物理化学 界面化学习题
物理化学界面现象

物理化学界面现象一、选择题1. 同一系统,比表面自由能和表面张力都用γ 表示,它们( )A 物理意义相同,数值相同;B 量纲和单位完全相同;C 物理意义相同;D 前者是标量,后者是矢量相同,单位不同。
2.在液面上,某一小面积 S 周围表面对 S 有表面张力,下列叙述不正确的是( )A 表面张力与液面垂直;B 表面张力与 S 的周边垂直垂直;C 表面张力沿周边与表面相切;D 表面张力的合力在凸液面指向液体内部(曲面球心),在凹液面指向液体外部。
3. 下列叙述正确的是( )A 比表面自由能的意义是,在定温定压下,可逆地增加单位体积引起系统吉布斯自由能的增量;B 表面张力的意义是,在相表面的功面上,平行作用于表面上任意单位长度功线的表面紧缩力;C比表面自由能单位为J.m2,表面张力单位为N.m-1时,两者数值相同;D 比表面自由能与表面张力量纲一致,但单位不同。
4.一个玻璃毛细管分别插入 25ºC 和 75ºC 的水中,则毛细管中的水在两不同温度水中上升的高度( )A 相同;B 无法确定;C 25ºC 水中高于 75ºC 水中;D 75ºC 水中高于 25ºC 水中。
5.纯水的表面张力是指恒温恒压组成时水与哪类相接触的界面张力( )A 饱和水蒸汽;B 饱和了水蒸气的空气;C 空气;D 含有水蒸气的空气。
6.已知 20ºC时水~空气的界面张力为7.27×10-2N·m-1,当在 20ºC下可逆地增加水的表面2,则系统的ΔG为 ( )积4cmA2.91×10-5J B2.91×10-1J C-2.91×10-5J D-2.91×10-1J7.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。
物理化学论 界面现象习题

第十章界面现象10.1在293.15 K及101.325kPa下,把半径为1×10-3m的汞滴分散成半径为1×10-9m小汞滴,试求此过程系统的表面吉布斯函数变为多少?已知汞的表面张力为0.4865N·m-1。
10.2计算373.15K时,下列情况下弯曲液面承受的附加压。
已知373.15K时水的表面张力为58.91×10-3 N·m-1。
(1)水中存在的半径为0.1μm的小气泡;(2)空气中存在的半径为0.1μm的小液滴;(3)空气中存在的半径为0.1μm的小气泡。
10.3 293.15K时,将直径为0.1mm的玻璃毛细管插入乙醇中。
问需要在管内加入多大的压力才能防止液面上升?如不加任何压力,平衡后毛细管内液面高度为多少?已知该温度下乙醇的表面张力为22.3×10-3 N·m-1,密度为789.4kg·m-3,重力加速度为9.8m·s-2。
设乙醇能很好地润湿玻璃。
10.4水蒸气迅速冷却至298.15K时可达过饱和状态。
已知该温度下的表面张力为71.97×10-3 N·m-1,密度为997kg·m-3。
当过饱和水蒸气压力为平液面水的饱和蒸汽压的4倍时,计算。
(1)开始形成水滴的半径;(2)每个水滴中所含水分子的个数。
10.5已知CaCO3(s)在773.15K时的密度3900kg·m-3,表面张力为1210×10-3 N·m-1,分解压力为101.325Pa。
若将CaCO3(s)研磨成半径为30nm(1nm=10-9m)的粉末,求其在773.15K时的分解压力。
10.6已知273.15K时,用活性炭吸附CHCl3,其饱和吸附量为93.8dm3·kg-1,若CHCl3的分压为13.375kPa,其平衡吸附量为82.5 dm3·kg-1。
界面物理化学 习题

(1) 该脂肪酸的Gibbs吸附等温式; (2) 当a>>A时,在表面的紧密层中,每个脂肪酸分子的截面
积。 解:(1)Gibbs吸附等温式公式: 先把表面张力的公式进行变换,得 因此,表面超量为 (2)当a>>A时, 因此,单个脂肪酸分子的截面积为,即3.09×10-19m2。
8. 一般来说,物理吸附的吸附量随温度增高而降低,化学吸附的吸附量 随温度增高而先增加,后降低。 三、计算题 1. 在一封闭容器底部钻一个小孔,将容器浸入水中至深度0.40m处,恰 可使水不浸入孔中。已知298K时水的表面张力为7.2×10-2N•m-1,密度为 1.0×103kg•m-3,求孔的半径。 解:容器浸入水中,小孔的地方必然形成凸面液滴。平衡时,其表面的 附加压力应等于外面液体的压强,即 计算得,R’=3.6×10-5m。
思路:自发过程,故吉布斯自由能减小。答案选b。
12. 某气体A2在表面均匀的催化剂(K)表面发生解离反应,生成产物 B+C,其反应机理为 已知第二步为决速步,当A2(g)压力较高时,反应表现的级数为(d) (a)一级 (b)二级 (c)0.5级 (d)零级
思路: 因为第二步是决速步,所以速率方程写为: 是中间吸附态,根据稳态近似法, 求解AK的平衡浓度, 代入上面的速率方程表达式,得 当初始压强很大的时候,上式简化为,反应速率为一恒定值,所以为0 级反应。
10. 水不能润湿荷叶表面,接触角大于90o,当水中加入皂素后,接触角 将(b) (a)变大 (b)变小 (c)不变 (d)无法判断 思路:接触角为锐角,表明是可以润湿。答案选b。
物理化学进阶考试试题

物理化学进阶考试试题一、选择题1. 下列哪个不是电化学反应的基本概念?A. 氧化还原反应B. 电子转移C. 电流D. 晶格缺陷2. 在以下反应中,哪一个不是一个氧化还原反应?A. 2Na + Cl2 → 2NaClB. Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2AgC. Fe + 2HCl → FeCl2 + H2D. 2H2O → 2H2 + O23. 下列哪个是碳的最稳定同素异形体?A. 金刚石B. 石墨C. 蓝色磷D. 富勒烯4. 当两个物体之间存在导电连接时,它们最终会达到什么样的状态?A. 热平衡B. 动态平衡C. 电平衡D. 化学平衡5. 下列哪个量是描述化学反应速率的?A. 摩尔质量B. 摩尔浓度C. 摩尔体积D. 摩尔比例二、填空题1. 根据阿伦尼乌斯方程,电化学反应速率与何种因素成正比?2. 阳极上的反应是_____,阴极上的反应是_____。
3. 在标准电极电位表中,氢气的标准电极电位被定义为多少?4. 当电化学反应自发进行时,该反应的ΔG值应为正还是负?5. 法拉第定律描述了什么现象?三、简答题1. 解释氧化还原反应的基本概念和意义。
2. 电解池中的阳极和阴极上分别发生了什么反应?3. 解释电解质溶液中的电离现象。
4. 什么是化学平衡?如何通过改变反应条件来达到化学平衡?5. 请解释化学反应速率和反应速率常数之间的关系。
四、计算题1. 在一个电解池中,如果反应速率为2 A,电流通过时间为3分钟,计算通过电解池的电量。
2. 计算以下反应的化学反应速率:2H2O2 → 2H2O + O2,当[H2O2] = 0.5 M,反应时间为10秒。
3. 根据以下方程式:2H2 + O2 → 2H2O,当反应的反应速率为1.5M/s,计算在10秒内消失的氢气摩尔数。
五、应用题1. 根据物质的电离程度和电导率,解释为什么酸性的物质可以导电,而纯净水却不导电。
2. 当我们使用化学电池时,为什么正极会逐渐变薄,而负极会逐渐增厚?六、综合题请根据你对物理化学的理解,选择一个你最感兴趣的领域或现象,进一步探索该领域或现象与电化学、反应速率以及化学平衡之间的关系,并进行写作或研究报告。
物理化学练习题及答案

物理化学练习题及答案
以下是物理化学练题及其答案:
1. 已知氯气在0℃时密度比空气大
2.44倍,求氯气的摩尔质量。
答案:70.91 g/mol
2. 算出10mol一氧化碳和15mol氧气在完全燃烧下产生的水的
质量并写出反应式。
答案:反应式2CO + O2 → 2CO2;水的质量为180g。
3. 有一容积为1L的,温度为25℃,内装有SO2Dioxide,在标
准状况下浓度为1mol/L。
求体积为1L的内的SO2质量。
答案:64.07g
4. 已知非极性H2O2在正己烷中的溶解度为0.25 g/L,求该物
质在正己醇中的溶解度。
假设两种溶剂的体积相等。
答案:0.2 g/L
5. 已知分子式为C4H10的有机物A和分子式为C2H6O的有机物B在相同的条件下燃烧生成的CO2的质量之比为27:22,求A 和B的分子式。
答案:A为C4H10,B为C2H6O2。
6. 在65℃时,硫的三种同素异形体均匀自由某室温下倾斜的中慢慢流出。
它们的密度分别为1.96,2.07和2.30g/cm³。
问它们按照密度从小到大的顺序排列,应先流出的是哪一个?
答案:轻硫S8。
以上是物理化学练题及答案。
物理化学第2版万洪文 下 各章练习题答案

解:1/[A]-1/ [A]0=( k1+ k2) t , k1 /k2=15%/25%=0.6 , k1+ k2=0.044 mol-1dm3min-1, k1 = 1.67×10-2mol-1dm3min-1 k2 = 2.78×10-2mol-1dm3min-1
11、在1189K下,乙酸的气相分解有两条平行的反应途径: ( 1 ) CH3COOH → CH4 + CO2 k1 = 3.74 s-1 ( 2 ) CH3COOH → H2C=C=O + H2O k2 = 4.65 s-1 (1)求乙酸反应掉99%所需的时间; (2)求在此温度下乙烯酮的最大产率。 解:(1) ln([A] /[A]0)= -( k1+ k2)t , t= 0.55 s . (2) 最大产率= 4.65/(3.74+ 4.65)=0.556
9、某连串反应, 试证明:(1)若k1>>k2,则C的生成速率决定于k2; (2)若k1<<k2,则C的生成速率决定于k1
证明: t=0 a t=t x 0 y 0 z
10、在二硫化碳溶液中,以碘为催化剂,氯苯与氯发生如下平行反应:
在温度和碘的浓度一定的条下, C6H5Cl和 Cl2的起始浓度均为0.5 mol.dm-3 , 30 min 后 C6H5Cl 有 15%转变为邻- C6H4Cl2 , 而有25%转变为对- C6H4Cl2 ,求k1和 k2 。
7、某溶液含有NaOH和CH3COOC2H5 ,浓度均为1.00×10-2mol· dm-3 , 298 K时反应经 过10min有39%的CH3COOC2H5分解,而在308 K时,10分钟有55%分解,计算: (1)该反应的活化能。 (2)288K时,10分钟能分解多少? (3)293K时,若有50%的CH3COOC2H5分解需时多少? 解:(1)1/[A]-1/[A]0= k t ,k(298 K)= 6.39 mol-1· dm3 min-1 ,k(308 K)=12.22 mol-1· dm3 min-1 Ea=Rln(k1/k2)(1/T2-1/T1)= 49.4kJ· mol-1 (2)288K时,k(288K)=3.2 mol-1· dm3 min-1, t =10 min,{[A]0-[A]}/ [A]0=24.2% (3)293K时, k(293K)=4.55 mol-1· dm3 min-1, t1/2=1/( k[A]0)= 22min 8、两个二级反应1和2具有完全相同的频率因子,反应1的活化能比反应2的活化能高出 10.46kJ ·mol-1;在 373K时,若反应1的反应物初始浓度为0.1mol ·dm-3,经过60min后反应 1已完成了30%,试问在同样温度下反应2的反应物初始浓度为0.05mol ·d m-3时, 要使反应 2完成70%需要多长时间(单位min)? 解:由k=Ae-Ea/RT,A1=A2,所以k1/k2=e (Ea1-Ea2)/RT 由1/[A]-1/[A]0= k t , Ea1-Ea2=10.46×103J/mol 所以 k1= 7.14×10-2 mol-1 ·dm3 min-1 ,k2=2.04 1/(1-70%) [A]0 -1/[A]0 = k2 t2 , [A]0 = 0.05mol ·d m-3 所以 t2=22.88min
物化练习题及答案

物化练习题及答案一、选择题(每题4分,共40分)1. 锌可以和下列哪种物质发生反应?A. 铜B. 铝C. 钢铁D. 铂答案:A2. 以下哪个元素是地球上最常见的金属元素?A. 铁B. 铝C. 铜D. 锌答案:B3. 哪种燃料的能量密度最高?A. 木材B. 天然气D. 汽油答案:D4. 以下哪种物质在常温下为液体?A. 铁B. 铝C. 汞D. 铂答案:C5. 温度为摄氏零下273.15度时,气体的体积为零,这一温度点被称为:A. 绝对零度B. 熔点C. 沸点D. 环境温度答案:A6. 水在常温下的存在形态是:A. 液体C. 固体D. 上述都是答案:D7. 以下哪个元素是地球上最常见的非金属元素?A. 氧B. 氮C. 碳D. 硅答案:A8. 化学式H2O表示的物质是:A. 水B. 氧气C. 化学反应D. 碳酸答案:A9. 哪种金属在常温下属于液体?B. 铝C. 汞D. 铜答案:C10. 化学名称Fe表示的元素是:A. 铝B. 铁C. 铅D. 锡答案:B二、填空题(每题5分,共20分)1. 短程有色金属成本较低,适合制造耐腐蚀、散热等需要。
答案:铝2. 电子元器件中常使用的金属材料是导体。
答案:铜3. 在自然界中,最多的元素是氢。
答案:氢4. 所有物质由不可再分割的最小粒子组成,称为原子。
答案:原子三、简答题(每题10分,共40分)1. 解释物质的三态是什么?并举例说明。
答案:物质的三态分别是固态、液态和气态。
在固态下,物质的分子密集排列,不易流动,例如冰。
在液态下,物质的分子较为稀疏,可以流动,例如水。
在气态下,物质的分子排列较为松散,具有较高的热运动能量,例如水蒸气。
2. 什么是化学反应?举例说明。
答案:化学反应是指物质在化学变化过程中,原有的物质经过分子之间的构建、断裂和重新组合,形成新的物质的过程。
例如,当铁与氧气反应形成铁锈时,化学反应发生。
3. 解释燃烧现象的化学原理。
答案:燃烧是一种快速氧化反应,它需要燃料、氧气和可燃物质达到着火点的温度。
物理化学B-第七章-表界面化学基础

表界面化学基础
引言
1. 表面(界面):
界面:物质两相之间密切接触的过渡区
液体-液体
g
液体-固体 固体-固体
液体-气体
界面 (interface)
表面
l
固体-气体
(surface)
表面:两相之一为气相的密切接触的过渡区。
表面/界面 化学: 研究各种相界面的性质,尤其是具有巨大界面系 统的特殊性质(界面效应);在分子(原子)尺度 上研究界面过程的科学。
p > p外
p < p外
1.弯曲液面下的附加压力
定义:界面两侧(p与p外)的压力差(p-p外),p 对凸表面, p >0
对凹表面, p <0
产生原因:在弯曲界面上,表面张力不能相互抵消。 代表表面张力的合力。
p的方向:总是指向曲率半径球心
肥皂泡中的压力 必大于大气压
水中气泡的压力
水的压力
2. 附加压力的大小——Young-Laplace方程
(l)
p p
Vmdp
p
Vmp
Vm
2
r
(1)
设小液滴和平面液体的蒸气压分别为pr和pV0,则它们对应 气相的化学势之差为
(g)
RT
ln
pr pvo
(2)
RT
ln
pr
pvo
Vm
•
2
r
ln pr pvo 2M RT r Kelvin方程
等温等外压下,液体的蒸汽压与液滴大小的关系。
(1) 各量的意义: pr—半径为r小液滴的蒸气压 pvo —平面液体的蒸气压正常值(查手册)
定性分析?
思考题6:
p
T
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
界面化学
主要研究
研究在界面上发生的一些行为
基本要求及主要公式
界面:多相体系中任意两相的接触面。 对于多孔体系,高分散体系,由于总表面很 大,所以界面现象明显。
一、比表面:衡量体系表面积大小的物理量
Av
A V
单位:m-1
或
Am
A m
单位:m2/kg
二、比表面能和比表面张力
G ( A )TPnB
(4)
7.通常称为表面活性物质就是当其加入液体 中后 (1)能降低液体的表面张力 (2)能增大液体的表面张力 (3)不影响液体的表面张力 (4)能显著降低液体的表面张力
(4)
8.当表面活性物质加入溶剂后,所产生的结果是
(1) d 0 正吸附
dc
(2) d 0 负吸附
dc
(3) d 0 正吸附
(×) 7.由于溶质在溶液的表面产生吸附,所以 溶质在溶液表面的浓度大于它在溶液内部的 浓度。
(×)8.表面活性物质指那些加入到溶液中,可 以降低溶液表面张力的物质。
二、选择题
1.已知20℃时水-空气的界面张力为 7.275×10-2N•m-1,当20℃和p可逆地增大 表面积4cm2时系统的△G是
(2)2.5×107 个 (4)1.25×1011个
N
4 3
53
4 3
(103
)3
1.251011
(4)
3.对于弯曲液面(非平面)所产生的附加压力 (1)一定等于零 (2)一定不等于零 (3)一定大于零 (4)一定小于零
(2)
4.固体其表面能被液体所浸湿,其相应的润
湿角是 (1) =00 (2) >900 (3) <900 (4) 可为任意角
2.表面活性剂的结构—不对称结构 (极性集团+非极性集团)
3.吉不斯吸附等温式
2
a2 RT
d
da2
d
0 da2
d 0
da2
20
2 0
正吸附 负吸附
八、固-液界面 1.润湿—根据润湿程度分为沾湿、浸湿、铺展。
(1)沾湿 Ga sl sg lg 0
(2)浸湿 Gi sl sg 0
4.测定固体比表面较为经典的方法是( BET ) 法,该法使用的公式中有两个常数( C )和 (Vm ),该公式只能在p/p﹡=( 0.05~0.15 ) 范围内使用。
(1)2.91×10-5J (2)2.91×10-1 J (3)-2.91×10-5J (4)-2.91×10-1 J
G A 7.275 4104 2.91105 J
(1)
2.在25℃和p下,把一半径r1为5mm的水珠 分散成半径r2为10-3mm的小水滴,则小水滴 的数目是
(1)5×103个 (3)1×109个
(√) 2.大多数系统来说,当温度升高时,表 面张力下降。
(×) 3. 将玻璃毛细管插入汞中,会发现汞柱上 升。
(×) 4.液体在毛细管中上升或下降决定于该液 体的表面张力的大小。
(×) 5.单分子层吸附只能是化学吸附,多分 子层吸附只能是物理吸附。
(×) 6.产生物理吸附的力是范德华力,作用 较弱,因而吸附速率慢,不易达平衡。
单位:J•m2或N•m-1
三、弯曲液面的附加压力 由于表面张力的存在,弯曲液面上受附
加压力的作用,附加压力与曲率半径的关系
p 2
R
凹液面 R为负值 △p<0 比平面小
凸液面 R为正值 △p>0 比平面大
四、毛细现象
h 2 gR
或
h 2 cos
gr
五、微小液滴的饱和蒸气压
开尔文方程: RT ln pr 2 M
dc
(4) d 0 负吸附
dc
(1)
三、填空题
1.碳酸钙分解时,大颗粒的分解压较小颗粒 的分解压( 小 )。
2.兰格缪尔等温式推导的假设是
( (1)单分子层
)。
(2)分子间无作用力
(3)表面光滑
(4)吸附和解析速度相等
3.具有两亲和结构的表面活性分子能在界 面上(定向排列 ),从而降低了 ( 表面张力 )。
p r
六、固体表面的吸附作用
1.弗伦因德里希方程x1kp nm
或
2.兰格缪尔方程
m
1
ap ap
或
x
1
kC n
m
p 1 p V aVm Vm
3.BET方程
p
1 C 1 p
V ( p* p) VmC VmC p*
七、溶液吸附
1.表面活性剂—能显著降低表面张力的物质。 加入溶液后随溶液浓度的增加表面张力下降, 发生正吸附。
(3)铺展 Gs sl lg sg 0
2.杨氏方程
cos sg sl lg
Ga lg (cos 1) 1800 沾湿过程
Gi lg cos
900 浸湿过程
Gs lg (cos 1) 00
铺展过程
练习题
一、判断题
(×) 1.只有在比表面很大时才能明显地看到 表面现象,所以系统表面增大是表面张力产 生的原因。
(3)
5.在相同温度下,同一液体制成不同曲率半 径的分散系统,具有不同的饱和蒸气压,以 p平、p凹、p凸表示,则
(1)p平>p凹>p凸 (2)p凹>p平> p凸 (3)p凸>p平>p凹 (4)p凸>p凹 > p平
(3)
6.微小晶体与普通晶体相比较,哪一性质是 不正确的? (1)微小晶体的蒸气压较大 (2) 微小晶体的熔点较低 (3)微小晶体的溶解度较大 (4)微小晶体的溶解度较小