第十章界面化学思考题答案(1)
物理化学思考题及参考答案——傅献彩
物理化学思考题目录第一章热力学第一定律 (2)第二章热力学第二定律 (6)第三章统计热力学初步 (10)第四章溶液 (13)第五章相平衡 (16)第六章化学平衡 (20)第七章电解质溶液 (22)第八章可逆电池的电动势及其应用 (25)第九章电解与极化作用 (29)第十章化学动力学基础 (32)第十一章界面现象 (36)第十二章胶体分散体系与大分子溶液 (38)第一章 热力学第一定律1、为什么第一定律数学表示式dU=δQ-δW 中内能前面用微分号d ，而热量和功的前面用δ符号？答：因为内能是状态函数，具有全微分性质。
而热量和功不是状态函数，其微小改变值用δ表示。
2、公式H=U+PV 中H > U,发生一状态变化后有ΔH =ΔU +Δ（PV ），此时ΔH >ΔU 吗？为什么？答：不一定。
因为Δ（PV ）可以为零、正数和负数。
3、ΔH = Qp , ΔU = Qv 两式的适用条件是什么？答：ΔH = Qp 此式适用条件是：封闭系等压非体积功为零的体系。
ΔU = Qv 此式适用条件是：封闭系等容非体积功为零的体系。
（1）状态确定后，状态函数的值即被确定。
答：对。
（2）状态改变后，状态函数值一定要改变。
答：不对。
如：理想气体等温膨胀过程，U 和H 的值就不变化。
（3）有一个状态函数值发生了变化，状态一定要发生变化。
答：对。
4、 想气体绝热向真空膨胀，ΔU=0，ΔH=0对吗？答：对。
因理想气体绝热向真空膨胀过程是一等温过程。
5、恒压、无相变的单组分封闭体系的焓值当温度升高时是增加、减少还是不变？ 答：增加。
6、当体系将热量传递给环境后，体系的焓值是增加、不变还是不一定改变？ 答：不一定改变。
7、等温等压进行的某化学反应，实验测得T 1和T2时的热效应分别为ΔrH 1和ΔrH 2，用基尔霍夫公式验证时，发现数据不相等。
第十章__界面现象2005.11.20
有等于系统增加单位面积时所增加的吉布斯函数，
所以也称为表面吉布斯函数
9
例：
20 ℃时汞的表面张力 =4.85×10
-1
N· m
-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。 解：因为T，p 恒定，所以为常数，环境所做的最小功为可逆过程 表面功W’，
6
此实验证明，液体表面层存在着一个平行于液面，垂直 于分界线的力，此力使表面收缩 —— 表面张力。
对于弯曲液面，表面张力则与液面 相切。
表面张力
7
2. 表面功与表面张力表面吉布斯函数：
dx
当T、p、n不变的条件下，若把 MN移动dx，
F外
l
则增加面积dA=2l· dx，
此时外界必反抗表面张力做功。 WR' F外 dl 在可逆条件下：F外=F表+dF≌F表
15
5. 影响表面张力的因素
（1）表面张力和物质性质有关和它接触的另一相的性质有关。 （i）和空气接触时，液体和固体中的分子间作用力越大表面 张力越大。一般：
(金属键)＞ (离子键)＞ (极性共价键)＞ (非极性共价键)
（ii）同一种物质和不同性质的其它物质接触时，界面层中分 子所处的力场不同，界面张力出现明显差异。（看下表数据）
16
某些液体、固体的表面张力和液/液界面张力
物质 水(溶液) 乙醇(液)
/（10-3
N· -1） m 72.75 22.75
T/K 293 293
物质 W(固) Fe(固)
第十章界面现象练习题及答案
第十章界面现象练习题及答案第十章界面现象练习题一、是非题（对的画√错的画×）1、液体的表面张力总是力图缩小液体的表面积。
（）2、液体的表面张力的方向总是与液面垂直。
（）3、分子间力越大的物体其表面张力也越大。
（）4、垂直插入水槽中一支干净的玻璃毛细管，当在管中上升平衡液面外加热时，水柱会上升。
（）5、在相同温度下，纯汞在玻璃毛细管中呈凸液面，所以与之平衡的饱和蒸气压必大于其平液面的蒸汽压。
（）6、溶液表面张力总是随溶液的浓度增大而减小。
（）7、某水溶液发生负吸附后，在干净的毛细管中的上升高度比纯水在该毛细管中上升的高度低。
（）8、通常物理吸附的速率较小,而化学吸附的速率较大。
（）9、兰格缪尔等温吸附理论只适用于单分子层吸附。
（）10、临界胶束浓度(ＣＭＣ)越小的表面活性剂，其活性越高。
（）11、物理吸附无选择性。
（）12、纯水、盐水、皂液相比，其表面张力的排列顺序是：γ（盐水）<γ（纯水）<γ（皂液）。
（）13、在相同温度与外压力下，水在干净的玻璃毛细管中呈凹液面，故管中饱和蒸气压应小于水平液面的蒸气压力。
（）14、朗缪尔吸附的理论假设之一是吸附剂固体的表面是均匀的。
（）15、同一纯物质，小液滴的饱和蒸气压大于大液滴的饱和蒸气压。
（）16、弯曲液面的饱和蒸气压总大于同温度下平液面的蒸气压。
（）17、表面张力在数值上等于等温等压条件下系统增加单位表面积时环境对系统所做的可逆非体积功。
（）18、某水溶液发生正吸附后，在干净的毛细管中的上升高度比在纯水的毛细管中的水上升高度低。
（）19、弯曲液面处的表面张力的方向总是与液面相切。
（）20、吉布斯所定义的“表面过剩物质的量”只能是正值，不可能是负值。
( )21、封闭在容器内的大、小液滴若干个，在等温下达平衡时，其个数不变，大小趋于一致。
（）22、凡能引起表面张力降低的物质均称之为表面活性剂。
（）23、表面过剩物质的量为负值，所以吸附达平衡后，必然引起液体表面张力降低。
武科大 物理化学 第十章界面现象习题解答
一、填空题
1、③④
2、降低=0
3、冰的表面张力大
4、矿泉水表面张力大
5、水的表面张力大
6、A
7、w’=γAs= 7.17×10-2×2×10-4=14.34×10-6J
二、计算题
10.2弯曲液面的附加压力及其后果
一、填空题
1、④
2、②
3、②
4、③
5、20℃高
6、二、计算题
解：（1）
0.483=0.0728cosθ+0.375
解之得：θ不存在，因此水可在汞的表面上铺展。
（2）
0.0728=0.483cosθ+0.375
解之得：θ=128.73º所以不能铺展。
10.5溶液表面
一、填空题
1、相同吸附其他物质
2、增大；降低；降低
3、①
4、②
5、0.0103mol/m2
6、6.054×10-8mol/m2
7、表面活性剂
8、3.08×10-19m2
9、亲水性极性基团和憎水性非极性基团
去污润湿助磨乳化去乳分散增溶
二、计算题
9、过饱和度超大
10、1.521×10-6m
11、①饱和蒸汽
12、②毛细现象
13、过饱和蒸汽过冷液体过热液体过饱和溶液
14、②向右移动
二、计算题
10.3固体表面
1、②
2、降低
3、高大
4、放热
5、物理吸附
6、单分子层吸附
二、计算题
10.4固体表面
一、填空题
1、△G△G>0
2、γ尘-液较大
3、>
4、④146.8º
物理化学第六版第十章界面现象课后思考题
物理化学第六版第十章界面现象课后思考题
（原创版）
目录
1.物理化学第六版第十章界面现象概述
2.课后思考题解答
正文
一、物理化学第六版第十章界面现象概述
物理化学第六版第十章主要讲述了界面现象，界面现象是指发生在两种不同相（如固相与液相、液相与气相等）之间的物理化学现象。
在这一章中，我们学习了界面张力、表面能、润湿现象等相关知识。
通过学习这些内容，我们可以更好地理解不同相之间的相互作用，从而为实际应用提供理论基础。
二、课后思考题解答
课后思考题 1：请简述界面张力的概念及其对界面现象的影响。
答：界面张力是指作用在液体界面上的力，使得液体表面有缩小的趋势。
界面张力的大小取决于液体的性质以及液体之间的相互作用。
界面张力对界面现象有重要影响，它决定了液体滴的形成、液滴的合并以及液体在固体表面的展开等过程。
课后思考题 2：请举例说明表面能的概念，并分析其在实际应用中的意义。
答：表面能是指在标准状态下，将一个物质的表面从完美晶体变为实际表面所需要的能量。
表面能可以通过吉布斯吸附等温线来测量。
在实际应用中，表面能对材料的润湿性、腐蚀性以及催化活性等方面具有重要意义。
课后思考题 3：请简述润湿现象及其分类。
答：润湿现象是指液体在固体表面上的展开过程。
根据液体在固体表面上的行为，润湿现象可分为三种类型：附着润湿、铺展润湿和毛细润湿。
润湿现象对涂料、粘合剂等材料的性能有重要影响。
通过学习物理化学第六版第十章界面现象，我们可以深入了解不同相之间的相互作用，为实际应用提供理论基础。
物理化学思考题及参考答案——傅献彩
物理化学思考题目录第一章热力学第一定律 (2)第二章热力学第二定律 (6)第三章统计热力学初步 (10)第四章溶液 (13)第五章相平衡 (16)第六章化学平衡 (20)第七章电解质溶液 (22)第八章可逆电池的电动势及其应用 (25)第九章电解与极化作用 (29)第十章化学动力学基础 (32)第十一章界面现象 (36)第十二章胶体分散体系与大分子溶液 (38)第一章热力学第一定律1、为什么第一定律数学表示式dU=δQ-δW 中内能前面用微分号d，而热量和功的前面用δ符号？答：因为内能是状态函数，具有全微分性质。
而热量和功不是状态函数，其微小改变值用δ表示。
2、公式H=U+PV中H > U,发生一状态变化后有ΔH =ΔU +Δ（PV），此时ΔH >ΔU吗？为什么？答：不一定。
因为Δ（PV）可以为零、正数和负数。
3、ΔH = Qp , ΔU = Qv两式的适用条件是什么？答：ΔH = Qp此式适用条件是：封闭系等压非体积功为零的体系。
ΔU = Qv此式适用条件是：封闭系等容非体积功为零的体系。
（1）状态确定后，状态函数的值即被确定。
答：对。
（2）状态改变后，状态函数值一定要改变。
答：不对。
如：理想气体等温膨胀过程，U和H的值就不变化。
（3）有一个状态函数值发生了变化，状态一定要发生变化。
答：对。
4、想气体绝热向真空膨胀，ΔU=0，ΔH=0对吗？答：对。
因理想气体绝热向真空膨胀过程是一等温过程。
5、恒压、无相变的单组分封闭体系的焓值当温度升高时是增加、减少还是不变？答：增加。
6、当体系将热量传递给环境后，体系的焓值是增加、不变还是不一定改变？答：不一定改变。
7、等温等压进行的某化学反应，实验测得T1和T2时的热效应分别为Δr H1和Δr H2，用基尔霍夫公式验证时，发现数据不相等。
为什么？解：用基尔霍夫公式计算的Δr H m,1和Δr H m,2是反应物完全变成产物时的值。
而Δr H1和Δr H2是该化学反应达到平衡时实验测得的值。
物理化学第六版第十章界面现象课后思考题
物理化学第六版第十章界面现象课后思考题摘要：1.物理化学第六版第十章界面现象概述2.课后思考题解答正文：一、物理化学第六版第十章界面现象概述物理化学第六版第十章主要讲述了界面现象，这是物理化学中的一个重要内容。
界面现象是指两种或多种物质相互接触时，由于它们之间的相互作用力不同，会发生的一系列现象。
这些现象包括表面张力、接触角、界面电荷等。
本章主要通过讲述这些现象，使读者了解并掌握界面现象的基本概念和相关知识。
二、课后思考题解答1.问题一：请简述表面张力的概念及其产生原因。
答：表面张力是指液体分子之间的相互作用力。
当液体与气体接触时，液体表面层的分子受到气体分子的吸引，使液体表面层的分子间距大于液体内部分子间距，从而使液体表面形成一个收缩的趋势。
这种使液体表面有收缩趋势的力称为表面张力。
2.问题二：请解释接触角的概念，并举例说明。
答：接触角是指液体与固体接触时，液体与固体的界面形成的角度。
接触角可以用来判断液体与固体的亲水性或疏水性。
当接触角小于90°时，液体与固体呈亲水性；当接触角大于90°时，液体与固体呈疏水性。
例如，水滴在玻璃板上时，水滴与玻璃板接触角大于90°，说明水与玻璃呈疏水性。
3.问题三：请简述界面电荷的概念及其产生原因。
答：界面电荷是指在两种介质接触的界面上，由于介质的极性不同，会产生电荷分布的现象。
当两种介质接触时，如果它们的极性不同，就会在接触界面上产生正负电荷。
这些电荷称为界面电荷。
例如，当金属与非金属接触时，由于金属表面的电子与非金属表面的电子互相转移，会在接触界面上产生界面电荷。
通过以上解答，我们可以更好地理解物理化学第六版第十章界面现象的相关知识。
界面化学
Ⅰ
水中加无机酸、碱、盐等。
{σ} Ⅱ
水中加有机酸、醇、酯、醚、酮等。
Ⅲ
水中加入肥皂、合成洗涤剂等。
{c}
图10-7 溶液的表面张力与浓度的关系 通常，把能显著降低液体表面张力的物质称为该液体的表面 表面 活性剂。一般水的表面活性剂都是由亲水性的极性基团（亲水 活性剂 基）和憎水性的非极性基团（亲油基）两部分构成。
* r
* pr (毛细管中凹液面)
对液体中的气泡其饱和蒸气压与平面液体的饱和蒸气压相 对大小关系比较复杂，这里不多加论述。
（3）液体对固体的润湿作用 润湿是指：固体表面上的气体(或液体)被液体(或另一种液体) 润湿 取代的现象。 润湿类型可分为：沾附润湿 浸渍润湿 铺展润湿 沾附润湿、浸渍润湿 铺展润湿（见图9 沾附润湿 浸渍润湿、铺展润湿 －3）
(3)高度分散系统的热力学基本方程 高度分散系统具有巨大的表面积，所以具有巨大的表面能 高度分散系统 表面能。 表面能 因此从热力学角度不能不考虑它所产生的表面效应。于是，对 高度分散系统，其热力学基本方程变为： dU=TdS－pdV+σdAs+∑µBdnB dH=TdS+Vdp+σdAs+∑µBdnB dA=－SdT－pdV+σdAs+∑µBdnB dG=－SdT+Vdp+σdAs+∑µBdnB 于是有
Γ= V m ，Ｖ，m为被吸附气体的体积（吸附温度
Ｔ、p下），m为吸附剂质量。
如以θ＝Γ/Γ∞表示（Γ∞为吸附剂吸满一层气体分子的吸附量）， 则上式可改写为
p
Γ bΓ ∞
=
1
+
p
Γ ∞
(3)BET多分子层吸附定温式
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第十章界面化学思考题答案
1.已知水在两块玻璃间形成凹液面，而在两块石蜡板间形成凸液面。
试解释为什么两块玻璃间放一点水后很难拉开，而两块石蜡板间放一点水后很容易拉开？答：水在两玻璃和两石蜡板间的状态如下图。
水能润湿玻璃，在两块玻璃之间的
水层两端液面呈凹形，故其附加压力方向指向空气，使水层内的压强小于外部大气压强，两者相差2γ/r，即相当于两块玻璃板外受到2γ/r的压力作用，所以要把它们分开很费力。
且两板越靠近，此压力差越大，使两板难以拉开。
石蜡板的情况相反，液体压力p大于外压力，易于拉开。
2.如下图所示，在一玻璃管两端各有一大小不等的肥皂泡。
当开启活塞使两泡相通时，试问两泡体积将如何变化？为什么？
2图3图
答：开启活塞后，大泡将变大，小泡将变小。
活塞关闭时，由于肥皂泡膜产生
附加压力，Δp=p
内－p
外
＝４γ/r.泡的半径r越小，附加压力越大，而大、小泡的
p外是相同的，故小泡内空气压力大于大泡内空气压力。
因此打开活塞后，小泡内空气就流向大泡，导致小泡变成更小。
当小泡收缩至其半径等于玻璃管口半径时的r最小，若再收缩，其曲率半径反而增大。
所以当小泡收缩至其曲率半径与大泡半径相等时，停止收缩。
3.如上图所示，玻璃毛细管A插入水中后，水面上升高度应能超过h，因此推断水会从弯口B处不断流出，于是便可构成第一类永动机，如此推想是否合理？为什么？
答：不合理，由于毛细管上方弯曲，当液面上升到顶端后，又沿弯曲管下降到弯
口B处，液面下降时，由于弯曲部分液体受到重力作用，使凹液面的曲率半径由r增大到r',故附加压力也相应减小到Δp'＝2γ/r ' 。
到B处，Δp'与B处高度的静压力达到平衡，曲率不再变化（仍是凹液面）。
故水滴不会落下。
4.一定量的小麦，用火柴点燃并不易着火。
若将它磨成极细的面粉，并使之分散在一定容积的空气中，却很容易着火，甚至会引起爆炸。
这是为什么？
答：这有两方面原因。
磨成极细的面粉后，比表面积大大增加，磨得越细，其表面能越高，所处的状态就越不稳定，其化学活性也越大，因而容易着火。
这是热力学方面的原因。
另外，由于细粉的比表面很大，着火后，燃烧反应的速率很快，单位时间内放出的热量增多，也易引起爆炸。
5.将水滴在洁净的玻璃上，水会自动铺展开来，此时水的表面积不是变小而是变大，这与液体有自动缩小其表面积的趋势是否矛盾？请说明理由。
答：不矛盾。
液体力图缩小其表面积，是为了降低系统的表面吉布斯函数。
当液体润湿固体，并在固体表面铺展开时，液－固界面和液－气界面都增加了，但固－气界面却缩小了。
由于铺展开时:
γsg> γls + γlg
系统的界面吉布斯函数还是减小了，因此两者不矛盾。
6.为什么泉水，井水都有比较大的表面张力？将泉水小心注入干燥的杯子，泉水会高出杯面？
答：泉水、井水中含有较多的非表面活性物质，如无机盐离子，使表面张力增大。
泉水具有较大的表面张力，不能润湿玻璃杯子，在杯子中形成凸液面，所以将泉水小心注入干燥的杯子，泉水会高出杯面。
7.液滴会自动成球形，固体表面有吸附作用，溶液表面也会有吸附现象。
请给于热力学解释。
答：在一定温度和压力下，系统的吉布斯函数越低越稳定。
G=γA s。
液滴自动成球形是因为相同体积时，球形液滴的表面积最小。
固体和液体表面的吸附作用是因为可通过吸附作用来降低表面的不对称性，降低表面张力，使吉布斯函数降低。
8.一定体积的水，当聚成一个大水球或分散成许多水滴时，相同温度下，两种状态相比，以下性质保持不变的是（B）
A.表面吉布斯函数
B.表面张力
C.比表面
D.液面下的附加压力
9.水平放置的毛细管内装有普通不润湿性液体，当将毛细管右端用冰块冷却时，管内液体将（A）
A.向左移动
B.向右移动
C.不移动
D.左右来回移动
10.一个U形管的两臂直径不同，一端为1×10-3m,另一端为3×10-3m, 水的表面张力为0.072N/m.如用此U形管装上水来测量压力，引入的误差为（B）
A. 72 Pa
B. 192 Pa
C. 96 Pa
D. 288 Pa
11.气固相反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)已达平衡。
在其它条件不变的情况下，若把CaCO3(s)的颗粒变得极小，则平衡（B）
A.向左移动
B.向右移动
C.不移动
D.不确定
12.二元溶液及其溶剂的比表面吉布斯函数分别为γ和γ0，已知溶质的表面过剩Γ＜0，则γ与γ0之间的关系符合以下哪种？（A）
A. γ＞γ0
B. γ=γ0
C. γ＜γ0
D.不确定
13.体温计打碎后，落在水泥地面上的水银基本呈球形，这说明（D）
A. γ汞+γ汞-水泥地面＜γ水泥地面
B. γ汞＞γ水泥地面
C. γ汞＜γ水泥地面
D. γ汞+ γ汞-水泥地面＞γ水泥地面
14.某一温度时，铜粉对氢气的吸附是单分子层吸附，符合兰格缪尔吸附等温式：
试计算1kg 铜粉的饱和吸附量(0.00136m3·kg-1)和吸附系数b(2kPa-1)。