(∂σ/∂T)A,p]=283×5×10-4×0.14×10-3=1.981×10-5J 3.乙醇的表面张力符合下列公式: σ(×10-3N·m-1)=72-0.5c+0.2c2,c(mol·dm-3)为乙醇的浓度。 试计算温度25℃时: (1)醇浓度为0.3、0.5mol·dm-3表面超量; (2)求出饱和吸附量; (3)算乙醇分子的截面积。 解: σ=72-0.5c+0.2c2,(∂σ/∂c)A,p=(-0.5+0.4c)×10-3 (1)c=0.3M, Γ1=-c/RT·(∂σ/∂c)T,p=[-0.3/(8.314×298)]·(-0.5+0.4×0.3)×10-3 =4.6012×10-8mol/m2 c=0.5M, Γ2=[-0.5/(8.314×298)]·(-0.5+0.4×0.5)×10-3=6.0543×10-8mol/m2 (2)由类似的Langmuir公式: Γ=Γ∞·Kc/(1+Kc) 1/Γ=1/Γ∞+1/Γ∝K·1/c ┌1/(4.6012×10-8)=1/Γ∞+1/Γ∞K·1/0.3 └1/(6.0543×10-8)=1/Γ∞+1/Γ∞K·1/0.5 解得,Γ∞=11.503×10-8mol/m2 (3)A∞=1/Γ∞NA=1/(11.503×10-8×6.022×1023) =1.4436×10-17m2(乙醇分子截面积)
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