物理化学表面及胶体习题
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 AG ,,)(∂∂=γ（单位 N/m,J/m 2） 2． 弯曲表面下的附加压力（Young-Laplace ）gh RP 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 γ4=） 毛细管中gR 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：dad 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：)()(34ln 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？（3）完成该变化时环境至少需做多少功？答：（1）1000； （2）A G ∆⋅=∆γ=9.145×10-4J（3）Wf =9.145×10-4J6. 在298K 和101.325kPa 压力下，将直径为1.0μm 的毛细管插入水中，问需在管内加多大压力才能防止水上升？若不加压力，水面上升，平衡时管内液面上升多高？（已知298K 时水的表面张力为0.072N/m ，水密度为1000kg/m 3,设接触角为0度，重力加速度g 为9.8m/s 2） 答：gh RP s ργ∆==2，Ps=288kPa ，h=29.39m8. 已知在298K ，平面水的饱和蒸汽压为3168Pa ，求在相同温度下，半径为3nm 的小液滴的饱和蒸汽压，已知298K 时水的表面张力为0.072N/m ，水密度为1000kg/m 3,水的摩尔质量为18g/mol ）答; )11(2ln 1212R R M P P RT -⋅=ργ主要密度，摩尔质量单位 得到P2=4489.7pa10. 水蒸气骤冷会发生过饱和现象，在夏天的乌云中，用飞机撒干冰微粒，使气温骤降至293K ，水汽的过饱和度（P/Ps ）达4。
已知在293K 时水的表面张力为0.07288N/m ，水密度为997kg/m 3,试计算：（1）在此时开始形成雨滴的半径。
（2）每滴所含水的分子数。
答：（1）)11(2ln 1212R R M P P RT -⋅=ργ （P1为Ps ，R1＝∞）求得R2＝7.79×10－10m ；（2）66343=⨯⋅=L MR N ρπ 胶体：1．在碱性溶液中用HCHO 还原HAuCl 4 制备金溶胶，反应可以表示为HAuCl 4＋5NaOH →NaAuO 2＋4NaCl+3H 2O2NaAuO 2＋3HCHO ＋NaOH →2Au+3HCOONa+2H 2O;NaAuO 2稳定剂，写出胶团结构式，标出胶核、胶粒和胶团。
答：[(Au)m ·n AuO 2-·(n-x)Na +]x-·xNa +16.已知在二氧化硅溶胶的形成过程中，存在下列反应：SiO 2+H 2O →H 2SiO 3 → SiO 32- +2H +(1) 写出胶团的结构式。
(2) 溶胶电泳方向(3)溶胶中分别加入NaCl ，MgCl 2，K 3PO 4时，哪种物质的聚沉值最小？ 答：（1）[(SiO 2)m ·n SiO 32-·2(n-x)H +]2x-·2xH +(2) 溶胶电泳方向胶粒带负电，向正极方向运动。
(3) MgCl2聚沉值最小补充：1 用As2O3与略过量的H2S制成As2S3溶胶，试写出胶团表达式。
用FeCl3在热水中水解制备Fe(OH)3溶胶，试写出胶团的结构式。
答：[(As2S3)m·n HS-·(n-x)H+]x-·xH+{[(Fe(OH)3)]m·n FeO+·(n-x)Cl-]x-·xCl-2 等体积的0.08mol/dm3NaBr溶液和0.10mol/dm3AgNO3溶液混合制备AgBr溶胶，分别加入相同浓度的下述电解质溶液，其聚沉能力的大小顺序？( D> B> C> A)(A) KCl (B)Na2SO4(C)MgSO4(D)Na3PO43 一个烧杯中，盛有某种溶胶20×10-6 m3，如使其聚沉，至少需浓度为1000 mol·m-3的NaCl 溶液20×10-6m3, 或浓度为1 mol·m-3的Na2SO4溶液100×10-6 m3，由这些数据得出的结论是：( c )(A) 溶胶带正电，NaCl 的聚沉值比Na2SO4的聚沉值小(B) 溶胶带负电，NaCl 的聚沉值比Na2SO4的聚沉值大(C) 溶胶带正电，NaCl 的聚沉值比Na2SO4的聚沉值大(D) 溶胶带正电，NaCl 的聚沉能力比Na2SO4的聚沉能力强4 液体的表面自由能γ可以表示为：( c )(A) （∂H/∂A）T p n i,,(B) （∂F/∂A）T p n i,,(C) （∂U/∂A）S V n i,,(D) （∂G/∂A）T V n i,,5. 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6. 微小晶体与普通晶体相比较，哪一种性质不正确？( d )(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7．液滴的半径越小，饱和蒸气压越大，液体中的气泡半径越小，气泡内液体的饱和蒸气压越小。
8. 用大小不同的CaCO 3（s ）颗粒做热分解实验，在相同温度下，哪些晶粒分解压大？答：小颗粒原因：)()()(32CaCO G CO G CaO G G m f m f m f m r θθθθ∆-∆+∆=∆θθp m r K RT G ln -=∆，9. 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 凸分别表示平面、凹面和凸面液体上的饱和蒸气压，三者关系P 凹<P 平<P 凸10. 把大小不等的液滴封在一个玻璃罩能，隔相当长时间后，会发生什么现象：小液滴消失，大液滴增大。
11．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。
12．润湿液体在毛细管中上升的高度与毛细管内径成反比例，与液体的表面张力成正比例。
13．在毛细管中分别装有两种不同液体，一种能润湿管壁，另外一种不能润湿。
水平放置时，当在毛细管一端加热时，液体向何方移动？原因？（左右）（温度升高时，纯液体的表面张力下降）14．在三通塞两端涂上肥皂液，关闭右端，在左端吹一大泡，关闭左端，在右端吹一小泡，然后使左右相通，将会出现什么现象？小泡变小，大泡变大15．在相同的温度及压力，把一定体积的水分散成许多小水滴，经这一变化过程以下性质保持不变的是：（d）（a）总表面能（b）比表面（c）液面下的附加压力（d）表面张力16．用同一滴管分别滴下1毫升的NaOH水溶液、水、乙醇水溶液，各自的滴数多少的次序为乙醇水溶液> 水> NaOH水溶液。
17．把细长不渗水的两张纸条平行地放在纯水面上，中间留少许距离，小心地在中间滴一滴肥皂水，则两纸条间的距离将（增大）。
18．将一毛细管插入水中，毛细管中水面上升5cm，在3cm处将毛细管折断，这时毛细管上端（C）。
（a）从上端溢出（b）水面呈凸面（c）呈凹形弯月面（d）呈水平面19.设有内径一样大的a,b,c,d,e,f管及内径比较大的g管一起插入水中如下图，除f管内壁涂有石蜡外，其余全都是洁净的玻璃管，若a管内液面升高为h，试估计其余管内的水面高度？若先在个管内（c,d除外）都灌到h的高度，再让其自动下降结果又如何？20．氢氧化铁溶胶显红色，胶粒直径的大小在10-9～10-7m之间，由于氢氧化铁带正电荷，所以通过直流电时，在负极附近颜色逐渐变深。
21．外加直流电场于胶体溶液，向某一电极作定向移动的是胶粒。
22．用半透膜分离溶胶与胶体溶液的方法叫渗析。
23．丁达尔现象是光散射所引起的，其强度与入射光波长的四次方成反比例。
24．在晴朗的白昼，天空呈蔚蓝色的原因是蓝光波长短，散射作用显著。
25．明矾净水的主要原理是。
（b）（a）电解质对溶胶的稳定作用；（b）溶胶的相互聚沉作用（c）电解质的敏化作用；（d）电解质的对抗作用26．将某血浆蛋白置于直流电场中，调整pH值，该血浆蛋白当pH ≥4.72时移向正极，当pH ≤4.68时移向负极，其等电点范围为4.68～4.72。
27．已知298K大粒径的二硝基苯的溶解度a＝1.00×10-3mol/L，固液γ＝2.57×10-2N/m,求直径为1.0×10-8m 的颗粒溶解度？（ρ＝1.589 g/cm 3）根据开尔文公式)11(2ln1212R R M a a RT -⋅=ργ，a 2＝1.55×10-3mol/L28．试说明同一个气-固相催化反应，为何在不同的压力下表现出不同的反应级数？（表面催化，气体在不同压力与表面覆盖率的关系说明。
低压一级，高压零级） 一、选择题1. 在催化剂表面上进行的双分子气相反应, 其机理为：A ＋ KAK B ＋ K BKAK ＋ BK ─→ C ＋ D ＋ 2K若催化剂表面是均匀的, 表面反应为控制步骤, 且A 、B 的吸附皆弱, 则反应表现为几级? ( C )(A) 零级(B) 一级 (C) 二级 (D) 无数级2. 298 K 时，蒸气苯在石墨上的吸附，符合 Langmuir 吸附等温式，在40 Pa 时，覆盖度θ= 0.05，当θ= 1/2 时，苯气体的平衡压力为：( B ) ap=θ/ (1-θ) , p = 40 Pa , θ= 0.05a = 0.001315 Pa-1θ= 1/2 时，p = 760 Pa(A) 400 Pa (B) 760 Pa(C) 1 000 Pa (D) 200 Pa3. 在等温等压条件下，将1 mol水的表面积增加10 倍，作功为W，水的Gibbs自由能变化为∆G，此时W与∆G 的关系为：(∆U = Q - W) ( D )(A) ∆G = -W(B) ∆G = W(C) ∆G < -W(D) 不能确定4. 同一固体, 大块颗粒和粉状颗粒, 其溶解度哪个大? ( B )(A) 大块颗粒大(B) 粉状颗粒大(C) 一样大(D) 无法比较5. 有一露于空气中的球形液膜，直径为2×10-3m，表面张力为0.072 N·m-1，液膜的附加压力为（ D ）(A)36 Pa (B) 72 Pa(C) 144 Pa (D) 288 Pa6. 单组分气-液平衡体系，在孤立条件下，界面A 发生了d A> 0 的微小变化, 体系相应的熵变d S变化为：( C )(A) d S > 0 (B) d S = 0(C) d S < 0 (D) 不能确定7. 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 )(A) 向左移动(B) 向右移动(C) 不移动(D) 左右来回移动表面张力γ 随温度之增高而下降，由∆p= 2γ /R知，右端冷却时其附加压力增加而左端不变，故向左移动。
物理化学表面现象练习题
物理化学表面现象练习题第一题：一张正方形纸片的质量为m，边长为l。
该纸片悬挂在水面上，完全浸没。
如果纸片边缘受到的浮力为F1，纸片下表面受到的压强为P1，上表面受到的压强为P2，求纸片周围的液体对纸片边缘的压力。
解题步骤：1. 首先，我们需要计算纸片的体积。
纸片的边长为l，可以计算出纸片的面积为A = l * l。
令纸片的厚度为δ，可以计算出纸片的体积为V = A * δ。
2. 然后，我们需要计算纸片受到的浮力。
根据阿基米德定律，浸没在液体中的物体受到的浮力等于其排开液体的体积乘以液体的密度。
所以，纸片受到的浮力为F = V * ρ，其中ρ为液体的密度。
3. 接下来，我们需要计算纸片下表面受到的压强P1。
假设液体对纸片下表面的压强为p。
由于压强的定义为P = F / A，我们可以得到P1 = F / A1，其中A1为纸片下表面的面积。
纸片下表面的面积可以表示为A1 = (l - 2δ) * (l - 2δ)。
因此，纸片下表面受到的压强为P1 = F / A1。
4. 最后，我们需要计算纸片周围的液体对纸片边缘的压力。
纸片周围的液体对纸片边缘的压力等于液体对纸片边缘施加的力除以纸片边缘的长度。
由于纸片边缘受到的力等于纸片边缘受到的浮力，我们可以得到液体对纸片边缘的压力为P = F1 / l。
根据以上步骤，我们可以计算出纸片周围的液体对纸片边缘的压力。
第二题：一块金属板被放置在一个达到热平衡的室温环境中。
金属板的初始温度为T1，室温为T2，金属板的质量为m，比热容为c。
金属板表面的面积为A，厚度为δ。
假设金属板和室温环境之间的热传导只发生在金属板的两个表面，并且忽略金属板的边缘效应。
请计算金属板表面温度随时间的变化。
解题步骤：1. 首先，我们可以根据热传导定律得出金属板表面温度随时间的变化率。
根据热传导定律，金属板表面温度随时间的变化率可以表示为dθ/dt = (1 / (ρcA)) * (dQ / dt)，其中ρ为金属板的密度，c为金屋比热容，A为金屋表面的面积，dQ / dt为单位时间内通过金属板表面传递的热量。
物理化学试题4
A. △U = 0 B. △U = Cv(T2-T1) C. △U 不存在 D. △U等于其他值
C.电池反应自发进行的方向 D.电池反应是否达到平衡
二、填空题（每空1分，共20分）
1.1mol理想气体，298K，101.325kPa下等温可逆膨胀为初态体积的2倍，则此过程W =________,△H = ________,△G =________。
A. 一切复杂反应 B.一切气相中的反应 C. 基元反应
D.具有明确反应级数和速率常数的所有反应
13．乳状液的形成类型取决于 （ ）
8.若A物质由α相向β相转移，则此时 μAα_________μAβ；若A物质在α、β两相达平衡，则 μAα_____μAβ。
9.由式计算电导率和摩尔电导率，关键是通过实验测定________和________。
三、判断正误，错的请进行改正（每题1分，共10分）
1.动电动势是指胶粒表面与液体内部的电位差。
C.水不能在汞的表面上铺展 D. 辛醇可以在汞-水的界面上铺展
17．当光照射胶体时，所显示丁铎尔效应的光称为 （ ）
A.反射光 B.折射光 C.透射光 D.乳光
C 对于任何体系等压只做体积功的过程△H=△U+W D.对理想气体的恒容过程△H=△U+V△P
2.下列哪一个式子与拉乌尔定律无关 ( )
A．△PA=PA*xB B.P=PB*+(PB*-PA*)xB C.μB=μB*(T,P)+RTlnxB D. μB=μB0(T,P)+RTlnCB/C0
A. π1>π2 B.π1<π2 C.π1 = π2 D.无确定关系
物理化学胶体与表面2
物理化学胶体与表⾯2物理化学胶体与表⾯2试卷⼀、选择题( 共21题40分)1. 某⽓体A2在表⾯均匀的催化剂上发⽣解离反应, 其机理为：A2(g) ＋2K 2 A K ─→C ＋D ＋2 K第⼀步是快平衡, 第⼆步是速控步, 则该反应的速率⽅程式为：( ) (A) r＝k pA2(B) r＝(k2aA2pA2)/(1+aA2pA2)(C) r＝(k2aA21/2pA21/2)/(1+aA21/2pA21/2)(D) r＝kaA21/2pA21/22. 将橡胶电镀到⾦属制品上，应⽤的原理是：( )(A) 电解(B) 电泳(C) 电渗(D) 沉降电势3.同⼀固体, ⼤块颗粒和粉状颗粒, 其熔点哪个⾼? ( )(A) ⼤块的⾼(B) 粉状的⾼(C) ⼀样⾼(D) ⽆法⽐较4. 2 分(7467)7467⽤三氯化铝AlCl3⽔解制备的氢氧化铝溶胶，哪种物质聚沉能⼒最强? ( )哪种物质聚沉能⼒最弱？( )(A) Na2SO4(B) MgCl2(C) La(NO3)3(D) K4[Fe(CN)6]5. 2 分(6765)676525℃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 Pa6. 2 分(7482)7482对于带正电的Fe(OH)3和带负电的Sb2S3溶胶体系的相互作⽤, 下列说法正确的是：( )(A) 混合后⼀定发⽣聚沉(B) 混合后不可能聚沉(C) 聚沉与否取决于Fe和Sb结构是否相似(D) 聚沉与否取决于正、负电量是否接近或相等17. ⽤同⼀滴管分别滴下1 cm3 NaOH ⽔溶液、⽔、⼄醇⽔溶液, 各⾃的滴数为：( )(A) ⽔15 滴, NaOH ⽔溶液18 滴, ⼄醇⽔溶液25 滴(B) ⽔18 滴, NaOH ⽔溶液25 滴, ⼄醇⽔溶液15 滴(C) ⽔18 滴, NaOH ⽔溶液15 滴, ⼄醇⽔溶液25 滴(D) 三者的滴数皆为18 滴8. 某多分散体系，测得渗透压为∏, 其任意组分的渗透压为∏i , ∏与∏i之间关系为：( ) ∑∏i(A) ∏＝i∑i(B) ∏i＝∏ i /i(C) ∏＝∏i(D) ∏＝∏1·∏2…∏i9. 在催化剂表⾯上进⾏的双分⼦⽓相反应, 已知表⾯反应为控制步骤, 且测得反应速率r与反应物⽓相压⼒之间有下⾯如图关系, 则反应可能的历程为：( )(A) L－H 历程(B) R 历程(C) A,B 分⼦直接反应(D) A, B 皆可能10. 2 分(7456)7456As2S3负溶胶，若⽤AlCl3使其聚沉，所需AlCl3的最⼩浓度约为0.093 mol·m-3，若改⽤Al2(SO4)3聚沉，所需最⼩浓度约为：( )(A) 0.188 mol·m-3(B) 0.094 mol·m-3(C) 0.047 mol·m-3(D) 0.00013 mol·m-311. 2 分(6755)6755⽓相中的⼤⼩相邻液泡相碰, 两泡将发⽣的变化是：( )(A) ⼤泡变⼤, ⼩泡变⼩(B) ⼤泡变⼩, ⼩泡变⼤(C) ⼤泡、⼩泡均不变(D) 两泡将分离开12. 2 分(7302)73022为直接获得个别的胶体粒⼦的⼤⼩和形状，必须借助于：( )(A) 普通显微镜(B) 丁铎尔效应(C) 电⼦显微镜(D) 超显微镜13. 两液体A和B表⾯张⼒γA=3γB，密度ρA=3ρB，⼀⽑细管插⼊A中液⾯上升2.0 cm，若将其插⼊B中液⾯上升的⾼度为：(A) 2.0 cm (B) 4.0 cm (C) 6.0 cm (D) 8.0 cm14. 下列四种电解质KCl，Na2SO4，MgSO4，K3[Fe(CN)6] ，对Fe2O3溶胶的聚沉能⼒⼤⼩次序为：( )(A) KCl ＞Na2SO4 ＞MgSO4 ＞K3[Fe(CN)6](B) K3[Fe(CN)6] ＞MgSO4 ＞Na2SO4 ＞KCl(C) K3[Fe(CN)6] ＞Na2SO4 ＞MgSO4＞KCl(D) Na2SO4 ＞K3[Fe(CN)6] ＞KCl ＞MgSO415.假定胶粒为球形，其半径为r，则瑞利(Rayleigh)公式适⽤的范围是：(A) r＝47 nm (B)r＞47 nm (C)r＜47 nm(D)r≤47 nm16. 溶胶与⼤分⼦溶液的相同点是：( )(A) 是热⼒学稳定体系(B) 是热⼒学不稳定体系(C) 是动⼒学稳定体系(D) 是动⼒学不稳定体系17. 在电泳实验中，观察到分散相向阳极移动，表明: ( )(A) 胶粒带正电(B) 胶粒带负电(C) 电动电位相对于溶液本体为正(D) Stern ⾯处电位相对溶液本体为正18. 质均摩尔质量M w和数均摩尔质量M n的关系⼀般为：( )(A)M w＝M n(B)M w＞M n(C)M w＜M n(D)M w≠M n19. 对超离⼼沉降平衡，下列说法不正确的是: ( )(A) 沉降池中，某处的浓度与它所处位置离转轴距离有关(B) 沉降池中，某处的浓度与时间有关(C) 在测某物的摩尔质量时，超离⼼沉降平衡法的转动速度⽐超离⼼沉降速度法低(D) 沉降平衡法测得的摩尔质量，随处理⽅法不同⽽不同，可得M n、M w、M z20. 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21. 下列物系中为⾮胶体的是：( )(A) 灭⽕泡沫(B) 珍珠(C) 雾(D) 空⽓34 ⼆、填空题 ( 共 5题 10分 )22. 液态汞的表⾯张⼒γ = 0.4636 N ·m -1 + 8.32×10-3 N ·m -1·K -1·T - 3.13×10-7 N ·m -1·K -2·T 2 在 400 K 时，汞的（?U /?A ）T , V = 。
表面与胶体习题答案
第十三章 界面现象§13.1 表面张力及表面吉布斯自由能一、表面张力 在两相(特别是气-液)界面上，处处存在着一种张力，它垂直与表面的边界，指向液体方向并与表面相切。
把作用于单位边界线上的这种力称为表面张力，用γ 表示，单位是N ·m -1。
二、表面功与表面自由能温度、压力和组成恒定时，可逆使表面积增加dA 所需要对体系作的功，称为表面功。
用公式表示为：s W dA γ∂=，式中γ为比例系数，它在数值上等于当T ，p 及组成恒定的条件下，增加单位表面积时所必须对体系做的可逆非膨胀功。
B B B B ,,,,,,,,()()()()S V n S P n T V n T P n U H A G A A A Aγ∂∂∂∂====∂∂∂∂ （ 广义的表面自由能） 表面自由能考虑了表面功，热力学基本公式中应相应增加s dA γ一项，即由此可得：B BBB BBB BB B BBd d d d d d d d dA d d d d d d d s s s s U T S P V A dn H T S V P A dn S T P V A dn G S T V P A dn γμγμγμγμ=-++=+++=--++=-+++∑∑∑∑狭义的表面自由能定义：B ,,()p T n G Aγ∂=∂，表面吉布斯（Gibbs ）自由能，单位：J ·m -2。
三、界面张力与温度的关系,,,,S B B A V n s T V n S A T γ⎛⎫∂∂⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭,,,,S B BA P n s T P n S A T γ⎛⎫∂∂⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 四、溶液的表面张力与浓度的关系对于纯液体，当温度、压力一定时，其表面张力一定。
但对于溶液，由于溶质的加入形成了溶液，表面张力发生变化。
这种变化大致有三种情况:A.表面张力随溶质浓度增大而升高如：NaCl 、KOH 、NH 4Cl 、KNO 3等无机盐类；B.表面张力随浓度增大而降低，通常开始降低较快而后减慢，如醇类、酸类、醛类、酮类等极性有机物；C.一开始表面张力急剧下降，到一定浓度后几乎不再变化，如含8个碳以上的有机酸盐、有机胺盐、磺酸盐等。
物理化学课后习题解答
第8章 表面和胶体化学习题解答1. 若一球形液膜的直径为2×10-3m ，比表面自由能为0.7 J ·m -2，则其所受的附加压力是多少？ 解：球形液膜 3440.7 kPa 2.8 kPa 210/2p r γ-⨯∆===⨯ 2. 若水在293 K 时的表面力为72.75×10-3N ·m -1，则当把水分散成半径为10-5m 的小液滴时，曲面下的附加压力为多少？解：3452272.7510 Pa 1.4510 Pa 10p r γ--⨯⨯∆===⨯ 3. 在293 K 时把半径1 mm 的水滴分散成半径为1 µm 的小水滴，问比表面增加了多少倍？表面吉布斯函数增加了多少？完成该变化时，环境至少需做多少功？已知水的表面力为72.75×10-3 N ·m -1。
解：设半径1 mm 水滴的表面积为A 1，体积为：V 1，半径为：R 1；半径1 µm 水滴的表面积为A 2，体积为：V 2，半径为：R 2；N 为小水滴的个数。
33121244 , 33V NV R N R ππ== 33912 1 mm 101 μm R N R ⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 229222114 1 μm 1010004 1 mm A N R A R ππ⨯⎛⎫=== ⎪⎝⎭ 12221440.07288 N m 4()=9.14510 N m 9.14510 JA G dA NR R γπ---∆==⋅⨯-⨯⋅=⨯49.14510 J A W G -=-∆=-⨯4. 在298 K ，101.325 kPa 下，将直径为1 µm 的毛细管插入水中，问管需加多大压力才能防止水面上升？若不加额外压力，让水面上升达平衡后，管液面上升多高？已知：该温度下水的表面力为0.072 N ·m -1，水的密度为1000 kg ·m -3，设接触角为0o ，重力加速度为9.8 m ·s -2。
物理化学胶体问答题总结
(iii) 超声分散法: 用来制备乳状液 (iv) 电弧法: 电极间放电, 产生金属蒸汽，制备金、银、铂等金属溶胶 (V)气相沉积法：先将材料汽化，再反应生成纳米粒子 (2) 凝聚法: 使分子或离子聚结成胶粒。（由小变大）：由此直接制出的原级粒子可以聚集成较大的次级粒子
溶胶的稳定性：聚沉稳定性（热力学）和动力学稳定性。
聚沉稳定性：胶粒比表面很大, 体系表面能高, 粒子有自发聚集从而降低体系表面能的趋向（憎液溶胶为热力学 不稳定体系，不多大分子/亲液溶胶热力学稳定）。稳定剂—>聚沉稳定性。
由于布朗运动，胶粒在重力场中不易沉降，使溶胶具有动力学稳定性。不过，布朗运动所导致的碰撞既能阻止沉 降，也能加速粒子间的粘合和聚集。
溶胶的动力性质：溶胶粒子的不规则运动, 以及由此产生的扩散, 渗透, 沉降平衡等。
布朗运动: 溶胶粒子的扩散, 渗透, 沉降平衡等现象的理解均建立在此基础上。 粒子越小，布朗运动越激烈。其运动激烈的程度不随时间而改变，但随温度的升高而增加 布朗运动的本质： 基本假定：Brown 运动与分子运动类似, 溶胶中每个粒子的平均动能和液体分子一样, 为(3/2)kT； Brown 运动是分散介质分子以大小和方向不同的力对胶体粒子不断撞击的结果； 粒子受力不平衡，导致胶粒在不同方向上以不同速度作不规则运动； 随着粒子增大，撞击的次数增多，作用力抵消的可能性增大，因而尺寸大的粒子 Brown 运动不明显。
敏化
保护
DLVO 理论（关于胶体稳定性）
胶粒之间既存在使其相互聚结的吸引力（范德华引力），又存在阻碍其聚结的相互排斥力（双电层重叠时的静电排 斥力），胶体的稳定性取决于胶粒之间这两种力的相对大小。这两种作用力与胶粒之间的距离有关（离子扩散层有无重 叠），距离较远，离子扩散层未重叠, 两胶粒以吸引为主;随距离变小，扩散层重叠, 产生斥力。 静电排斥力大小取决于粒子电荷数目和胶粒间的距离(H)。 范德华相互作用与距离的 1 次方成反比，是一种远程作用力。
物理化学下册第五版天津大学出版社第十二章胶体化学习题答案
物理化学下册第五版天津大学出版社第十二章胶体化学习题答案12.1 如何定义胶体系统？总结交替的主要特征。
解：分散相粒子在某方向上的线度在1～100nm范围内的高度分散系统成为胶体系统。
胶体系统的主要特征是高度分散、多相性和热力学不稳定性。
12.2 丁铎尔效应的实质及其产生的条件？解：丁铎尔效应实质是光的散射作用引起的。
粒子的半径小于入射光的波长时才能观察到丁铎尔效应。
12.3 简述斯特恩双电层模型的要点指出热力学电势、斯特恩（stern）电势和ζ电势的区别？解：Stern 模型：固定层＋扩散层、三个面、三个电势。
具体如下：1924年斯特恩提出扩散双电层：离子有一定的大小；部分反离子被牢固吸附，形成固定吸附层或斯特恩固体面；Stern面：Stern层中反离子电性中心所形成的假想面；滑动面：固液两相发生相对移动时界面。
热力学电势0：固体面—溶液本体；Stern电势：Stern面—溶液本体；电势：滑动面—溶液本体12.4 溶胶能在一定时间内稳定存在的主要原因？解：分散相粒子的带电、溶剂化作用以及布朗运动是溶胶系统相当长得时间范围内可以稳定存在的主要原因。
12.5 破坏胶体最有效的办法是什么？说明原因。
解：破坏胶体最有效的办法是在溶胶中加入过量的含有高价相反号离子的电解质。
这主要是因为电解质的浓度或价数增加时，都会压缩扩散层，是扩散层变薄，电势降低，斥力势能降低，当电解质的浓度足够大时就会使溶胶发生聚沉；若加入的反号离子发生吸附，斯特恩层内的反离子数目增加，使胶体粒子的带电量降低，而导致碰撞聚沉。
过量的电解质加入，还将使胶体粒子脱水，失水化外壳而聚沉。
12.6 K、Na等碱金属的皂类作为乳化剂时，易于形成O/W型的乳状液；Zn、Mg等高价金属的皂类作为乳化剂时，易于形成W/O 型的乳状液。
解：乳化剂分子具有一端亲水而另一端亲油的特性，其两端的横截面不等。
当它吸附在乳状液的界面面层时，常呈现“大头”朝外，“小头”向里的几何构型，就如同一个个的锲子密集的钉在圆球上。
物理化学表面及胶体习题
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）= （：G）TPn B（单位N/mJ/m2）:A2. 弯曲表面下的附加压力（Young-Laplace）R = ~^ = gh（R为曲率半径，为弯曲表面两边的物质密度差）（肥皂泡Ps =—）R毛细管中h —— = 2 8® , （R毛细管半径，7接触角）R仏P g R込P g3. 弯曲表面下的蒸气压（Kelvin）RT ln - = -_ （—1）（小液滴，大液滴，土壤中的R P R2 R1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）：a d?5. 吉布斯表面吸附等温式：-—（讨论正、负吸附）RT da6. 接触角：0<x90°固体被液体润湿；日>90°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：RTl门严八牛r3（'粒子一'介质）g N°（X2 —X i）N138 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）[（Agl）m • n「,（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1.0m的小液滴，试计算（已知293K时水的表面Gibbs自由能为0.07288J/m2）:（1）表面积是原来的多少倍？⑵表面Gibbs自由能增加多少？（3）完成该变化时环境至少需做多少功？答：（1）1000; （2）. G = A =9.145 X 10-4J-4（3）Wf=9.145 X 104J6. 在298K和101.325kPa压力下，将直径为1.05 的毛细管插入水中，问需在管内加多大压力才能防止水上升？若不加压力，水面上升，平衡时管内液面上升多高？（已知298K时水的表面张力为0.072N/m, 水密度为1000kg/m3,设接触角为0度，重力加速度g为9.8m/s2）答: P s gh，Ps=288kPa h=29.39mR8. 已知在298K，平面水的饱和蒸汽压为3168PQ求在相同温度下，半径为3nm的小液滴的饱和蒸汽压，已知298K时水的表面张力为30.072N/m，水密度为1000kg/m，水的摩尔质量为18g/mol）答；RTln巴二乙卫（--）主要密度，摩尔质量单位R P R2 R得到P2=4489.7pa10.水蒸气骤冷会发生过饱和现象，在夏天的乌云中，用飞机撒干冰微粒，使气温骤降至293K，水汽的过饱和度（P/Ps）达4。
胶体与表面化学期末复习资料(老马押题小组出品)
第一章绪论1.相：体系中物理化学性质完全相同的均匀部分；2.界面：相与相之间的交界面；3.表面：一相为气相的界面；4.比表面：单位体积或重量的物质所具有的总表面积；5.胶体化学：研究胶体体系的科学；6.表面化学：研究发生在物质表面或界面上的物理化学现象的一门学科；7.胶体：粒子大小1~100nm ，热力学不稳定，动力学稳定，扩散速度慢，不发生渗析，能通过滤纸，在超显微镜下可见；8.胶体分类：按分散介质可分为“气、液、固溶胶”。
第二章胶体的制备1.胶体制备的一般条件：①分散相在介质中的溶解度必须极小，反应物浓度很稀，生成难溶物晶体颗粒很小，不具备长大条件；②必须有稳定剂存在；2.胶体制备方法：（一）分散法①机械分散法：适用于脆而易碎的物质，对于柔韧性物质必须先硬化再粉碎。
②电分散法：将金属做成两个电极，浸在水中，盛水的盘子放在冷浴中。
在水中加入少量氢氧化钠做稳定剂。
制备时在两电极上施加100V 左右的直流电，调节电极间距离，使之发出电火花，这时表面金属蒸发，是分散过程，接着金属蒸汽立即被水冷却而凝聚成凝胶。
③超声波分散法：将分散相和分散介质两种不混溶的液体放在样品管中，样品管固定在变压器油浴中。
在两电极上通入高频电流，使电极中间的石英片发生机械震荡，使样品管中的两个液相均匀地混合成乳状液。
④溶胶分散法：新生成的沉淀中加入电解质或改变体系温度而形成溶胶体系。
（二）凝聚法：用物理方法或化学反应使分子、离子狙击成胶体粒子的方法。
（1）物理凝聚：将蒸汽状态或溶解状态的物质凝聚成胶体状态的方法。
①蒸汽骤冷法；②更换溶剂法；（2）化学凝聚：通过各种化学反应使生成物呈过饱和状态。
使初生成的难溶物微粒结合成胶粒，在少量稳定剂存在的条件下形成溶胶。
3.溶胶的净化方法（一）粗粒子：过滤、沉降、离心；（二）电解质：渗析、电渗析、超过滤、渗透与反渗透4.单分散溶胶定义：溶胶粒子的尺寸、形状、结构都相同的溶胶体系；5.单分散溶胶制备理论（LaMer ）控制溶质的过饱和浓度，使之略高于成核浓度，爆发式成核。
物理化学题库3
三、 表面现象和胶体化学(一) 名词解释1. 1. 表面活性剂2. 2. Critical micell concentration. CMC3. 3. Zeta potential4. 4. contact angle5. 5. adsorption6. 6. molar conductivity7. 7. surface tension8. 8. colloidal dispersed system(二) 简答题1. 1. 何谓溶液的表面吸附？为什么会产生这一现象？2. 2. 胶体分散体系有巨大的表面及高分散度是热力学不稳定体系，为什么它们又能在一定时期内稳定存在？3. Please write briefly the reasons why colloidal particle is charged?4. 4. 什么叫ζ电位？它如何受电解质的影响？1. 5. 写出等体积的0.08M AgNO 3和0.1M KI 溶液所形成的溶胶的胶团结构式，并指明电泳方向。
2. 6. 什么是胶体分散体系？它的基本特性是什么？3. 7. 写出等体积的0.08M AgNO 3和0.1M KI 溶液所形成的溶胶的胶团结构式，并指出下列电解质中何者的聚沉值最小：(1) Na 2CO 3 (2) CaCl 2 (3) AlCl 34. 8. 什么叫吸附？请说明Gibbs 吸附等温式中Γ的意义。
Γ＝5. 9. 下列电解质对某溶胶的聚沉值C （mmol·dm -3）分别为＝590；＝300；＝50；＝1.5，问此溶胶的电泳方向，为什么？6. 10. 有一Al(OH)3溶胶，在加入KCl 使其最终浓度为80mmol·dm －3时恰能聚沉，加K 2CrO 4浓度为0.4mmol·dm －3时恰能聚沉。
(1) Al(OH)3溶胶电荷是正是负？(2)为使溶胶聚沉大约需要CaCl 2的浓度为多少？7. 11. 有人用0.05M NaI 与0.05M AgNO 3溶液缓慢混合来制备AgI 溶胶。