物理化学表面现象练习题Word文档下载推荐.docx
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态中没有界面张力、只有一种界面张力、有两
种以上界面张力的状态依次是:
(A)d、a、b;
(B)d、a、c;
(C)a、c、b;
(D)b、d、c。
7.某温度压力下,有大小相同的水滴、水泡和气泡,
其气相部分组成相同,见图。
它
们三者表面自由能大小为:
(A)Ga=Gc<
Gb;
(B)Ga=Gb>
Gc;
(C)Ga<
Gb<
(D)Ga=Gb=Gc。
8.已知20℃时水~空气的界面张力为×
10-2N·
m-1,当在20℃和pө下可逆
地增加水的表面积4cm2,则系统的ΔG为:
(A)×
10-5J;
(B)×
10-1J;
(C)×
(D)×
10-1J。
9.对处于平衡状态的液体,下列叙述不正确的是:
(A)凸液面内部分子所受压力大于外部压力;
(B)凹液面内部分子所受压力小于外部压力;
(C)水平液面内部分子所受压力大于外部压力;
(D)水平液面内部分子所受压力等于外部压力。
10.当液体的表面积增大时,那么不正确的是:
(A)ΔGS>
0;
(B)ΔHS>
(C)ΔSS>
(D)Qr<
0。
11.弯曲液面下的附加压力与表面张力的联系与区别在于:
(A)产生的原因与方向相同,而大小不同;
(B)作用点相同,而方向和大小不同;
(C)产生的原因相同,而方向不同;
(D)作用点相同,而产生的原因不同。
12.在一个密闭的容器中,有大小不同的两个水珠,长期放置后,会发生:
(A)大水珠变大,小水珠变小;
(B)大水珠变大,小水珠变大;
(C)大水珠变小,小水珠变大;
(D)大水珠、小水珠均变小。
13.开尔文方程RTln(p/p0)=2γ·
M/(ρ·
r)不能应用下列哪个体系:
(A)空气中分散有r=10-5cm的水珠体系;
(B)水中分散有r=10-6cm的油滴体系;
(C)水中分散有r=10-5cm的微晶体系;
(D)水中分散有r=10-8cm的气泡体系。
14.微小固体颗粒在水中的溶解度应:
(A)与颗粒大小成正比;
(B)与颗粒大小无关;
(C)随表面张力增大而增大;
(D)与固体密度成正比。
15.下列摩尔浓度相同的各物质的稀水溶液中,哪一种溶液的表面发生负吸附:
(A)硫酸;
(B)己酸;
(C)硬脂酸;
(D)苯甲酸。
16.一根毛细管插入水中,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:
(A)等于h;
(B)大于h;
(C)小于h;
(D)无法确定。
17.某溶液表面张力σ与溶质浓度c的关系式:
σ0-σ=A+Blnc,式中σ0为纯溶剂
的表面张力,A、B为常数.则表面超量为:
(A)Γ=c/RT(∂σ/∂c)T;
(B)Γ=B/RT;
(C)Γ=-B/RT;
(D)Γ=Bc/RT。
18.用同一支滴管分别滴取纯水与下列物质的水稀溶液,都是取得1cm3,哪一种液
体所需液滴数最少?
(A)纯水;
(B)NaOH水溶液;
(C)正丁醇水溶液;
(D)苯磺酸钠水溶液。
19.涉及溶液表面吸附的说法中正确的是:
(A)溶液表面发生吸附后表面自由能增加;
(B)溶液的表面张力一定小于溶剂的表面张力;
(C)定温下,表面张力不随浓度变化时,浓度增大,吸附量不变;
(D)饱和溶液的表面不会发生吸附现象。
20.某温度时,对十二烷基苯磺酸钠的γ~c曲线如图所示,
由图说明烃基为直链时比带有支链时表面活性剂的:
(A)效率高,有效值小;
(B)效率低,有效值大;
(C)效率高,有效值大;
(D)效率低,有效值小。
21.随着溶质的浓度增大,水溶液表面张力降低,其是原因为:
(A)溶质分子与水分子的亲和力小于水分子之间的亲和力;
(B)溶质分子与水分子的亲和力大于水分子之间的亲和力;
(C)溶质分子之间的亲和力小于水分子之间的亲和力;
(D)溶质分子之间的亲和力大于水分子之间的亲和力。
22.25℃时,乙醇水溶液的表面张力与浓度的关系为:
σ(N·
m-1)=-5×
10-4c(mol·
dm-3)+2×
10-4c2(mol·
dm-3)。
若要使表面吸附为
正吸附,则要求浓度c(mol·
dm-3)应该:
(A)c>
;
(B)c<
(C)c>
(D)c<
。
23.胶束的出现标志着表面活性剂的:
(A)表面活性剂降低表面张力的能力下降;
(B)溶解已达到饱和;
(C)分子间作用超过它与溶剂的作用;
(D)分子远未排满溶液表面。
24.在空间轨道站中,飘浮着一个足够大的水滴,当用一内壁干净,外壁油污的毛细
管接触水滴时:
(A)水不进入毛细管;
(B)水进入毛细管并达到一定高度;
(C)水进入直到毛细管另一端;
(D)水部分进入并从另一端出来,形成两端有水球。
25.如图所示,一支玻璃毛细管插入水中,有一段水柱,
水柱内b处的压力pb为:
(A)pb=p0;
(B)pb=p0+ρgh;
(C)pb=p0-ρgh;
(D)pb=ρgh。
26.水对玻璃润湿,汞对玻璃不润湿,将一玻璃毛细管分别插
入水和汞中,下列叙述不正确的是:
(A)管内水面为凹球面;
(B)管内汞面为凸球面;
(C)管内水面高于管外水面;
(D)管内汞面与管外汞面一致。
27.如图所示,a、b、c为内径相同的玻璃毛细管。
a中水柱升高至h,b中间有扩
大部分,d为内径相同的石蜡毛细管(水不润湿石蜡),则下列叙述不正确的是:
(A)b管中水柱自动升至h’,若将水吸至高于h,去掉吸
力,水面保持在h;
(B)c管中水柱自动升至h˝并向下滴水;
(C)c管中水柱自动升至h˝,不向下滴水;
(D)d管中水面低于槽中水平面。
28.矿石浮游选矿法的原理是根据表面活性剂的:
(A)乳化作用;
(B)增溶作用;
(C)去污作用;
(D)润湿作用。
29.有机液体与水形成W/O型还是O/W型乳状液与乳化剂的HLB值有关,一般是:
(A)HLB值大,易形成W/O型;
(B)HLB值小,易形成O/W型;
(C)HLB值大,易形成O/W型;
(D)HLB值小,不易形成W/O型。
30.下列叙述不正确的是:
(A)农药中加入润湿剂可使σ(l-g)和σ(l-s)减小,药液在植物表面易于铺展;
(B)防水布上涂表面活性剂使σ(s-g)减小,水珠在其上不易铺展;
(C)泡沫浮选法中捕集剂极性基吸附在矿石表面,非极性基向外被吸附在泡沫上;
(D)起泡剂的主要作用是增大液体表面张力。
31.对于增溶作用,下列叙述不正确的是:
(A)增溶作用使被溶物质化学势降低;
(B)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;
(C)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;
(D)增溶作用发生在有大量胶束形成的离子型表面活性剂溶液中。
32.多孔固体表面易吸附水蒸气,而不易吸附氧气、氮气,主要原因是:
(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。
三、多选题:
1.某液体在一定温度下,由微小液滴聚集成大液滴时,该体系发生了:
(A)表面自由能降低;
(B)表面积增大;
(C)蒸气压降低;
(D)体积增大;
(E)表面张力升高。
2.弯曲液面所产生的附加压力:
(A)一定等于零;
(B)一定不等于零;
(C)一定大于零;
(D)一定小于零;
(E)可正,可负,可不等于零。
3.能润湿玻璃毛细管的液体,在一定温度下,若在管内蒸气压为pr,在大玻璃烧杯中
蒸气压为p0,弯曲液面附加压力Δp。
则下面正确关系是:
(A)pr<
p0,Δp>
(B)pr<
p0,Δp<
(C)pr=p0,Δp=0;
(D)pr>
(E)pr>
0。
4.过饱和溶液所以能形成,其因为是:
(A)它是热力学稳定体系;
(B)大颗粒溶解度较大;
(C)它的分散程度低;
(D)微小颗粒的化学势较大;
(E)小颗粒溶解度较大。
5.表面活性剂的效率愈高,则溶液表面过剩吸附量对溶液浓度的比值(Γ/c):
(A)大于零,愈正;
(B)小于零,愈负;
(C)与温度关系愈小;
(D)与表面活性剂浓度关系愈小;
(E)表面张力随浓度变化率愈负。
6.若测得某溶液表面张力σ与浓度c关系为:
σ=a+blnc(一定温度下,a、b均
为常数)。
当发生正吸附时:
(A)a>
0,(∂σ/∂c)T大于零;
(B)a<
0,b>
(C)a>
0,b<
(D)a>
0,(∂σ/∂lnc)T小于零;
(E)a<
0,(∂σ/∂c)T大于零。
7.溶有表面活性剂的水溶液,下列表述不正确的:
(A)表面产生负吸附;
(B)能形成胶束;
(C)它能在表面定向排列降低表面能;
(D)使溶液的表面张力显著降低;
(E)表面浓度低于其本体浓度。
8.将一玻璃毛细管插入水银槽中,则毛细管中水银面:
(A)比槽中水银面高;
(B)比槽中水银面低;
(C)与槽中水银面一样高;
(D)管内水银面为凹面;
(E)管内水银面为凸面。
9.对于一般液体,下列泡沫的起泡剂的作用描述不正确的是:
(A)降低气-液界面的张力;
(B)能破坏不溶解的气体产生的泡沫;
(C)能产生有一定机械强度有弹性的液膜;
(D)能增加局部气-液界面的张力;
(E)有适当的表面粘度,以免膜中液体流走。
10.当在两玻璃板间放一滴水后,比不放水前这两块玻璃:
(A)容易分开;
(B)分开困难;
(C)与不放水差不多;
(D)推动(滑动)较难;
(E)推动(滑动)较易。
四、计算及证明题:
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
第十二章表面现象练习题答案
一、思考题答案:
1.错,表面张力产生的原因是表面层的分子与内部的分子受力情况不一样,与表面
增大无关。
2.对。
由于温度升高,分子运动加快,分子之间吸引力减弱,表面张力下降。
3.错,二者概念不同,一个标量,一个是矢量,单位也不同,但是两者有联系,量
纲相同,数值大小相同。
4.对,恒温、恒压,ΔG<
0是自发过程。
5.错,新生成的微小液滴有很大的比表面积,因而有很高的表面吉布斯自由能。
6.错,液体在毛细管内上升或下降决定于液体能否润湿毛细管壁。
7.错。
多分子层吸附只能是物理吸附是对的,单分子层吸附只能是化学吸附是错误的,
也可以是物理吸附。
8.错。
物理吸附吸附速度快,很容易达到平衡。
9.错,达到饱和吸附时,不一定达到饱和浓度。
10.错,溶质在表面层的浓度也可以低于它在内部的浓度,例如负吸附。
11.错,能够显著降低溶液表面张力的物质才称为表面活性物质,具有双亲基团结构。
二、单选题答案:
1.D;
2.A;
3.D;
4.C;
5.B;
6.A;
7.A;
8.A;
9.C;
;
说明:
1、比表面自由能与表面张力量纲相同,单位不同,数值相同。
选(D)。
2、表面张力的方向在液面的切面上,指向液面收缩的方向,不是与液面垂直。
选(A)
3、比表面自由能和表面张力的物理意义不同,量纲相同单位不同;
前者是标量,后者是
矢量。
4、,毛细管中的水上升的高度与表面张力成正比。
而表面张力受温度影响,
温度升高,表面张力减少,75℃水的表面张力小于25℃水。
选(C)。
5、严格来说,纯水的表面张力是指液态水与水蒸气共存时的界面张力,而实际中通常是
指液态水与饱和了水蒸气的空气界面张力。
6、d点在临界状态以上,气液成为一相,没有相界面张力。
a点存在l-s一种表面张力,
c点存在g-l一种界面张力。
b点三相共存,有g-l、l-s、g-s三种界面张力。
7、表面自由能大小与比表面自由能和表面积有关,在比表面自由能(表面张力)一样
条件下,与表面积成正比。
由于气水泡有前后两个表面,它的表面积最大。
8、
9、水平液面不产生附加压力,水平液面内部分子所受压力等于外部压力。
10、表面积增大时,,。
11、附加压力与表面张力产生的原因相同,都有分子之间作用力引起的,但两者的作用
点不同,方向不同,大小不同。
12、水珠半径越小,饱和蒸气压越大,气体化学势也越大。
在一个密闭的容器的上方水的
蒸气压,对于小水珠没有达到饱和,还要气化,而对于大水珠已经达到饱和,蒸气要
凝聚,因此大水珠变大,小水珠变小。
13、开尔文方程适用于小液珠或小晶体,是凸面粒子,不适用水中小气泡(凹面)。
14、,溶解度反比于颗粒半径和固体密度,正比于表面张力,随表面张力增大,溶解度也增大。
15、非表面活性物质,无机物硫酸水溶液的表面发生负吸附。
16、加入的NaCl,是非表面活性物质,表面张力增加,这时毛细管中液面高度上升。
17、。
18、滴管滴取液体时,外压力相同,表面张力越大的,滴管向下滴液时,液滴就大,即
半径R越大,滴1cm3液所需也滴数少。
19、溶液表面发生吸附后表面自由能降低而不是增加;
溶液的表面张力可以大于溶剂的表
面张力;
定温下,表面张力不随浓度变化时,说明已经达到饱和吸附,浓度再增大,
吸附量也不变是正确的;
饱和溶液的表面会发生吸附。
20、直链烃基,只需要少量就可以使表面张力降低到极小。
所以直链的效率高,有效值小。
21、水溶液表面张力降低,说明溶质是表面活性物质,是有机物类的两亲分子,因此溶质分子
与水分子的亲和力小于水分子之间的亲和力。
22、,,。
23、胶束出现说明溶液表面吸附已经达到饱和,溶液的表面已经铺满单分子层。
表面活性
剂降低表面张力的能力下降,表面活性剂不能再很快降低表面张力降。
24、由于水能润湿毛细管,接触角小于90°
,水滴进入毛细管。
又因为在空间轨道站,
没有重力与附加压力平衡,水滴一直进入毛细管,直到另一端。
25、在同一个水平面上,压力相等,pb=p0;
b点液柱产生的静压强与凹面的附加压强对
消了。
26、汞不能润湿毛细管,在管内形成凸面,管内汞面比管外汞面低。
27、水润湿毛细管,毛细管只能形成凹液面。
在c管的上头末端,水仍然是凹面,不可能
形成凸面相下滴水。
28、浮游选矿法的原理是根据表面活性剂的润湿作用,表面活性剂把矿石小粒子包围起来,
起泡后浮起来。
29、HLB值大,亲水性强,容易形成水包油型(O/W)的乳状液。
30、起泡剂的作用是减小液体表面张力,而不是增大液体表面张力。
31、增溶是溶物质进入胶束内部或吸附在胶束表面上,溶质是“整团”溶解的,游离在溶
剂中的溶质浓度并没有改变多少,因此溶剂的依数性变化很小。
32、水蒸气的凝聚温度比O2、N2高,在相同温度下,水蒸气的饱和蒸气压较高,容易
被吸附,吸附量大。
三、多选题答案:
1.AC;
2.BE;
3.B;
4.DE;
5.AE;
6.CD;
7.AE;
8.BE;
9.BD;
10.BE。
1、液滴聚集成大液滴时,表面积减小,但整个体系的体积不变,表面自由能降低。
半
径变大,由Kelvin方程,蒸气压变小。
温度不变,表面张力也不变。
2、弯曲液面一定会产生附加压力,附加压力一定等于零,凸面附加压力是正的,凹面
附加压力是负的。
3、毛细管内,形成凹液面,则曲率半径越小,蒸气压也越小,pr<
p0。
凹面,Δp<
0。
4、过饱和是亚稳态,热力学不稳定体系,因为微小颗粒的饱和蒸气压大,相应化学势
大于大颗粒,同时小颗粒的溶解度又高。
导致微小颗粒难以从饱和溶液中析出,从
而形成了过饱和溶液。
5、表面活性剂效率越高,很小的浓度就很快降低溶液的表面张力,即(∂σ/∂c)T越负,
,越正。
6、,,发生正吸附,
,所以。
又,表面张力σ是>0的,则
7、溶有表面活性剂的水溶液,表面产生正吸附。
表面层浓度高于其本体浓度。
8、汞不能润湿玻璃毛细管,在管内形成凸面,并且比槽内水银面低。
9、起泡剂的作用是降低气-液界面的张力,能产生有一定机械强度有弹性的液膜,增
加表面粘度,以免膜中液体流走,它不是破坏不溶解的气体产生的泡沫,也和能增
加气-液界面的张力。
10、在两玻璃板间放一滴水,水在板间形成凹液面,使液体内部压力小于液面压力。
相当
于大气压将两玻璃板压紧,所以分开困难。
但因为附加压力方向平行于玻璃板,所以
动较容易。
四、计算及证明题答案:
1.解:
液面是凹面,r<
0,Δp<
0,p'
<
p0
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=×
10-4m,ρ=0.98g/cm3
=980kg·
m-3,g=9.8m·
s-2
cosθ=cos30°
=,h=2.19cm=×
10-2m
∴σ=×
10-2×
980×
×
10-4/(2×
=×
10-3N·
m-1
2.解:
t=10℃,σ=-×
10)×
10-3=×
m-1
W'
=ΔG=σΔA=×
10-3×
5×
10-4=×
10-5J(环境做功为正)
∵(∂σ/∂T)A,p=-×
m-1·
K-1
∴Qr=TΔS=T[-ΔA(∂σ/∂T)A,p]=283×
10-4×
10-5J
3.解:
小气泡的附加压力ΔP=2σ/r=2×
×
10-6=56095Pa=
小气泡内的附加压力是负值,要使这样水沸腾,必须使小气泡内克服附加压力后的蒸
气压达到标准压力PӨ,也就是小气泡内压力为
Pr=PӨ+ΔP=+=kPa由克-克方程:
T2=即112.4℃
4.解:
σ=72-0.5c+0.2c2,(∂σ/∂c)A,p=(-+0.4c)×
10-3
(1)c=0.3M,
Γ1=-c/RT·
(∂σ/∂c)T,p=[-×
298)]·
(-+×
10-3
=×
10-8mol/m2c=0.5M,
Γ2=[-×
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/×
10-8)=1/Γ∞+1/Γ∞K·
1/
└1/×
解得,Γ∞=×
(3)A∞=1/Γ∞NA=1/×
10-8×
1023)
10-17m2(乙醇分子截面积)
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