物理化学习题6-界面现象

物理化学测验题（六）一、选择题。

在题后括号内，填上正确答案代号。

1、接触角是指：（１）ｇ／ｌ界面经过液体至ｌ／ｓ界面间的夹角；（２）ｌ／ｇ界面经过气相至ｇ／ｓ界面间的夹角；（３）ｇ／ｓ界面经过固相至ｓ／ｌ界面间的夹角；（４）ｌ／ｇ界面经过气相和固相至ｓ／ｌ界面间的夹角；2、朗缪尔公式克描述为：（ ）。

（１）五类吸附等温线；（２）三类吸附等温线；（３）两类吸附等温线；（４）化学吸附等温线。

3、化学吸附的吸附力是：（ ）。

（１）化学键力；（２）范德华力； （３）库仑力。

4、温度与表面张力的关系是： （ ）。

（1）温度升高表面张力降低；（2）温度升高表面张力增加；（3）温度对表面张力没有影响；（4）不能确定。

5、液体表面分子所受合力的方向总是：（ ），液体表面张力的方向总是：（ ）。

（1）沿液体表面的法线方向，指向液体内部；（2）沿液体表面的法线方向，指向气相；（3）沿液体的切线方向；（4）无确定的方向。

6、下列各式中，不属于纯液体表面张力的定义式的是： （ ）；（1）； (2) ； (3) 。

7、气体在固体表面上吸附的吸附等温线可分为：( )。

（１）两类；（２）三类；（３）四类；（４）五类。

8、今有一球形肥皂泡，半径为r ，肥皂水溶液的表面张力为σ，则肥皂泡内附加压力是：（）。

（1） ；（2）；（3）。

9、若某液体能在某固体表面铺展，则铺展系数ϕ一定：（ ）。

（１）< ０； （２）> ０；（３）＝ ０。

10、等温等压条件下的润湿过程是：（ ）。

（１）表面吉布斯自由能降低的过程；（２）表面吉布斯自由能增加的过程；（３）表面吉布斯自由能不变的过程； p T A G ,⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂p T A H ,⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂V T A F ,⎪⎭⎫⎝⎛∂∂r p σ2=∆r p 2σ=∆r p σ4=∆（４）表面积缩小的过程。

二、填空题。

在题中“____”处填上答案。

1、玻璃毛细管水面上的饱和蒸气压⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽同温度下水平的水面上的饱和蒸气压。

(选填> , = , < )2、朗缪尔公式的适用条件仅限于⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽吸附。

3、推导朗缪尔吸附等温式时, 其中假设之一吸附是⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽分子层的；推导ＢＥＴ吸附等温式时, 其中假设之一吸附是⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽分子层的。

4、表面张力随温度升高而⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。

（选填增大、不变、减小），当液体到临界温度时，表面张力等于⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。

5、物理吸附的吸附力是⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽，吸附分子层是⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。

6、朗缪尔吸附等温式的形式为⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。

该式的适用条件是⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。

7、溶入水中能显著降低水的表面张力的物质通常称为⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽物质。

8、过饱和蒸气的存在可用⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽公式解释，毛细管凝结现象可用⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽公式解释。

（选填拉普拉斯、开尔文、朗缪尔）9、表面活性剂按亲水基团的种类不同，可分为：⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽、⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽、⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽、⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。

10、物理吸附永远为⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽热过程。

三、是非题。

在题后括号内，正确的打“√”，错误的打“×”。

1、物理吸附无选择性。

是不是？（）2、弯曲液面所产生的附加压力与表面张力成正比。

是不是?（）3、溶液表面张力总是随溶液浓度的增大而减小。

是不是？（）4、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。

是不是？（）5、朗缪尔等温吸附理论只适用于单分子层吸附。

是不是？（）6、弯曲液面处的表面张力的方向总是与液面相切。

是不是?（）7、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。

是不是?（）8、分子间力越大的液体，其表面张力越大。

是不是?（）9、纯水、盐水、皂液相比，其表面张力的排列顺序是：σ（盐水）<σ（纯水）<σ（皂液）。

是不是？（）10、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。

是不是? （）11、弯曲液面的饱和蒸气压总大于同温度下平液面的蒸气压。

是不是?（）12、由拉普拉斯公式可知，当∆p = 0 时，则 σ = 0 。

是不是? ( )四、计算题。

200 ℃时测定O 2 在某催化剂上的吸附作用，当平衡压力为 0.1 MPa 及1 MPa 时，1 g 催化剂吸附O 2的量分别为2.5 cm 3及 4.2 cm 3 (STP) 设吸附作用服从朗缪尔公式，计算当O 2 的吸附量为饱和吸附量的一半时，平衡压力为多少。

五、计算题。

已知某硅胶的表面为单分子层覆盖时，1 g 硅胶所需N 2气体积为129 cm 3 (ＳＴＰ)。

若N 2分子所占面积为0.162 nm 2，试计算此硅胶的总表面积。

六、计算题。

20 ℃时汞的表面张力σ =4.85×10 -1 N ·m -1 ，求在此温度下101.325 kPa 时，将半径r 1 = 10.0 mm 的汞滴分散成半径为 r 2 =1⨯10 -4 mm 的微小汞滴至少需要消耗多少非体积功（假定分散前后汞的体积不变）。

七、证明题。

在18℃时，各种饱和脂肪酸水溶液的表面张力σ与浓度c 的关系可表示为：式中σ* 是同温度下纯水的表面张力，常数a 因不同的酸而异，b = 0.411试写出服从上述方程的脂肪酸的吸附等温式。

八、计算题18 ℃时，酪酸水溶液的表面张力与溶液浓度c 的关系为：式中σ * 是纯水的表面张力，试求c = 0.01 mol ·dm -3时单位表面吸附物质的量。

九、计算题。

已知在-33.6℃时，CO(g)在活性炭上的吸附符合朗缪尔直线方程。

经测定知，该（p /V ）～p 直线的斜率为23.78 kg ·m -3，截距为131 kPa ·kg ·m -3，试求朗缪尔方程中的常数V m 及b 。

十、计算题25 ℃时乙醇水溶液的表面张力σ随乙醇浓度c 的变化关系为：σ / 10 -3 N ·m -1 = 72 －0.5(c / c )＋ 0.2 (c / c )2试分别计算乙醇浓度为0.1 mol ·dm -3 和0.5 mol ·dm -3时，乙醇的表面吸附量(c =1.0mol ·dm -3) 物理化学测验题（六）答案一、选择题。

1、解：（１）2、解：（４）3、解：（１）4、解：（1）5、解：（1）（3）6、解：( 2 )7、解：（４）8、解：（3）9、解：（２）r p σ2=∆⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=*1lg 1σσa c b ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅+⨯-=⋅----*331m m ol 64.191ln g 108.29m N σσc10、解：（１）二、填空题。

1、解： <2、解： 单分子层 或 化学吸附3、解： 单多4、解： 减小 零5、解： 范德华力 单或多分子6、解：或 θ=单分子层吸附 或 化学吸附7、解： 表面活性8、解： 开尔文 开尔文9、解： 阴离子活性剂 阳离子活性剂两性活性剂 非离子活性剂10、解： 放三、是非题。

在题后括号内，正确的打“√”，错误的打“×”。

1、解： 是2、解： 是3、解： 不是4、解： 是5、解： 是6、解：是7、解：是8、解：是9、解：不是10、解：是11、解： 不是12、解： 不是四、计算题。

解：即所以 b = 12.2 ×10 -6 Pa -1即所以五、计算题。

bp bp ΓΓ+=∞1bp bp 1+bp b ΓΓ+=∞112212111bp bp p p ΓΓ++⋅=()()Pa 101.01Pa 101111.02.45.266⨯+⨯+⋅=b b bp bp ΓΓ+=∞121=∞ΓΓ211=+bp bp kPa 82Pa 1082Pa 102.1211316=⨯=⨯==--b p解：= 562 m 2六、计算题解：设A 为总表面积 则=60.9 J七、证明题。

解：所以吸附等温式为：八、计算题解：= 8.78×10 -7 mol ·m -2九、计算题。

解：斜率 m = 23.78 kg ·m -3 = 1/V m所以 V m = 1/m =0.0420 m 3 (STP)·kg -1 截距q = 131 kPa ·kg ·m -3 = 1/（V m ·b ）所以 b = 1/（V m ·q ）= 1/（0.0420 m 3·kg -1×131 kPa ·kg ·m -3）= 1.82×10-4 Pa -1十、计算题解：由吉布斯溶液等温吸附理论，表面吸附量为：A nL A S m ⋅=18123133310m ol 10022.6m ol cm 22414cm 129nm 162.0---⨯⨯⨯⋅⨯=321⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=r r N ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=≈∆212124r r r A A π⨯=∆=σσA W '⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛21214r r r π⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⋅⨯=-----7222211010)m 101(1416.34m J 1085.4{}⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅-=**1ln lg a c c b σσσ{}a c c b c+⋅-=*1lg d d σσ{}a c c RT c b c RT c Γ+⋅=⋅-=*lg d d σσ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅+⨯-=⋅----*331m m ol 64.191ln 108.29mN σσc )dm m ol /(64.19164.19303.2108.29σσ332--⋅+⋅⨯-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂c c c T T T T c RT c c RT c Γ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=σ22)1(2σ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⨯⨯⨯-⨯⋅⋅⋅-=----)01.064.191(303.264.19108.29m ol K J 314.8dm m ol 01.03113()12Γ22)1(2d d c RT c Γσ-=式（2）中的 可由式（1）求得= [－0.5 +0.4 ( c / c ) ] ×10 -3 N ·m -1 / mol ·dm -3 将c = 0.1 mol ·dm -3和式（3）代入式（2）得= =18.6×10 -9 mol ·m -2 将c = 0.5 mol ·dm -3和式（3）代入式（2）得=60.5×10 -9 mol ·m -2 2d d c σ2d d c σ)1(2ΓK 298K m ol J 314.8m N 10)1.0.05.0(dm m ol 1.011133⨯⋅⋅⋅⨯⨯+-⨯⋅------)1(2Γ。