第八章表面現(xiàn)象與分散體系

1、第八章表面現(xiàn)象與分散體系、填空題1、.：p =4v/r2、大；越小3、大于4、P凸p平P凹5、降低；大于6、反比；正比7、減小8、紅；109_107；正；負極9、散射作用；4;反10、(Agl )m nI ' (n - x)K x xK(AgI )m nAg (n - x) NO 引x xNO 飛11、單分子12、親水；親油13、負(陰)極；K 3Fe(CN) 6、單選題123456789101112BBBBDDDACDCB131415161718192021222324DACCBAABCCAA三、多選題12345678BEAECDBECDABDEBE9101112131415CDBD

2、AEBDACAEAE四、簡答題1油與水是互不相溶的，當兩者互相劇烈振蕩時，可以相互分散成小液滴，這樣一來，表面能增大，這時又沒有能降低表面能的第三種物質存在，因此這時為不穩(wěn)定體系，便自動分層。2、 若無碎磁片或沸石，則液體內部不易形成新相(氣相)。因在形成新相的剎那間，該新氣泡相的凹形表面的曲率很大，根據(jù)開爾文公式，Pr>>P*,這樣該微小的氣泡便自發(fā)消失，因此體系便不能在正常情況沸騰，升高溫度成為局部過熱的介穩(wěn)狀態(tài)，而導致暴沸。如果在液體內加上沸石，則在沸石表面的尖端有較大的凸端，此處Pr>>P*，因此便容易沸騰，又因在沸石內部吸附的空氣，也因受熱而脫附，成為形成氣泡

3、的氣核， 又因沸石與瓶底緊密相接，而成為局部過熱處，兩者相接處的液膜在瞬間成為過熱，Pr>>P ；便成為微泡使沸石跳動，結果便成為一新氣泡上升。3、任何物質的飽和溶液，當其中存在著不同大小以及甚微小的被溶解物質的平衡晶態(tài)物質，實際上這些不同大小的同種晶態(tài)物質的溶解度是不同的，其溶解度C大于大塊晶體的溶解度C*，因此，將這飽和溶液長期放置后，微晶、小晶便逐漸消失，而大塊晶體卻逐漸增大。4、因水與玻璃的接觸角小于 90°,又水的表面為負的附加壓力，這樣就使水在玻璃管中成為凹面，而水銀與玻璃的接觸角為大于90°，再加上水銀表面的附加壓力為正值，因而水銀在玻璃管內呈凸形

4、液面。5、 由于表面活性劑在親水表面上定向排列，能在表面上鋪蓋一層憎水基向外的表面活性劑，這樣就使固體表面形成一層憎水層，從而改變了固體表面的結構與性質，使其具有憎水性。6、 對于純液體或純氣體，其ni =n 2，便應無散射現(xiàn)象，但實際上它們都有微弱的乳光，這是由于密度的漲落致使其折射率也有變化而引起的。一般溶液的散射光是很微弱的， 由于一般的分子，其溶液的分子體積很小，因而乳光很微弱，遠不如溶液明顯。因此丁達爾效應便能成為辨別溶膠與其它溶液的簡便方法。7、由于溶膠的布朗運動以及擴散作用，更由于膠粒表面的雙電層結構及粒子溶劑化膜造成溶膠的動力學穩(wěn)定性。 但由于溶膠是高度分散的非均相體系，具有很

5、大的表面自由能， 因此有自發(fā)聚沉以降低體系能量的趨勢，因此是熱力學的不穩(wěn)定體系。8、在溶膠中加入電解質溶液，當溶膠開始明顯聚沉時，每升溶膠中加入電解質的最小體積濃度稱為這種電解質的聚沉值。33imol dm- KCl 溶液：1 2.11000/ (20+2.1 ) =95.02m- mol dm-30.005mol dm- NqSO溶液：0.005 x12.5 x1000/(20+12.5)=1.923 m mol dm-4-3-33.310 mol dm NaPO 溶液：0.00033 7.5 1000/ （20+7.5 ） =0.091m mol dm9、當某物質蒸汽的壓力大于同溫下該物質

6、的飽和蒸汽壓時，仍未凝結的蒸汽稱為過飽和蒸汽。當某液體的溫度高于相同壓力下的沸點時，仍未沸騰的液體稱為過熱液體。蒸汽凝結時，產(chǎn)生的液滴往往很小， 根據(jù)開爾文公式， 微小液滴的飽和蒸汽壓遠大于平面 液面的飽和蒸汽壓。當沒有液滴或液滴很小時，即使蒸汽的壓力已大于平面液面的飽和蒸 汽壓，但仍小于微小液滴的飽和蒸汽壓，故蒸汽不會在小液滴上凝結，相反，小液滴還會汽化。人工降雨是將粉末干冰或碘化銀小晶粒噴灑在水蒸氣過飽和的空氣中，固體表面吸附蒸汽分子形成水膜，由于水膜表面曲率半徑較大，使其對應的飽和蒸汽壓小于相同溫度 下的水蒸氣的分壓，所以空氣中的水蒸氣能在固體顆粒表面凝結成水珠。液體中的氣泡呈凹液面，由

7、開爾文公式可知，氣泡中的液體飽和蒸汽壓比平面液體的小，且氣泡越小，蒸汽壓越低。即使溫度高于沸點小氣泡中的蒸汽壓仍不夠高，不能發(fā)生沸騰，從而產(chǎn)生了過熱液體。10、 一定面積的固體吸附劑，吸附之后，G=Ab。吸附使b下降， G<0,為自發(fā)過程。11、 分散在空氣中的塵埃和霧滴等粒子，半徑在10 10m之間，構成膠體分散系統(tǒng)。分散相粒子對光產(chǎn)生散射作用，根據(jù)雷萊公式，散射光的強度與入射光波長的四次方成反比，因此入射光的波長越短， 則散射越強。如果入射光為白光， 則大氣中波長較短的 藍色和紫色光散射作用最強，而波長較長的紅色光散射較弱，主要產(chǎn)生透射，所以晴朗的天空呈現(xiàn)藍色，是離子對太陽光散射的結

8、果，而晚霞呈現(xiàn)紅色則是透射光的顏色。12、溶膠能穩(wěn)定存在的原因有三：（1）膠體粒子較小，有較強的布朗運動，能阻止其在重力作用下的沉降，即具有動力穩(wěn)定性；（2）膠粒表面具有雙電層結構，當膠粒相互接近時，同性電荷的靜電斥力及離子氛的重疊區(qū)由于過剩離子產(chǎn)生的滲透壓，阻礙膠粒的凝結，即具有凝結穩(wěn)定性；（3）由于帶電離子都是溶劑化的，在膠粒表面形成一層溶劑化膜，溶劑化膜有一定的彈性， 其中的溶劑有較高的濃度，使之成為膠粒相互接近時的機械障礙，聚結穩(wěn)定性是溶膠能穩(wěn)定存在的最重要因素。13、氫氧化鐵固體微粒表面易吸附溶液中的FeO離子而帶正電，Cl則為反粒子，則膠團結構為 Fe （OH 3 m n FeO

9、（ n-x ） Cl x+ xCI-對溶膠起聚沉作用的主要是與膠粒帶的電荷符號相反的離子，該離子的價數(shù)越高沉聚能力越強。對于同電性離子，通常價數(shù)越高沉聚能力越弱，由此可以判斷沉聚能力的強弱大致為：Na2 SQ > MgSO > AlCl 3 > MgCL > NaCL14、 在新生的 Fe(OH沉淀中加入少量的三氯化鐵溶液中，F(xiàn)e(OH) 3固體表面優(yōu)先吸附溶液4 +中的Fe而形成雙電層的膠粒，使沉淀溶解為溶膠。此現(xiàn)象稱為膠溶作用，加入的三氯化鐵是穩(wěn)定劑。當再加入一定量的硫酸鹽時，有較多的與固體表面電荷相反的離子SQi進入緊密層或溶劑化層，雙電層的厚度變薄，電勢值下降，

10、致使溶膠失去穩(wěn)定性而聚沉。15、 (1)在多孔的 AgCI表面上選擇性的吸附 NaCI溶液中的Cl_，使毛細管表面帶負電荷， 溶液相帶正電荷，在外電場的作用下，溶液中的離子向負極移動。(2) 當NaCI溶液的濃度增加時， 將有較多的Na+進入緊密層，使膠粒所帶的靜負電荷減少，電勢值下降。由電滲公式可知溶液流動的速度變慢，當NaCI的濃度足夠大時=0,達到等電點，溶液不會流動。(3) 當AgNO代替NaCI溶液時，AgCI表面將選擇性的吸附 Ag+,使毛細管表面帶正電荷，反離子NO_則以擴散狀態(tài)分散在溶液中，使溶液帶負電荷，在外加電場作用下，溶液離子向正極流動。16、 水在兩玻璃板和兩石蠟板間的

11、狀態(tài)如下圖，對玻璃板，附加壓力P指向液體外部，說明液體壓力小于外壓力，且兩板越靠近，此壓力差越大，使兩板難以拉開。 石蠟板的情況相反，液體壓力大于外壓力，易于拉開。16題圖17、開啟活塞后，大泡將變大，小泡將變小?；钊P閉時，由于肥皂泡膜產(chǎn)生附加壓力，PM p內- P外=4 b /r。泡的半徑r越小，附加壓力越大，而大、小泡的P外是相同的，故小泡內空氣壓力大于大泡內空氣壓力。因此，打開活塞后，小泡內空氣就流向大泡，導致小泡變得更小，大泡變得更大。當小泡收縮至其半徑等于玻璃管口徑時，r最小，若再收縮，其曲率半徑反而增大。所以當小泡收縮至其曲率半徑與管口半徑相等時，停止收縮。18、 2管中水面只能

12、升至 a處，凹液面；3管中水面升至b處，凹液面；4管中的水面垂直 高度同1管，凹液面。19、不合理。由于毛細管上方彎曲，當液面上升至頂端后，又沿彎管下降到彎口處。液面下降時，由于彎曲部分液面受到重力作用，使凹液面的曲率半徑由r增大到r',故附加壓力也相應減小 P =2二/r'。到達B處高度與液面的靜壓力達到平衡，曲率不再變化（仍是凹液面）。故水滴不會滴落。20、向右移動。21、（ 1）切斷土壤中的毛細管，使下層水分不會通過毛細管蒸發(fā)掉。（2）被切斷的土壤毛細管會發(fā)生水的毛細凝聚，增加土中水分。22、膠體體系的主要特征是多相性，高度分散性，熱力學不穩(wěn)定性。23、 CaCO粒子沉降

13、時，會吸附介質中某些離子而帶電，具有一定的:電位，不宜降沉，當 加入適量的NaP2O7溶液后，會使:電位下降，沉降速度就加快了。24、 根據(jù)雷萊公式，散射光強度與入射光強度的4四方成反比，即波長愈短其散射光愈強。 可見光中藍、紫光波長最短，散射光最強；而紅光波長最長，散射光最弱。當可見光照射溶膠時，在與入射光垂直的方向上觀察呈淡藍色，透射光呈橙紅色。大氣都是溶膠， 太陽光被煙塵散射后，在垂直方向上我們看到縷縷上升的炊煙呈淡藍色；太陽落山時， 我們看到的是透過光，故呈橙紅色。五、判斷題1234567891011XXVXXVXVXXX六、證明題1、證明：據(jù)假定（l）f吸x（ 1 0 ）又據(jù)氣體運動

14、論，吸附質分壓愈大，f吸愈大即f 吸=k i （1 0 ） p據(jù)假定（2）f脫=k 20當吸附平衡時ki (1-0) p= k2 0所以 0 = kip/( k2 + kip)令 b= ki/k20 = bp/( 1 + bp)所以a= k 0 = kpb /(i+ bp)2、證明：在定溫定壓下，大晶粒固體與溶液中的溶質呈平衡，根據(jù)平衡條件有(s,T,p)(l,T,p) RTIna半徑為r的微小晶粒溶解，達到平衡后，濃度為ar，貝y J(s,T, pr '(I,T, p) RT Inar由(1)、(2)式(s,T, pr).二(s,T, p) =RTIn(ar /a)而叫s,T,p-

15、J(s,T,p)Prp Vm(s)dpprMdppMP(Pr故Inar2£MRTr3、證明:因為彎曲液面的附加壓力厶卩=? gh又 7=2 d /r所以 h = 2 d/gr又因為曲率r與毛細管半徑R的關系為r=R/cos二 所以 h = 2 d cos v/A：gR七、計算題1、解：球形液膜J4J072.8kPar2漢10/22、 解:2： _ 2 72.75 10r104= 1.45 10 Pa25 °.°叭 30cm30.0054、解:RT6、rL8.314 氣 23 = 1.65 10 J06 3.14 0.001 13 106.02 105、解:2 0.

16、072 cos60103 9.8 10 *=0.0735m6、解:2£：:gr2 2.189 10，780 9.8 0.2 10/2=0.057m7、解:cos”:(g-Al2°3)(Ag-Al2°3)：(g - Ag)0.837v -147，不潤濕。8、解:RTIn 乞2?MC0'r2 0.2 80C08.314 300 0.9 103 0.1 10/2-0.285Cr -1.33C09、解:完全不潤濕時，COST - -12： cost-2 0.520h430.157m =15.7cmPgR1.35漢10 漢9.8漢0.1"0 /210、解:

17、In Xllncr2：MRT?r,18.2 10-In315.33 102 0.05981.00 10= 2.18 105PalnP20p匚 vap H52.18101.0110540.7 漢 1031 丄、8.314(373一T2 2"136378.314 298 2.96 103.0 101:=1.39N m11、解:(1.03 10 3.20 10/2172)(8.85 1012 81.1 210/0.385)= 3.88 10V八、綜合題1、解:空氣泡上的附加壓力p=2 c/f，當水沸騰時，空氣泡中的水蒸氣壓至少等于(p° + p),應用克勞修斯一克拉貝龍方程可求出

18、蒸氣壓為(p°+A p)時的平衡溫度T 2,此即沸騰溫度。0 丄 A0 丄 2°. c5p2 = P = P10rT2 =396K2、解：根據(jù)開爾文公式求在此飽和蒸汽壓時液滴半徑:lnPr0pUln4 r XT2二 M2 0.0715 18 10?RTln41000 8.314 298 ln 4 r =7.49 10°m每個小液滴的質量為 m =V-4：r =4 3.14 (7.49 10*°) 1000=1.76 10“4kg 33每個小液滴所含分子數(shù)為N二巴L = 1.76 1036.02 1023 = 59個M18燈03、解:ln(P2(293K)Pi(273K)-vap Hp240.6720In610.58.314273 293 p2 = 2047 Pap 2oMlnp2RTr, p 2