胶体与界面化学试题及答案
1.什么是气凝胶？有哪些主要特点和用途？
当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量比固体含量少得多，或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外表呈固体状，这即为干凝胶，也称为气凝胶。气凝胶是一种固体物质形态，世界上密度最小的固体。气凝胶貌似“弱不禁风”，其实非常坚固耐用。它可以承受相当于自身质量几千倍的压力，在温度达到1200摄氏度时才会熔化。此外它的导热性和折射率也很低，绝缘能力比最好的玻璃纤维还要强39倍。
用途：（1）制作火星探险宇航服（2）防弹不怕被炸
（3）过滤与催化（4）隔音材料（5）日常生活用品
2.试述凝胶形成的基本条件？
①降低溶解度，使被分散的物质从溶液中以“胶体分散状态”析出。②析出
的质点即不沉降，也不能自由行动，而是构成骨架，在整个溶液中形成
连续的网状结构。
3.简述光学白度法测定去污力的过程。
将人工制备的污布放在盛有洗涤剂硬水的玻璃瓶中，瓶内还放有橡皮弹子，在机械转动下，人工污布受到擦洗。在规定温度下洗涤一定时间后，用白度计在一定波长下测定污染棉布试片洗涤前后的光谱反射率，并与空白对照。
4.试述洗涤剂的发展趋势。
液体洗涤剂近几年的新的发展趋势：(1)浓缩化(2)温和化、安全化(3)专业化(4)功能化(5)生态化: ①无磷化②表面活性剂生物降解③以氧代氯
5.简述干洗的原理
干洗是在有机溶剂中进行洗涤的方法，是利用溶剂的溶解力和表面活性剂的加溶能力去除织物表面的污垢。
6. 脂肪酶在洗涤剂中的主要作用是什么？
脂肪酶，人的皮脂污垢如衣领污垢中因含有甘油三脂肪酸酯而很难去除，在食品污垢中也含有甘油三脂肪酸酯类的憎水物质，脂肪酶能将这些污垢分解成甘油和脂肪酸。
7.在洗涤剂中作为柔和剂的SAA主要是什么物质？
用作柔和剂的表面活性剂主要是两性表面活性剂
8.用防水剂处理过的纤维为什么能防水？
织物防水原理：将纤维织物用防水剂进行处理，可使处理后的纤维不表面变为疏水性，防水织物由于表面的疏水性使织物与水之间的接触角θ>90°，在纤维与纤维间形成的“毛细管”中的液面成凸液面，凸液面的表面张力的合力产生的附加压力△P的方向指向液体内部因此有阻止水通过毛细管渗透下来的作用。
9.请举出几个润湿剂的应用实例。
（1）润温剂在农药中的应用。加入润湿剂后，药液在蜡质层上的润湿状况得到改善甚至可以在其上铺展。
（2）润湿剂在原油开采中的应用。溶有表面活性剂的水，称之为活性水，活性水中添加的表面活性剂主要是润湿剂。它具有较强的降低油—水界面张力和使润湿反转的能力
（3）润湿剂在原油集输中的应用。在稠油开采和输送中，加入含有润湿剂的水溶液，即能在油管、抽油杆和输油管道的内表面形成—层亲水表面，从而使
器壁对稠油的流动阻力降低，以利于稠油的开采和辅送。这种含润湿剂的水溶液即为润湿降阻
10．十八胺既防水又防油的道理。
由于十八胺的单分子膜其临界表面张力γc很低，使得水和油不能在其单分子膜上铺展
11．说明润湿剂在原油输送中的润湿降阻作用。
在稠油开采和输送中，加入含有润湿剂的水溶液，即能在油管、抽油杆和输油管道的内表面形成—层亲水表面，从而使器壁对稠油的流动阻力降低，以利于稠油的开采和辅送。这种含润湿剂的水溶液即为润湿降阻剂。
12.纯水为什么不能形成稳定的泡沫？
因为纯水产生的泡沫寿命大约0.5秒之内，瞬间存在，即消泡速度高于起泡速度，所以纯水中的只能出现单泡，因此不可能得到稳定的泡沫。
13.起泡剂与稳泡剂有什么不同？起泡与稳泡在概念上有何不同？
起泡性能好的物质称为起泡剂。具有低表面张力的阴离子表面活性剂一般都具有良好的起泡性，但生成的泡沫不一定有持久性。
稳泡剂：它们能在泡沫的液膜表面形成高粘度高弹性的表面膜，因此有很好的稳泡作用，
14.请举例说明泡沫有何用处和害处。
在日常生活中，含有较多泡沫的洗脸或洗澡产品比较容易去除皮脂。另外用泡沫洗车有一定的润滑作用，可以有效的抵抗在洗车过车中灰尘把车划伤，但泡沫的化学成分对车漆又有刺激性，放过来还是伤车漆的。
15.简述固体颗粒消泡机理。说明应用的场合和常用的物质。
固体颗粒作为消泡剂首要条件是固体颗粒必须是疏水性的。当疏水二氧化硅颗粒加入泡沫体系后，其表面与起泡剂和稳泡剂疏水链吸附，而亲水基伸入液膜的，这样二氧化硅的表面由原来的疏水表面变为了亲水表面，于是亲水的二氧化硅颗粒带着这些表面活性剂一起从液膜的表面进入了液膜的水相中。使液膜表面的表面活性剂浓度减低，从而全面的增加了泡沫的不稳定性因素，大幅地缩短了泡沫的“寿命”而导致泡沫的破坏。
16．简述泡沫灭火剂的灭火机理。
泡沫灭火剂的主要作用是起泡和灭火。由于泡沫中含有一定量的水分可起冷却作用，且在燃料的表面上覆盖一层泡沫层而使可燃气体与氧隔绝而起到灭火的目的。
17．简述金银粒子浮选法分离的基本原理。
它是利用泡沫来分离溶液中电解质离子的一种方法。以离子型表面活性剂作为起泡剂，它会以疏水的碳氢链伸入气泡的气体中而以其离子头伸入水相的吸附状态吸附于气—液界面上，使气泡的表面带有电荷，它与溶液中的反离子间存在静电引力，而且对不同的反离子静电引力也有差异。所以可以把溶液中的某些反离子吸附于泡沫上，然后随气泡升至液面成为泡沫而分离开。因为阳离子表面活性剂对[AuCl4]—阴离子的吸引力很强，因此利用这个方法可以使金和银两种贵金属得到很好的分离。
18.有一乳状液滴入蒸馏水，立即散开，可能为何种乳状液？
O／W型水包油型
19.固体粉末（如CaCO3和松香等）为什么可以作为乳化剂？CaCO3和松香可作为什么类型的乳状液的乳化剂？
当固体粉末同时被水和油润湿时，可以处于两相界面上时，才能起到乳化剂的作用。主要是形成了坚固的界面膜，保护了分散相的液滴，使其稳定。亲油性强的粉末乳化剂，应得外相为油的乳状液。反之亦然。
CaCO3 —— O/W型乳状液
松香——W/O型乳状液
20.原油是什么乳状液？乳化剂大致什么物质？破乳常用什么方法？
采出的原油是W／O型乳状液，必须破乳脱水后才能进炼油厂加工。
(1)合成表面活性剂
(2)高聚物乳化剂
(3)天然产物
(4)固体粉末
具有良好的表面活性，能降低表面张力，在乳状液外相中有较好的溶解能力；常用的破乳方法有：
温度变化
添加无机盐
电破乳
表面活性剂破乳
21.原油破乳剂有何特点？目前常用的物质是什么？
(1)能将原来的乳化剂从液滴界面上顶替出来，而自身又不能形成牢固的保护膜；
(2)能使原来作为乳化剂的固体粉末(如沥青质粒子或微晶石蜡)完全被原油或原油
中的水润湿，使固体粉末脱离界面进入润湿它的那一相，从而破坏了保护层；（3)破乳的物质是一种O（油）/W（水）型乳化剂
目前常用的是聚醚型表面活数剂——聚氧乙烯—聚氧丙烯的嵌段共聚物
22.粘度、界面电荷、液滴大小如何影响乳状液的稳定性？
乳状液的粘度
外相粘度大，乳状液教稳定。
界面电荷
乳状液中的液滴带电，有排斥力，提高了乳状液的稳定性。
液滴大小及其分布
液滴小，范围窄小，愈稳定。
23.试解释江河入海口处，沉积平原形成的原因。
河是淡水，在流动过程中会携带泥沙中的部分物质形成较为稳定的胶体溶液，并随着江河水一起流动。当江河水到达入海口时，海水中含有大量的电解质，根据DLVO理论，在胶团之间, 既存在着斥力势能, 又存在着吸力势能，胶体系统的相对稳定或聚沉取决于斥力势能和吸力势能的相对大小。加入电解质后，对溶胶体系内胶体粒的引力势能影响不大, 但会明显降低粒子间的斥力势能，从而降低带电溶胶的稳定性，因此泥沙在入海口沉降，形成平原。
胶体与界面化学复习题
一、选择题
1. 一个玻璃毛细管分别插入20℃和70℃的水中，则毛细管中的水在两不同温
度水中上升的高度（ C ）。
(A) 相同；(B) 无法确定；
(C) 20℃水中高于70℃水中；(D) 70℃水中高于20℃水中。
2. 下列叙述不正确的是（ D ）。
(A) 比表面自由能的物理意义是，在定温定压下，可逆地增加单位表面积引
起系统吉布斯自由能的增量；
(B) 表面张力的物理意义是，在相表面的切面上，垂直作用于表面上任意单
位长度功线的表面紧缩力；
(C) 比表面自由能与表面张力量纲相同，单位不同；
(D) 比表面自由能单位为J·m2，表面张力单位为N·m－1时，两者数值不同。
3.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 ）。
(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。
4. 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 ）。P95
(A) 等于h；(B) 大于h；(C) 小于h；(D) 无法确定。
5. 关于溶液表面吸附的说法中正确的是（C ）。
(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。
6. 对处于平衡状态的液体，下列叙述不正确的是（C ）。
(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。
7. 胶束的出现标志着表面活性剂的（ A ）。
(A) 降低表面张力的作用下降；(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。
8. 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（ D ）。
(A) 管内水面为凹球面；(B) 管内汞面为凸球面；
(C) 管内水面高于水平面；(D) 管内汞面与汞平面一致。
9. 对于增溶作用，下列叙述不正确的是（ C ）。
(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。
10. 通常称为表面活性剂的物质是指将其加入液体中后( D )。
(A) 能降低液体的表面张力(B) 能增大液体的表面张力
(C) 能显著增大液体的表面张力(D) 能显著降低液体的表面张力
11. 对于水平液面，其值为零的物理量是( C )。
(A) 表面自由能(B) 表面张力(C) 附加压力(D) 比表面能
12. 对于化学吸附，下面说法中不正确的是( D )
(A) 吸附是单分子层；(B) 吸附力来源于化学键力；
(C) 吸附热接近反应热；(D) 吸附速度较快，升高温度则降低反应速度。
13. 对于指定的液体，恒温条件下，有( A )。
(A) 液滴的半径越小，它的蒸气压越大；(B) 液滴的半径越小，它的蒸气压越小；
(C) 液滴的半径与蒸气压无关；(D) 蒸气压与液滴的半径成正比
14. 过量的KI与AgNO3混合制溶胶，其结构为[(AgI)m·n I－·(n－x)K+]x－·x K+，则胶
粒是指(C )。
(A) (AgI)m(B) (AgI)m·nI－
(C) [(AgI)m·nI－·(n－x)K+] x－(D) [(AgI)m·nI－·(n－x)K+]x－·xK+
15. 在装有部分液体的毛细管中，如图，当在右端加热时，液体移动的方向是( B )。
(A) 左移(B) 右移
(C) 不动；(D) 不一定
16. 化学吸附的吸附力是（ A ）。
(A) 化学键力；(B) 范德华力；(C) 库仑力；（D）范德华力+库仑力。
17. 气体在固体表面上吸附的吸附等温线可分为( D )。
(A) 两类；(B) 三类；(C) 四类；(D) 五类。
18. 溶胶的基本特性之一是( C )。
(A) 热力学上和动力学上皆属于稳定体系；(B) 热力学上和动力学上皆属不稳定体系；
(C) 热力学上不稳定而动力学上稳定体系；(D) 热力学上稳定而动力学上不稳定体系。
19. 大分子溶液和普通小分子非电解质溶液的主要区分是大分子溶液( C )
(A) 渗透压大；(B) 丁铎尔效应显著；(C) 不能透过半透膜；(D) 对电解质敏感。
20. 对由各种方法制备的溶胶进行半透膜渗析或电渗析的目的是(C )。
(A) 除去杂质，提高纯度；(B)除去小胶粒，提高均匀性；
(C) 除去过多的电解质离子，提高稳定性；(D)除去过多的溶剂，提高浓度。
21. 有关超显微镜的下列说法中，不正确的是( C )。
(A) 可以观察离子的布朗运动；(B) 可以配合电泳仪，测定粒子的电泳速度；
(C) 可以直接看到粒子的形状与大小；(D)观察到的粒子仅是粒子对光散射闪烁的光点。
22. 以下说法中正确的是（ C ）。
(A) 溶胶在热力学和动力学上都是稳定系统；
(B) 溶胶与真溶液一样是均相系统；
(C) 能产生丁达尔效应的分散系统是溶胶；
(D) 通过超显微镜能看到胶体粒子的形状和大小。
23. 下列各性质中不属于溶胶动力学性质的是( C )。
(A) 布郎运动(B) 扩散(C) 电泳(D) 沉降平衡
24. 用NH4VO3 和浓盐酸作用，可制得棕色V2O5溶胶，其胶团结构是（ D ）。
[(V2O5)m·n VO3－·(n－x)NH4+]x－·x NH4+，下面各电解质对此溶胶的聚沉能力次序是：
(A) MgSO4 > AlCl3 > K3Fe(CN)6 ；(B) K3Fe(CN)6 > MgSO4 > AlCl3；
(C) K3Fe(CN)6 > AlCl3 > MgSO4 ；(D) AlCl3 > MgSO4 > K3Fe(CN)6（与胶粒电性相反的离子化合价越大聚沉能力越强）。
25.对于胶团[(AgBr)m•n Ag+•(n-x)NO3-]x+•xNO3-,下列说法中不正确的是（B ）
A. 胶核是(AgBr)m
B. m＝n＋x
C. 胶粒是[(AgBr)m•nAg+•(n-x)NO3-]x+
D. 在电场中胶粒向负极移动
26.对于As2S3（负溶胶），聚沉能力最大的是( C )
A. K2SO4
B. CaCl2
C. AlCl3
D. Na3PO4
27. 物质间发生物理吸附时的作用力是( D )
A. 共价键
B. 离子键
C. 氢键
D. 范德华力
28．对于物理吸附和化学吸附的关系，以下描述正确的是( C )
A. 即使改变条件，物理吸附和化学吸附也不能相互转化
B. Langmuir吸附等温式只适用于物理吸附
C. 在适当温度下，任何气体都可在任何固体表面上发生物理吸附
D. 升高温度对物理吸附和化学吸附都有利
29.物理吸附和化学吸附的共同特点是( D )
A. 有选择性
B. 热效应大
C. 单分子吸附
D. 都能达到吸附平衡
江、河水中含的泥沙悬浮物在出海口附近都会沉淀下来，原因有多种，其中与胶体化学有关的是（B ）
（A）乳化作用（B）电解质聚沉作用（C）溶胶互沉作用（D）破乳作用
30. 雾属于分散体系，其分散介质是（A ）
（A）气体；（B）液体；（C）固体；（D）气体或固体。
二、判断题
1、溶胶是均相系统，在热力学上是稳定的。（×）
2、长时间渗析，有利于溶胶的净化与稳定。（×）
3、有无丁达尔(Tyndall)效应是溶胶和分子分散系统的主要区别之一。（√）
4、在外加直流电场中，碘化银正溶胶向负电极移动，而其扩散层向正电极移动。（√）
5、新生成的Fe(OH)3沉淀中加入少量稀FeCl3溶液，会溶解，再加入一定量的
硫酸盐溶液则又会沉淀。（√）先形成胶体，再在加入电解质后聚沉
6、丁达尔效应是溶胶粒子对入射光的折射作用引起的。（×）
7、胶束溶液是高度分散的均相的热力学稳定系统。（√）
8、胶体粒子的扩散过程和布朗运动本质上都是粒子的热运动而发生的宏观上的
定向迁移现象。（√）
9、在溶胶中加入电解质对电泳没有影响。（×）
10、由于大分子溶液是真溶液，是均相的热力学稳定系统，所以无丁达尔效应。（×）
11、物理吸附的吸附力来源于范德华力，其吸附一般不具有选择性。（√）
12、微小晶体与普通晶体相比，微小晶体的溶解度较小。（×）大
13、物质的表面张力与表面积的大小有关。（×）物质本性、温度、压力、溶质
14、表面活性剂不能改变表面润湿性。（×）
15、溶胶中胶粒的布郎运动就是本身热运动的反映。（×）溶剂热运动
16、乳状液、泡沫、悬浮液和憎液溶胶均属多相的聚结不稳定系统。（√）
三、填空题
1. 球滴的半径越小，饱和蒸气压越（大），溶液中的气泡半径越小，气泡内液体的饱和蒸气压越（小）。球滴为凸液面，气泡为凹液面
2. 憎液固体，其表面不能为液体所润湿，其相应的接触角（θ > 90º）。
3. 相同温度下，同一液体，随表面曲率半径不同具有不同的饱和蒸气压，若以P 平、P凹、P凸分别代表平面、凹面和凸面液体上的饱和蒸气压，则三者的关系为P凸＞P平＞P凹。
4. 加入表面活性剂，使液体的表面张力降低，表面层表面活性剂的浓度一定大于它在体相中的浓度。
5.润湿液体在毛细管中上升的高度与毛细管内径成反比关系，与液体的表面张力成正比关系。
6. 温度上升时，纯液体的表面张力减小。
7. 使溶胶聚沉所需电解质最低浓度，称为电解质对溶胶的聚沉值。
8. 表面活性剂在结构上的特点是同时具有亲水基和亲油基。
9. 液面是弯曲时，表面张力的方向与液面相切。
四、简答题
1．在滴管内的液体为什么必须给橡胶帽加压时液体才能滴出，并呈球形？
答：因在滴管下端的液面呈凹形，即液面的附加力是向上的，液体不易从滴管滴出。若要使液滴从管端滴下，必须在橡胶帽加以压力，使这压力大于附加压力，
此压力通过液柱而传至管下端液面而超过凹形表面的附加压力，使凹形表面变成凸形表面，最终使液滴滴下。刚滴下的一瞬间，液滴不成球形，上端呈尖形，这时液面各部位的曲率半径都不一样，不同部位的曲面上所产生附加压力也不同，这种不平衡的压力迫使液滴自动调整成球形，使液滴具有最小的表面积以降低能量。
2．自然界中为什么气泡、小液滴都呈球形？
答：液膜和液体表面都具有表面自由能，表面自由能越低，系统越稳定，所以为了降低表面自由能，液体表面都有自动收缩的趋势。而球形是相同体积的物体具有表面积最小的一种形式，所以气泡和小液滴都呈球形。
3．人工降雨的原理是什么？
答：高空中如果没有灰尘，水蒸汽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汽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，小水滴难形成。若在空气中撒入凝结中心，使凝聚水滴的初始曲率半径加大，其相应的饱和蒸汽压可变小，因此蒸汽会迅速凝结成水。
4．在进行蒸馏实验时要在蒸馏烧瓶中加些碎磁片或沸石以防止暴沸，道理何在？答：若无碎磁片或沸石，液体内部不易形成新相(气相)，因形成新相的刹那，该新气泡相的凹形表面的曲率很小，则根据开尔文公式，该微小气泡便自发消失，因此体系便不能在正常情况下沸腾，便会升高温度形成局部过热的亚稳定状态导
至暴沸。如果在液体内加上沸石，则在沸石表面的尖端有较大的凸端，此处p r(气泡内压强)>>p*(液体饱和蒸气压)，因而容易沸腾，并且沸石内部吸附的空气，也因受热而脱附，成为形成气泡气核，又因沸石与瓶底紧密相接，而成为局部过热处，两者相接处的液膜在瞬间过热，p r＞p*，便成为微泡，使沸石跳动，结果便成为一新气泡上升。
5．用三通活塞，在玻璃管的两端吹两个大小不等的肥皂泡，当将两个肥皂泡相通时，两个泡的大小有何变化?
答：小泡变小，大泡变大，直到两边曲率半径相等时。这是因为肥皂泡是曲面，表面上有附加压力，这个压力指向曲面圆心。根据拉普拉斯公式，曲率半径越小，附加压力越大。小泡受的附加压力比大泡大，则内部的平衡压力也比大泡大。当活塞打开后，小泡中部分空气向大泡转移，所以小泡变小，大泡变大，直到两边曲率半径相等。
6．如果在一杯含有极微小蔗糖晶粒的蔗糖饱和溶液中，投入一块较大的蔗糖晶体，在恒温密闭的条件下，放置一段时间，这时该溶液有何变化？
答：任何物质的饱和溶液，当其中存在着大小不同的被溶解物质晶态物质时，实际上这些大小不同的同种晶态物质的溶解度是不同的，晶粒越小越微，其溶解度越大。因此，将这饱和溶液长期放置后，微晶、小晶体便逐渐消失，而大块晶体却逐渐增大。
7．为什么水在玻璃管中呈凹形夜面，而水银则呈凸形？
答：因水与玻璃的接触小于90°，水的表面的附加压力为负值，这样就使水在玻璃管中呈凹面。而水银与玻璃的接触为大于90°，水银表面的附加力为正值，因而水银在玻璃管内呈凸形液面。
8．为什么喷洒农药时要在农药中加表面活性剂？
答：植物有自身保护功能，在叶子表面有蜡质物而不被雨水润湿，可防止茎叶折断。若农药是普通水溶液，喷在植物上不能润湿叶子，即接触角大于90°，成水滴淌下，达不到杀虫效果；加表面活性剂后，使农药表面张力下降，接触角小于90°，能润湿叶子，提高杀虫效果。所以有的农药在制备时就加了表面活性剂，制成乳剂，可很好地润湿植物的茎叶。
五、主观题
写出由FeCl3水解得到Fe(OH)3胶团的结构。物质量浓度相同的NaCl、MgCl2、MgSO4、Na2SO4各溶液对Fe(OH)3溶胶聚沉能力强弱的次序如何？
答：氢氧化铁固体微粒表面易吸附溶液中的FeO＋离子而带正电，Cl－则为反粒子，则胶团结构为｛［Fe（OH）３］ｍ·ｎFeO＋（n－x）Cl－｝ｘ＋·xCl－
对溶胶起聚沉作用的主要是与胶粒带的电荷符号相反的离子，该离子的价数越高沉聚能力越强。对于同电性离子，通常价数越高沉聚能力越弱，由此可以判断沉聚能力的强弱大致为：Na２SO４＞MgSO４＞MgCl２＞NaCl
界面与胶体化学复习题及答案
习题1 1. 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有： (A)表面能 (B)表面张力 (C)比表面 (D)液面下的附加压力 2.在下图的毛细管内装入普通不润湿性液体，当将毛细管右端用冰块冷却时，管 内液体将： (A)向左移动 (B)向右移动 (C)不移动 (D)左右来回移动 3.在298 K下，将液体水分散成小液滴，其热力学能： (A) 增加 (B)降低 (C) 不变 (D)无法判定 4.在相同温度下，固体冰和液体水的表面张力哪个大? (A)冰的大 (B)水的大 (C)一样大 (D)无法比较 5.在临界温度时，纯液体的表面张力 (A) 大于零 (B)小于零 (C)等于零 (D)无法确定 6.在 298 K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液在毛细管中上升1.0×10-2m，若用相同的毛细管来测 B液，设接触角相等， B液将会升高： (A) 2×10-2m (B) 1/2×10-2m (C) 1/4×10-2m (D) 4.0×10-2m 7.下列说法中不正确的是： (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 8.微小晶体与普通晶体相比较，哪一种性质不正确？ (A)微小晶体的饱和蒸气压大
(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 9.在空间轨道上运行的宇宙飞船中，漂浮着一个足够大的水滴，当用一根内壁干净、外壁油污的玻璃毛细管接触水滴时，将会出现： (A)水并不进入毛细管 (B)水进入毛细管并达到管内一定高度 (C)水进入毛细管并达到管的另一端 (D)水进入毛细管并从另一端滴出 10.同外压恒温下，微小液滴的蒸气压比平面液体的蒸气压： (A) 大 (B) 一样 (C) 小 (D) 不定 11.用同一支滴管滴下水的滴数和滴相同体积苯的滴数哪个多? (A)水的多 (B)苯的多 (C)一样多 (D)随温度而改变 12. 25℃时，一稀的肥皂液的表面张力为0.0232 N·m-1，一个长短半轴分别为0.8 cm和0.3 cm的肥皂泡的附加压力为： (A) 5.8 Pa (B) 15.5 Pa (C) 18.4 Pa (D) 36.7 Pa 13.已知 293 K时，水-辛醇的界面张力为 0.009 N·m-1，水-汞的界面张力为 0.375 N·m-1，汞-辛醇的界面张力为 0.348 N·m-1，故可以断定： (A)辛醇不能在水－汞界面上铺展开 (B)辛醇可以在水－汞界面上铺展开 (C)辛醇可以溶在汞里面 (D)辛醇浮在水面上 14.在农药中通常都要加入一定量的表面活性物质,如烷基苯磺酸盐,其主要目的是： (A) 增加农药的杀虫药性 (B) 提高农药对植物表面的润湿能力 (C) 防止农药挥发 (D) 消除药液的泡沫 15.将半径相同的三根玻璃毛细管分别插入水、乙醇水溶液和NaCl水溶液中，三根毛细管中液面上升高度分别为h1，h2，h3，则： (A) h1＞h2＞h3 (B) h1＞h3＞h2 (C) h3＞h1＞h2 (D) h2＞h1＞h3
厦门大学界面与胶体化学基础思考题和练习题解答
思考题和练习题解答 思考题 1. 表面性质与相邻两体相的性质有关，但又与两体相性质有所不同。处于表面层的分子由于它们的受力情况与体相中分子的受力情况不相同，因此，表面层的分子总是具有较高的能量。此外，表面性质还与表面积密切相关。表面积越大，则表面能越高，表面越不稳定。这将导致表面层自发地减少表面能（减少表面积或表面吸附）。 药粉的药效比药丸快。因为药粉的比表面积比药丸大得多，表面能较高，活性高。 2. 将变成绷紧的圆环状。这是因为液膜被刺破后，细丝两边不同曲率的部分附加压力方向不同（均指向曲面的球心方向）。经附加压力的调整后，最后，线圈以规则的形状存在。 3．一个过程的自发与否是由过程的吉布斯自由能决定的。尽管表面扩展过程熵是增加的，但同时也是吸热的，因此，ΔH >0。可见，单凭熵增加无法判断过程的方向。 4．可根据0p T γ??? < ????判断之。 上管中，管内液面呈凹状，附加压力朝外，当温度升高，表面张力下降，附加压力降低。因此，当右端液体受热时，朝右附加压力小于朝左边的附加压力，液体朝左移动。 下管可同样分析，由于下管液面呈凸状，附加压力朝内。因此，液体移动方向与上管相反。 5．附加压力s p 与曲率半径r ，表面张力γ的关系为 s 2p r γ = 由于右边气泡比左边气泡大，因此，曲率半径大，附加压力小。当将两边连通后，则左泡变小，右泡变大，直到左、右两边曲率半径相同时，两边达平衡。 若活塞同时连通大气，则两气泡同时变小，但变化速率不同，左泡先消失，右泡后消失。 6．从图可见，不均匀毛细管的左端管径大，曲率半径大，附加压力小，因此液体两端附加压力不相等，液体向右端移动；直到两端附加压力相等为止。因此，平衡时，液体应处于右端细管半径均匀的位置。 7. B 8． 11 2gh r γ ρ= 222g h r γρ=
界面与胶体化学习题
二、填空题 1. 憎液溶胶在热力学上是 __________________________________________体系。 2. 用NH4VO3和浓HCl 作用，可制得稳定的V2O5溶胶，其胶团结 构是。 3. 研究大分子化合物溶液的方法与研究溶胶的方法有许多相似之 处，这是因为________________。 4. 可以根据超显微镜视野中光点亮度的强弱来估计胶粒的___________________；观察一个小体积范围内粒子数的变化情况来了解溶胶的__________________；根据闪光现象可以大致判断胶粒的_________。 5. 明矾净水的主要原理是溶胶的__________________作用。 6. 墨汁是一种胶体分散体系，在制作时，往往要加入一定量的阿拉 伯胶作稳定剂， 这主要是因 为。 7. 乳状液可分O/W型和W/O型。一般说来, 若乳化剂是憎水性的, 形 成的是_______型乳状液; 若乳化剂是亲水性的, 形成的是_________型乳状液。 8. 1909年，第一个人工合成的大分子化合物是 ______________________________。 9. 按照聚合反应机理来分，聚合物可分为____________聚合物和 ____________聚合物两类。 10. 根据凝胶中所含液体数量的多少，凝胶可分为_______________ 与______________两种。 三、问答题 1. 新制备的溶胶为什么要进行净化？在溶胶净化的方法中，何谓渗 析法？ 2. 分别说明憎液溶胶和大分子化合物溶液对外加电解质的敏感程度
和所发生的作用。 四、计算题 1. 某溶胶中粒子的平均直径为4.2 nm, 设其粘度和纯水相同, 为1×10-3 kg·m-1·s-1, 试计算： (1) 298 K时, 胶体的扩散系数D (2) 在1 s时间里, 由于布朗运动粒子沿x方向的平均位移(x) 2. 由电泳实验测得Sb2S3溶胶在电压为210 V，两极间距离为38.5 cm 时, 通电36 min12 s, 引起溶胶界面向正极移动3.2 cm, 已知介质介电常数为8.89×10-9 F·m-1, = 0.001 Pa·s, 计算此溶胶的电动电位。 3. 某蛋白质由5 mol 的A 和10 mol 的B 组成，A 的相对分子质量为30000， B 的相对分子质量为60000，试计算数均相对分子质量M n和质均相对分子质量M w。 4. 两个等体积的0.200 mol·dm-3 NaCl 水溶液被一半透膜隔开，将摩尔质量为5 5.0 kg·mol-1的大分子化合物Na6P 置于膜的左边，其浓度为0.050 kg·dm-3，试求膜平衡时两边Na+ 和Cl- 的浓度。
第06章--胶体和界面化学--习题及答案
第06章--胶体和界面化学--习题及答案第六章胶体和界面化学 P286 6-1298.2K时水在湿空气中的表面张力为71.97某10-3Nm-1,其表面张力温度系 数为-1.57某10-6Nm-1K-1；试求在恒温恒压下.系统体积不变时可逆增加2cm2的表面积时,该过程的热、功、ΔG及ΔS 解：ΔS=-TA,pΔA=3.14某10-10JK-1,Q=TΔS=9.36某10-8J W’=-σΔA=1.44某10-5J,ΔG=W’=1.44某10-5J 6-2有一完全浮在空气中的肥皂泡，若其直径2.0某10-3m，已知肥皂溶液表面 张力0.7Nm-1，则肥皂泡内所受的附加压力是多少解： Δp=4σ/r=2.8kPa 6-3303K时,乙醇的密度为780kgm-3;乙醇与其蒸气压平衡时的表面张力为 2.189某10-2Nm-1;试计算在内径为0.2mm的毛细管中它能上升的高度。解：h=2σ/(ρgr)=0.057m 6-4氧化铝瓷件上需要披银。当烧至1000℃时，液态银能否润湿氧化铝表面？ 已知1000℃时（g-Al2O3）(g-Ag)、(Ag-Al2O3)分别为1000某10- 3Nm-1,920某10-3Nm-1,1770某10-3Nm-1。
解：COSθ=[σ（g-Al2O3）-σ(Ag-Al2O3)]/σ(g-Ag)=- 0.837,θ=147度,不润湿。 6-520℃时水和汞的表面张力系数分别为7.28某10-2Nm-1,0.483Nm-1,汞-水界 面张力为0.375Nm-1，试判断水能否在汞的表面上铺展开来。解：σ（汞）>σ(水)+σ(汞-水),能铺展 6-6将正丁醇(Mr=74)蒸气骤冷至0℃,发现其过饱和度p某/p某0=4时能自动凝 结为液滴,若273K时正丁醇表面张力=0.0261Nm-1;密度ρ=1000kgm-3;试计算在此过饱和度所凝结成液滴的半径及液滴所含分子数。[1.23某10-9m,63] 解：r=[ρRTln(pr/p0)/(2σMr)]=1.23某10- 9m,N=4πr3ρNA/(3Mr)=636-7某晶体相对分子质量是80,在300K其密度为0.9kgdm;若晶体与溶液间界 -3 面张力为0.2Nm-1。微小晶体直径为0.1某10-6m，.则该小晶体溶解度是大块晶体溶解度的多少倍 解：RTln(cr/c0)=2σMr/(ρr)，ln(cr/c0)=0.285，cr/c0=1.33 6-819℃时丁酸水溶液的表面张力系数可以表示为=0+b1n(1+c/K′)，式 中0为水的表面张力系数、b、K′为常数，c为丁酸在水中的浓度。（1）试求该溶液中丁酸的表面超量Г与浓度c的关系。
界面与胶体化学复习题及答案
习题1 1、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有: (A)表面能 (B)表面张力 (C)比表面 (D)液面下的附加压力 2、在下图的毛细管内装入普通不润湿性液体,当将毛细管右端用冰块冷却时,管 内液体将: (A)向左移动 (B)向右移动 (C)不移动 (D)左右来回移动 3、在298 K下,将液体水分散成小液滴,其热力学能: (A) 增加 (B)降低 (C) 不变 (D)无法判定 4、在相同温度下,固体冰与液体水的表面张力哪个大? (A)冰的大 (B)水的大 (C)一样大 (D)无法比较 5、在临界温度时,纯液体的表面张力 (A) 大于零 (B)小于零 (C)等于零 (D)无法确定 6、在 298 K时,已知 A液的表面张力就是 B液的一半,其密度就是 B液的两倍。 如果A液在毛细管中上升1、0×10-2m,若用相同的毛细管来测 B液,设接触角相 等,B液将会升高: (A) 2×10-2m (B) 1/2×10-2m (C) 1/4×10-2m (D) 4、0×10-2m 7、下列说法中不正确的就是: (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 8、微小晶体与普通晶体相比较,哪一种性质不正确？ (A)微小晶体的饱与蒸气压大 (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 9、在空间轨道上运行的宇宙飞船中,漂浮着一个足够大的水滴,当用一根内壁干 净、外壁油污的玻璃毛细管接触水滴时,将会出现: (A)水并不进入毛细管 (B)水进入毛细管并达到管内一定高度
胶体及界面化学习题
（第八章）胶体及界面化学习题 1、有一完全浮在空气中的肥皂泡，若其直径2.0×10-3 m，已知肥皂溶液表面张力0.7Nm-1，则肥皂泡内所受的附加压力是多少? 2、303K时,乙醇的密度为780kg m-3;乙醇与其蒸气压平衡时的表面张力为2.189×10-2Nm-1;试计算在内径为0.2mm的毛细管中它能上升的高度。 3、氧化铝瓷件上需要披银。当烧至1000℃时，液态银能否润湿氧化铝表面？已知1000℃时σ（g-Al2O3）σ(g-Ag)、σ(Ag-Al2O3)分别为1000×10-3 N m-1,920×10-3 N m-1,1770×10-3 N m-1。 4、20℃时水和汞的表面张力系数分别为7.28×10-2N m-1,0.483N m-1,汞-水界面张力为0.375 N m-1，试判断水能否在汞的表面上铺展开来。 5、某晶体相对分子质量是80,在300K其密度为0.9kg dm-3;若晶体与溶液间界面张力为0.2Nm-1。微小晶体直径为0.1×10-6m，.则该小晶体溶解度是大块晶体溶解度的多少倍? 6、1.25℃时，将NaCl溶于1kg水中，形成溶液的体积V与NaCl物质的量n之间关系以下式表示：V(cm3)=1001.38+16.625n+1.7738n3/2+0.1194n2，试计算1mol kg-1NaCl溶液中H2O及NaCl的偏摩尔体积。 7、在15℃，O p下某酒窖中存有104dm3的酒，w(乙醇)= 96%。今欲加水调制为w(乙醇) = 56%的酒。试计算：(1)应加水多少dm3? (2) 能得到多少dm3w(乙醇) = 56%的酒?已知：15℃, O p -3 56.58 8、在40℃时，将1.0 mol C2H5Br和2.0 mol C2H5I的混合物(均为液体)放在真空容器中，假设其为理想混合物，且p*(C 2H5Br) =107.0 kPa , p*(C2H5I)=33.6 kPa (1)起始气相的压力和组成(气相体积不大，可忽略由蒸发所引起的溶液组成的变化)； (2)若此容器有一可移动的活塞，可让液相在此温度下尽量蒸发。当只剩下最后一滴液体 时，此液体混合物的组成和蒸气压为若干? 9、在25℃，O p时把苯(组分1)和甲苯(组分2)混合成理想液态混合物，求1摩尔C6H6从x1=0.8(I 态)稀释到x1=0.6(Ⅱ态)这一过程中ΔG 10、20℃时溶液A的组成为1NH3·8H2O，其蒸气压为1.07×104Pa，溶液B的组成为1NH3·21H2O，其蒸气压为3.60×103Pa (1)从大量的A中转移1molNH3到大量的B中，求ΔG (2)在20℃时，若将压力为O p的1molNH3(g)溶解在大量的溶液B中，求ΔG
胶体界面现象问题答案修改版
?胶体界面现象问题答案 1.为什么自然界中液滴、气泡总是圆形的为什么气泡比液滴更容易破裂?同样体 积的水,以球形的表面积为最小,亦即在同样条件下,球形水滴其表面吉布斯自由能相对为最小。气泡同理。半径极小的气泡内的饱和蒸气压远小于外压,因此在外压的挤压下,小气泡更容易破裂。 2.毛细凝结现象为什么会产生?根据Kelvin公式RTln(pr/po)=2Vγ/r, 曲率半径极小 的凹液面蒸气压降低,低于正常饱和蒸气压,即可以在孔性固体毛细孔中的凹液面上凝结。因毛细管曲率半径极小,所以会产生毛细凝结现象。 3.天空为什么会下雨人工降雨依据什么原理向高空抛撒粉剂为什么能人工降雨 天上的雨来自空中的云,空中的云其实就是水的气溶胶,它来自地面的水汽蒸发。当 水蒸气压大于水的饱和蒸汽压，云中水滴增大，达到一定程度,也就是不能被上升 的气流顶托住的时候,水滴（冰滴、雪花）就会落到地面上,即是我们所见的雨、雹、雪。 ?只有过饱和水蒸气的云才能实施人工增雨。雾状小水滴的半径很小，根据开尔文公式，由于小水滴的饱和蒸气压p r*大于水的饱和蒸汽压，水滴难以长大，可以添加碘化银、干冰，增大粒径（干冰还降低温度），降低p r* ，使水滴凝结。 ?实施人工隆雨时就是向空中撒入凝结核心，使最初的小水滴的曲率半径加大，这时小水滴的饱和蒸气压小于高空中的蒸气压，从而形成降雨。 4.为什么会产生液体过热现象加入沸石为什么能消除过热现象 ?液体中的小气泡，r <0, p r* √3．20℃及l atm下，把半径r 1 =lmm的水滴分散为半径r2 = 10-3mm的水滴，问环境至少需作功多少焦耳? （20℃时水的表面张力为72.8mN/m） √ 4．已知毛细管半径r =50μm，将它插入盛有汞的容器中，毛细管 内汞面下降高度h =11.20cm，汞与毛细管表面接触角为140?，汞的密度 为13.6g/cm3，重力加速度g =980cm/s2。求汞在此温度时的表面张力。 √12. 已知20℃时水的表面张力为72.75 mN/m, 其在石蜡上的接触角测定值 为105?，通过计算判断水对石蜡能进行哪些润湿过程？ √2、固体对气体吸附的本质是什么？ √3、物理吸附与化学吸附有哪些区别？ √4、已测得CO在活性炭上的等温吸附线如图1所示，试计算该吸附体系的等量吸附热。√2、胶体纯化有几种方法？画出电渗析纯化装置示意图。 √4、溶胶老化的基本机理是什么？ 。 √4、电动现象直接与下列因素中哪个有关，并解释之。 (a)固体表面电位Ψ；(b)电动电位即ξ电位；(c)表面电荷密度σ。 √5、半径为4x10–7m的球形粒子分散在浓度为l x 10–2mol/L的NaCl水溶液 中。在25℃下，测得其电泳速率为2.5 x 10–8m/s·V。计算其ξ-电位的近 似值。已知25 ℃时水的相对介电常数为78.5，水的粘度为8.9x10–4Pa·s。 《胶体与界面化学》作业题答案： 1、胶体科学定义，胶体体系有哪些最重要的特点？ 胶体：指有粒径为1~100nm粒子组成的微观不均相的高度分散体系。 胶体化学：研究胶体体系形成、稳定和破坏过程中有关化学性质的科学。 胶体体系的特点有： （1）具有巨大的比表面积，界面现象十分重要 （2）具有强烈的尺寸效应 a、熔点变低 b、硬度变大 c、产生Kubo效应 d、隧道效应 3比表面定义。1g汞分散至直径为50nm的汞溶液胶，试求其比表面积及比表面。汞的相对密度为13.6g.cm-3 比表面：以单位体积（或质量）物体的表面积来表示物质分散程度。 M汞=200.5g/mol， S0=4∏r2*6.023*1023/200.5 =4*3.14*（50*10-9/2）2*6.023*1023/200.5 =2.3581*107m2 S= S0V= S0*（m/ρ）=2.3581*107*（1/13.6）*106=1.7*1011m2 5、什么是亲液胶体，什么是憎液胶体，其主要判据是什么？ 亲液胶体：容易与水形成胶体的溶液。 憎液胶体：不溶于介质的物质，经过适当处理后，可将它分散于某种介质中形成胶体溶液。 其主要判据是：是否需要经过处理才能与水形成胶体溶液。 3．20℃及l atm下，把半径r 1 =lmm的水滴分散为半径r2 = 10-3mm的水 滴，问环境至少需作功多少焦耳? （20℃时水的表面张力为72.8mN/m） S1=4∏r12=4*3.14*（1*10-3）2=1.256*10-5m2 S2总=4∏r22*（r1/r2）3=4*3.14*10-3=1.256*10-2m2 ΔG=σ*ΔA=72.8*(1.256*10-2-1.256*10-5)= 4．已知毛细管半径r =50μm，将它插入盛有汞的容器中，毛细管内汞面下降高度h =11.20cm，汞与毛细管表面接触角为140?，汞的密度为13.6g/cm3，重力加速度g =980cm/s2。求汞在此温度时的表面张力。 根据：第二章（1-28）公式Δρgh=2σcosθ/r有 σ=Δρghr/（2cosθ）=13.6*980*11.2*50*10-4/2cos（1800-1400） =487.18g/s2 胶体与界面化学 1. 为什么自然界中液滴、气泡总是圆形的？为什么气泡比液滴更容易破裂？ 答：假若液滴具有不规则的形状，则在表面上的不同部位，曲面弯曲方向及其曲率不同，所具有的的附加压力的方向和大小也不同，这种不平衡的力，必将迫使液滴呈现球形。 相同体积的物质，球形的表面积最小，则表面总的Gibbs自由能最低，所以变成球状最稳定。 半径非常小的气泡中的饱和蒸汽压比外界压力小得多，所以气泡更容易破裂。 2. 毛细现象为什么会产生？ 答：根据Kelvin公式：RTln(pr/po)=2Vγ/r，曲率半径极小的凹液面蒸汽压降低，低于饱和蒸汽压，即可以在孔性固体毛细孔中的凹液面凝结。因毛细管曲率半径极小，因此会产生毛细现象。 3. “气塞”和“气蚀”现象为什么会存在？它的危害? 答：在液压系统中，当流动液体某处的压力低于空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就会游离出来，使液体产生大量的气泡，阻碍液体流动，这就是液压中的气塞现象 气蚀是由于流体在高速流动与压力变化条件下，与流体接触的金属面上发生洞穴状腐蚀。 二者危害：产生振动和噪声，降低机械性能。 4. 天空为什么会下雨？人工降雨依据什么原理？向高空抛撒粉剂为什么能人工降雨？ 答:地面的水汽蒸发形成云，温度下降形成水滴。云中的水滴凝结到一定程度(也就是不能被上升气流支撑的时候)，就产生了降雨。 人工降雨的原理：通过一定的手段在云雾厚度比较大的中低云系中播散催化剂（AgI）破坏原有的水汽胶性稳定状态，从而达到降雨目的。 向高空抛散粉剂是为了提供凝聚中心，使形成的雨滴初始曲率半径增大，则饱和蒸汽压降低，使得水汽可以很快凝聚在固体粒子周围形成雨滴落下，这就是人工降雨。 5. 为什么会产生液体过热现象？加入沸石为什么能消除过热现象？ 答：产生机理：1）液体正常沸腾时，不仅表面气化，液体内部也自动生成微小气泡。然后小气泡逐渐长大并升至液面气化。2）但是，由于附加压力的存在，最初生成的小气泡内部压力远小于其所承受的压力（包括外压P0、液体静压力 ρgh、附加压力），小气泡不可能存在。此时，虽然达到沸腾温度，但无沸腾现象，产生液体过热现象。3）必须提高温度，使小气泡内蒸汽压等于或大于其所承受的压力，此时大量气泡产生，出现暴沸。 加入沸石（多孔硅铝酸盐），储存在沸石小孔中的空气在加热时放出，作为蒸馏时的成泡中心，可以消除过热现象。 6. 水在玻璃上能铺展，水银在玻璃上形成液滴，为什么？ 答：由Young方程γsg-γsl=γlgcosθ，θ由γsg、γsl 和γlg决定，对于指定的固体，液体表面张力越小，其在该 《胶体与表面化学》复习思考题 注意：此为百度文库里的，里面有些题目没答案的 一、凝胶 1.什么是凝胶？有何特征（两个不同）？ 外界条件(如温度、外力、电解质或化学反应)的变化使体系由溶液或溶胶转变为一种特殊的半固体状态，即凝胶。（又称冻胶）其一，凝胶与溶胶(或溶液)有很大的不同。溶胶或溶液中的胶体质点或大分子是独立的运动单位，可以自由行动，因而溶胶具有良好的流动性。凝胶则不然，分散相质点互相连接，在整个体系内形成结构，液体包在其中，随着凝胶的形成，体系不仅失去流动性，而且显示出固体的力学性质，如具有一定的弹性、强度、屈服值等。 其二，凝胶和真正的固体又不完全一样，它由固液两相组成，属于胶体分散体系，共结构强度往往有限，易于遭受变化。改变条件，如改变温度、介质成分或外加作用力等，往往能使结构破坏，发生不可逆变形，结果产生流动。由此可见，凝胶是分散体系的一种特殊形式，共性质介于固体和液体之间。 2.举例说明什么是弹性和非弹性凝胶？ 由柔性的线性大分子物质，如洋菜吸附水蒸气先为单分子层吸附，然后转变为多分子层吸附，硫化橡胶在苯蒸气中的吸附则是从一开始即为多分子层吸附。这类凝胶的干胶在水中加热溶解后，在冷却过程中便胶凝成凝胶。如明胶、纤维素等，在水或水蒸气中都发生吸附。不同的吸附体系，其吸附等温线的形状不同，弹性凝胶的吸附与解析通常会形成较窄的滞后圈。 由刚性质点（如SiO2、TiO2，V2O5、Fe2O3等）溶胶所形成的凝胶属于非弹性凝胶，亦称刚性凝胶。大多数的无机凝胶，因质点本身和骨架具有刚性，活动性很小，故凝胶吸收或释出液体时自身体积变化很小，属于非膨胀型。通常此类凝胶具有多孔性结构，液体只要能润湿，均能被其吸收，即吸收作用无选择。这类凝胶脱水干燥后再置水中加热一般不形成原来的凝胶，更不能形成产生此凝胶的溶胶，因此这类凝胶也称为不可逆凝胶。 3.试述凝胶形成的基本推荐？ ①降低溶解度，使被分散的物质从溶液中以“胶体分散状态”析出。②析出的质点即不沉降，也不能自由行动， 而是构成骨架，在整个溶液中形成连续的网状结构。 4.凝胶形成的方法有哪几种？ 改变温度转换溶剂加电解质进行化学反应 5.凝胶的结构分为哪4种类型？ A 球形质点相互联结，由质点联成的链排成三维的网架Ti02、Si02等凝胶。 B 棒状或片状质点搭成网架，如V205凝胶、白土凝胶等。 C 线型大分子构成的凝胶，在骨架中一部分分子链有序排列，构成微晶区，如明胶凝胶、棉花纤维等。 D 线型大分子因化学交联而形成凝胶，如硫化橡胶以及含有微量：二乙烯苯的聚苯乙烯都属于此种情形。 6.溶胶≒凝胶转变时有哪些现象？ 转变温度（大分子溶液转变为凝胶时，无严格恒定的转变温度，它往往与冷却快慢有关，并且凝点(胶凝温度)常比熔点(液化温度)低．两者相差可达(10-20)度或更大些。） 热效应（大分子溶液形成凝胶时常常放热，这可视为结晶作用的潜热） 光学效应（溶胶转变为凝胶时，Tyndall效应(光散射)增强，这是由于质点增大、水化程度减弱的缘故） 流动性质（溶胶转变为凝胶后流动性质变化很大，溶胶失去流动性．凝胶获得了弹性、屈服值等） 电导（溶胶胶凝后，体系的电导无明显变化） 凝胶表面的亲水性（溶胶中的质点表面若具有亲水性基团，则胶凝后其表面仍具有亲水性） 7.要制备很浓的明胶溶液而又不使胶凝，应加入什么物质比较好？为什么？（P147） 导电和扩散等，还可以是凝胶中的物质和外加溶液间的化学反应，也可以是两种溶液在凝胶中进行化学反应。 8.什么是凝胶的触变作用？简单叙述其机理？ 由于在外力作用下体系的粘度减小，流动性变大．因此这个现象习惯上也称为切稀。 机理：颗粒之间搭成架子，流动时架子被拆散。之所以存在触变性是因为被拆散的颗粒再搭成架子时需要时间 习题与问题 1．计算在20℃时将1ml水变成直径为1×10-5cm的液滴所需要的功。 2．导出表面张力与表面自由能的各种单位间的换算关系。 3．说明下列各体系中固液交界处液体表面张力作用的方向。 4．试根据对势加合法导出的计算液体表面张力的公式来说明温度对表面 张力的影响。 5．导出液体表面总能与温度的关系。 6．已知液态铁在1535℃时的表面张力为1880mN/m，表面张力温度系数为-0.43mN(m·K)。求它的总表面能。7．液态铋在550℃时的表面张力是380mN/(m·K),它的临界温度是4620K，试估计它在1000℃时的表面张力和总表面能。 8．已知20℃时甲醇的表面张力为22.05mN/m，密度为0.80g/cm3，表面张力的温度系数为-0.096mN/(m·K)。求甲醇的表面总能及1mol甲醇分子处于表面上时比处于内部时过剩的自由能值。 9．将一上端弯曲的、可为水润湿的毛细管抽入水中，若它露出水面的高度小于其毛细上升高度，问水能否从上口流出，为什么？ 10．有二大片平板玻璃平行而立，相距0.1mm，下边与水接触，水上两板间最大上升高度有多少？如果两板不平行，(a)底边相接，向上成10°张角。(b)左边相接，向右成10°张角。说明若底边与水面接触，两板间的液面上升情况将如何。 11．请填写下表（设各体系皆为表面张力为γ之液体构成，其中所有圆形或球形的半径皆为R）体系曲率压差体系曲率压差 球面内外圆筒内外 球形液泡内外平面左右 圆柱内外马鞍形的中心点两侧 12．有下列五种半径相同的毛细管，除特别注明者外皆为玻璃管。 问：（a）若将各管底部接触水面，各出现什么现象？ （b）若先将各管灌满水再将底部接触水面，又会出现什么现象？ 13．二平板玻璃间夹一层水时为何不易被拉开？若夹水银又当如何？ 14．20℃时，两大片玻璃间夹有2ml水，两板相距x mm。求x为0.1和1mm时液相的压力。 15．计算直径为0.01mm和0.01μm的毛细管中水的蒸气压力，温度为20℃。其结果说明什么？ 16．计算直径为0.01mm和0.01μm的水珠的蒸气压力，温度为20℃。其结果说明什么？ 17．导出两平行板间的毛细上升公式（包括对弯月面以上液体重量校正，设接触角为0，边缘影响可以忽略）。 18．在下列各体系中将活塞两边连通时各出现什么情况？为什么？若连通大气又如何？ 习题1 1。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有： （A）表面能 (B)表面张力 (C）比表面 （D)液面下的附加压力 2。在下图的毛细管内装入普通不润湿性液体，当将毛细管右端用冰块冷却时， 管内液体将： (A）向左移动 (B）向右移动 （C）不移动 （D)左右来回移动 3。在298 K下，将液体水分散成小液滴，其热力学能： (A) 增加 (B)降低 （C）不变 (D）无法判定 4。在相同温度下，固体冰和液体水的表面张力哪个大？ （A)冰的大（B)水的大 （C）一样大（D）无法比较 5。在临界温度时，纯液体的表面张力 （A) 大于零 (B）小于零 (C）等于零 (D)无法确定 6。在 298 K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液在毛细管中上升1。0×10-2m，若用相同的毛细管来测 B液，设接触角相 等,B液将会升高： (A） 2×10—2m （B） 1/2×10—2m (C) 1/4×10-2m (D） 4.0×10-2m 7.下列说法中不正确的是: （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 8。微小晶体与普通晶体相比较，哪一种性质不正确？ （A)微小晶体的饱和蒸气压大 (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 9。在空间轨道上运行的宇宙飞船中，漂浮着一个足够大的水滴，当用一根内壁干净、外壁油污的玻璃毛细管接触水滴时，将会出现: (A）水并不进入毛细管 (B)水进入毛细管并达到管内一定高度 (C)水进入毛细管并达到管的另一端 （D）水进入毛细管并从另一端滴出 10。同外压恒温下，微小液滴的蒸气压比平面液体的蒸气压： (A) 大 （B) 一样 (C）小 （D) 不定 11.用同一支滴管滴下水的滴数和滴相同体积苯的滴数哪个多? （A)水的多（B)苯的多 (C)一样多 (D）随温度而改变 12. 25℃时，一稀的肥皂液的表面张力为0.0232 N·m-1,一个长短半轴分别为0.8 cm和0。3 cm的肥皂泡的附加压力为： （A) 5。8 Pa (B） 15.5 Pa （C） 18.4 Pa （D） 36。7 Pa 13.已知 293 K时,水-辛醇的界面张力为 0.009 N·m—1，水-汞的界面张力为0。375 N·m—1，汞-辛醇的界面张力为 0.348 N·m—1，故可以断定: (A）辛醇不能在水－汞界面上铺展开 （B)辛醇可以在水－汞界面上铺展开 (C）辛醇可以溶在汞里面 （D)辛醇浮在水面上 14。在农药中通常都要加入一定量的表面活性物质,如烷基苯磺酸盐,其主要目的是： (A）增加农药的杀虫药性 （B) 提高农药对植物表面的润湿能力 (C) 防止农药挥发 （D）消除药液的泡沫 15.将半径相同的三根玻璃毛细管分别插入水、乙醇水溶液和NaCl水溶液中，三根毛细管中液面上升高度分别为h1，h2，h3,则： (A） h1＞h2＞h3（B) h1＞h3＞h2 （C）h3＞h1＞h2 (D）h2＞h1＞h3 《胶体与表面化学》复习思考题 一、凝胶 1.什么是凝胶？有何特征（两个不同）？ 外界条件(如温度、外力、电解质或化学反应)的变化使体系由溶液或溶胶转变为一种特殊的半固体状态，即凝胶。（又称冻胶）其一，凝胶与溶胶(或溶液)有很大的不同。溶胶或溶液中的胶体质点或大分子是独立的运动单位，可以自由行动，因而溶胶具有良好的流动性。凝胶则不然，分散相质点互相连接，在整个体系内形成结构，液体包在其中，随着凝胶的形成，体系不仅失去流动性，而且显示出固体的力学性质，如具有一定的弹性、强度、屈服值等。 其二，凝胶和真正的固体又不完全一样，它由固液两相组成，属于胶体分散体系，共结构强度往往有限，易于遭受变化。改变条件，如改变温度、介质成分或外加作用力等，往往能使结构破坏，发生不可逆变形，结果产生流动。由此可见，凝胶是分散体系的一种特殊形式，共性质介于固体和液体之间。 2.举例说明什么是弹性和非弹性凝胶？ 由柔性的线性大分子物质，如洋菜吸附水蒸气先为单分子层吸附，然后转变为多分子层吸附，硫化橡胶在苯蒸气中的吸附则是从一开始即为多分子层吸附。这类凝胶的干胶在水中加热溶解后，在冷却过程中便胶凝成凝胶。如明胶、纤维素等，在水或水蒸气中都发生吸附。不同的吸附体系，其吸附等温线的形状不同，弹性凝胶的吸附与解析通常会形成较窄的滞后圈。 由刚性质点（如SiO2、TiO2，V2O5、Fe2O3等）溶胶所形成的凝胶属于非弹性凝胶，亦称刚性凝胶。大多数的无机凝胶，因质点本身和骨架具有刚性，活动性很小，故凝胶吸收或释出液体时自身体积变化很小，属于非膨胀型。通常此类凝胶具有多孔性结构，液体只要能润湿，均能被其吸收，即吸收作用无选择。这类凝胶脱水干燥后再置水中加热一般不形成原来的凝胶，更不能形成产生此凝胶的溶胶，因此这类凝胶也称为不可逆凝胶。 3.试述凝胶形成的基本推荐？ ①降低溶解度，使被分散的物质从溶液中以“胶体分散状态”析出。②析出的质点即不沉降，也不能自由行动， 而是构成骨架，在整个溶液中形成连续的网状结构。 4.凝胶形成的方法有哪几种？ 改变温度转换溶剂加电解质进行化学反应 5.凝胶的结构分为哪4种类型？ A 球形质点相互联结，由质点联成的链排成三维的网架Ti02、Si02等凝胶。 B 棒状或片状质点搭成网架，如V205凝胶、白土凝胶等。 C 线型大分子构成的凝胶，在骨架中一部分分子链有序排列，构成微晶区，如明胶凝胶、棉花纤维等。 D 线型大分子因化学交联而形成凝胶，如硫化橡胶以及含有微量：二乙烯苯的聚苯乙烯都属于此种情形。 6.溶胶≒凝胶转变时有哪些现象？ 转变温度（大分子溶液转变为凝胶时，无严格恒定的转变温度，它往往与冷却快慢有关，并且凝点(胶凝温度)常比熔点(液化温度)低．两者相差可达(10-20)度或更大些。） 热效应（大分子溶液形成凝胶时常常放热，这可视为结晶作用的潜热） 光学效应（溶胶转变为凝胶时，Tyndall效应(光散射)增强，这是由于质点增大、水化程度减弱的缘故） 流动性质（溶胶转变为凝胶后流动性质变化很大，溶胶失去流动性．凝胶获得了弹性、屈服值等） 电导（溶胶胶凝后，体系的电导无明显变化） 凝胶表面的亲水性（溶胶中的质点表面若具有亲水性基团，则胶凝后其表面仍具有亲水性） 7.要制备很浓的明胶溶液而又不使胶凝，应加入什么物质比较好？为什么？（P147） 导电和扩散等，还可以是凝胶中的物质和外加溶液间的化学反应，也可以是两种溶液在凝胶中进行化学反应。 8.什么是凝胶的触变作用？简单叙述其机理？ 由于在外力作用下体系的粘度减小，流动性变大．因此这个现象习惯上也称为切稀。 机理：颗粒之间搭成架子，流动时架子被拆散。之所以存在触变性是因为被拆散的颗粒再搭成架子时需要时间 9.什么是负触变作用？绝大部分为什么体系？ 与触变作用相反的现象是负触变作用。此体系的基本持点是在外力(切力或切速)作用下体系的粘度升高，但静置一 界面与胶体化学习题课 （一） 界面与胶体化学主要公式 1． 表面张力（表面自由能） B n P T A G ,,)(∂∂=γ（单位 N/m,J/m 2） 2． 弯曲表面下的附加压力（Young-Laplace ） gh R P s ργ∆==2 （R 为曲率半径，∆ρ为弯曲表面两边的物质密度 差） （肥皂泡R P s γ 4=） 毛细管中g R g R h ⋅∆⋅⋅=⋅∆⋅= ρθγργcos 22，（R 毛细管半径，θ接触角） 3． 弯曲表面下的蒸气压（Kelvin ） )11(2ln 1212R R M P P RT -⋅=ργ (小液滴，大液滴，土 壤中的毛细管吸附水，不同粒度物质的溶解度) 4． 吸附等温式Langmuir ，BET 等（注意使用条件）： 5． 吉布斯表面吸附等温式：da d RT a γ⋅-=Γ （讨论正、 负吸附） 6． 接触角：0<θ<90o 固体被液体润湿； θ>90o 固体不为液体润湿。 7． 胶体中沉降平衡时粒子随高度分布公式： )()(3 4ln 120312X X N g r N N RT -⋅⋅--=介质粒子ρρπ 8． Rayleigh 散射公式：散射光强度与入射光波长的四次方成反比例。 胶团构造：（AgI ） [(AgI)m ·nI -,(n-x)K +]x-·xK + 胶核，胶粒，胶团，双电层，电泳，电渗，流动电势，沉降电势。 （二） 习题 1. 293K 时，把半径为1.0mm 的水滴分散成半径为1.0μm 的小液滴，试计算（已知293K 时水的表面Gibbs 自由能为0.07288J/m 2）: (1)表面积是原来的多少倍？ (2) 表面Gibbs 自由能增加多少？ 物理化学十一、十二章问答题（界面现象和胶体） 第十一章界面现象 1．表面能、表面自由能、比表面自由能、表面张力是否是一个概念？相同否？ 答：总的说来四者都是描述表面的过剩能量，但概念上有区别，表面能为物质表面较其 内部多余的能量；若在T，p恒定时，这部分能量称为表面自由能（表面吉布斯自由能）；若在T，p恒定时，单位表面的自由能，便称为比表面自由能，其单位为J·m－2，因J ＝N·m，故J·m－2也可化为N·m－1，这样表面自由能又转变为另一概念，成为垂直作用于单位长度相表面上沿着相表面的切面方向的力，称为表面张力。虽然比表面自由能和表面张力的数值相同，也可混用，但概念有差别，前者是标量，后者是矢量。 2．若在容器内只是油与水在一起，虽然用力振荡，但静止后仍自动分层，这是为什么？答：油与水是互不相溶的，当二者剧烈振荡时，可以相互分散成小液滴，这样一来，表面能增大，这时又没有能降低表面能的第三种物质存在，因此这时为不稳定体系，体系有自动降低能量的倾向，分层后，体系能量降低，因此会自动分层。 3．铅酸蓄电池的两个电极，一个是活性铅电极，另一个是活性氧化铅电极，你是怎样理 解这理解这“活性”两字？ 答：这里活性是指铅或氧化铅处于多孔性，即具有大的比表面积，具有较高比表面自由能，处于化学活性状态。这是在制备电极时经过特殊活化工序而形成的高分散状态，根据热力学理论及表面性质，若铅蓄电池长期使用或者长期放置而未能及时充电，电极的高分散状态会逐渐减低，这种活性也就消失。 4.在化工生产中，固体原料的焙烧，目前很多采用沸腾焙烧，依表面现象来分析有哪些优点？答：沸腾焙烧是将固体原料碎成小颗粒， 天津工业大学2011-2012学年第一学期应化、化工《胶体与界面化学》课程期末试卷(A卷) 1. 空气中直径0.01m的球形肥皂泡（表面张力为0.025N/m）所受附加压力为( D ) (A) 2.5Pa (B) 5Pa (C) 10Pa (D) 20Pa 2. 液体在毛细管中上升的高度正比于（ C ）。 (A) 温度 (B) 液体密度 (C) 附加压力 (D) 管的半径 3. 在相同温度下，同一液体被分散成有不同曲率半径的分散体系时，将具有不同饱和蒸气压，以P平、P凹、P凸分别表示平面、凹面和凸面液体上的饱和蒸气压，则三者的关系是（ B ） (A) P平＞P凹＞P凸 (B) P凸＞P平＞P凹 (C) P凹＞P平＞P凸 (D) P凸＞P凹＞P平 4. 用最大气泡法测定溶液表面张力，对实际操作的规定哪条不正确？（ D ） (A) 毛细管必须严格清洗保证干净 (B) 毛细管口必须平整 (C) 毛细管应垂直放置并刚好与液面相切 (D) 毛细管垂直深深插入液体内部，每次浸入浓度尽是保持不变 5. 表面活性剂是针对某种特定的液体或溶液而言的，表面活性剂的实质性作用是（ C ） （A）乳化作用（B）增溶作用 （C）降低表面张力（D）增加表面张力 6. 电动现象产生的基本原因是（ D ） （A）外电场或外压力的作用 （B）电解质离子的作用 （C）分散相粒子或多孔固体的比表面能高 （D）固体粒子或多孔固体表面与液相界面间存在扩散双电层结构 7. 区别溶胶与真溶液和悬浮液最简单而灵敏的方法是（ C ） （A）乳光计测定粒子浓度（B）超显微镜测定粒子大小 （C）观察丁达尔效应（D）测定ζ电势 8. 江、河水中含的泥沙悬浮物在出海口附近都会沉淀下来，原因有多种，其中与胶体化学有 关的是（ B ） （A）乳化作用（B）电解质聚沉作用 （C）溶胶互沉作用（D）破乳作用 9.雾属于分散体系，其分散介质是（ A ） （A）气体；（B）液体；（C）固体；（D）气体或固体。 10. 溶胶的基本特性之一是 ( C )胶体与界面习题 答案汇总
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物理化学表面及胶体习题
物理化学十一、十二章问答题（界面现象和胶体）
胶体与界面化学A答案