表面物理化學習題集和答案解析

1、一、選擇題1. 下列說法中不正確的是：( C ) (A) 生成的新鮮液面都有表面張力 (B) 平面液體沒有附加壓力 (C) 彎曲液面的表面張力的方向指向曲率中心 (D) 彎曲液面的附加壓力指向曲率中心  2. 水在臨界溫度時的表面Gibbs自由能： （ C ）(A) (A)    大于零 (B) 小于零 (C) 等于零 (D) 無法確定 3. 一個 U 型管的兩臂直徑不同，一端為 1×10-3 m，另一端為 3×10-3 m，水的表 面張力為 0.072 N·m-1。如用這個 U 型管裝上水來測量壓力，將引入的誤差

2、為： ( B ) (A) 72 Pa (B) 192 Pa (C) 96 Pa (D) 288 Pa  4. 低壓下，氣體 A 在表面均勻的催化劑上進行催化轉(zhuǎn)化反應, 其機理為： A(g) KA K B(g) K 第一步是快平衡, 第二步是速控步, 則該反應表觀為幾級? ( B ) (A) 零級 (B) 一級 (C) 二級 (D) 無級數(shù) 5 . 表面過程中G（表面）= -W'的充要條件除了等溫等壓外，還有：( D ) A，不做其它功； B，熱力學可逆； C，組成不變； D，是B和C。6. 物質(zhì)表面張力的值與：( C ) A，溫度無關(guān)； B，壓力無關(guān)； C，表面大小

3、無關(guān)； D，另一相物質(zhì)無關(guān)。7. 以P平、P凸、P凹分別表示平面、凸面、凹面液體上的飽和蒸汽壓，三者關(guān)系為：( B )  A，P平>P凹>P凸； B，P凸>P平>P凹； C，P凸>P凹>P平； D，三者相同。8. 常見亞穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象都與表面性質(zhì)有關(guān)，下面說法正確的是：( D ) A，過飽和蒸氣是由于小液滴的蒸氣壓小于大液滴的蒸氣壓所致；B，過熱液體形成原因是新相種子小氣泡的附加壓力太??；C，飽和溶液陳化、晶粒長大，因為小晶粒溶解度比大晶粒大；D，人工降雨時在大氣中撒入化學物質(zhì)主要的目的是促進凝結(jié)中心形成9. 對親水性固體表面，其相應接觸角是：

4、( B ) A， >90°； B，<90°； C， =180°； D，可為任意角1O. Langmuir吸附理論中說法符合基本假定得是：( A ) A，固體表面均勻、各處吸附能力相同；B，吸附分子可以是單層或多層分子層；C，被吸附分子間有作用、相互影響；D，吸附和解吸附之間很難建立動態(tài)平衡。11. Langmuir吸附形式之一：=bp/(1+bp),它不適用于：( C ) A，化學吸附；B，單分子層吸附；C，多種分子同時被強吸附；D，固體對稀溶液中溶質(zhì)的吸附。12. 表面活性物質(zhì)的實質(zhì)性作用是：( B ) A， 乳化作用；B，降低表面張力；C，加溶作用

5、；D，降低物質(zhì)的溶解性13. 一定體積的水，當聚成一個大水球或分散成許多水滴時，同溫度下，兩種狀態(tài)相 比，：以下性質(zhì)保持不變的 ( B ) (A) 表面能 (B) 表面張力 (C) 比表面 (D) 液面下的附加壓力14. 某物質(zhì)R 1kg，當為一立方時，總面積0.24m2，表面能0.3J，當粉碎為邊長為10-9m的立方體時，其表面能為(kJ):（ A ）A,6x104； B，3.84x104； C，5.88x104； D，7.35x10415 . 有兩根半徑相同的玻璃毛細管插入水中，水面上升高度為h，其中一根在0.5h處使其彎曲向下，試問水在此毛細管端出的行為是（ A ）凹形彎月面（A）毛細管

6、端水面呈凹形彎月面 （B）水從毛細管端滴下 (c ) 毛細管端水面呈凸型彎月面 （D） 毛細管端水面呈水平16. 用同一只滴管滴下水的滴數(shù)和滴相同體積苯的滴數(shù)哪個多（ C ）（A） 水的多 （B）一樣多 （C）苯得多 （D）一樣多17 下面說飯不正確的是（B ）（A）生成的新鮮液面都有表面張力 （B）彎曲液面的表面張力方向指向曲率中心 (C) 平面液面沒有附加壓力 （D）彎曲液面的附加壓力指向曲率中心18 天空中的水滴大小不同，在其運動過程中，其變化趨勢如何？（ B）(A)大水滴分散成小水滴，半徑趨于相等 （B） 大水滴變大，小水滴變?。–）大小水滴的變化沒有規(guī)律 （D） 小水滴凝聚成大水滴1

7、9 同一固體，大塊顆粒和粉狀顆粒，其溶解度哪個大（ B ）（A）大顆粒大 （B）粉狀顆粒大 （C）一樣大 （D） 無法比較20 若某液體可以在某固體上自動鋪展，則鋪展系數(shù)S必須（C ）（A）小于零 （B） 等于零 （C）大于等于零 （D）小于等于零21 水平儀中有一個橢球形的液泡，長短半軸分別為 0.8 和 0.3cm，已知水的表面張力為0.07197N·m-1液泡的附加壓力為： ( B ) A18Pa B33Pa C48Pa D66Pa22 兩液體A和B表面張力A=B，密度rA=2rB，一毛細管插入A中液面上升 2.0cm，插入B中液面上升多少？（假定兩液體皆完全潤濕管壁）( C

8、)A 1.0cm； B 2.0cm； C 4.0cm ； D 5.0cm。23 一個U型管的兩臂直徑不同，一端為 1×10-3m，另一端為 3×10-3m，水的表面張力為0.072N·m-1。如用這個U型管裝上水來測量壓力，將引入的誤差為( B )A 72Pa B 92Pa C 96Pa D 288Pa24. 對理想水平液面，其值為零的表面物理量是：( C ) A，正壓力； B，表面張力； C，附加壓力； D，表面能。25 一根毛細管插入水中，液面上升的高度為 h，當在水中加入少量的 NaCl,這時毛細管中液面的高度為( B )A等于 h； B 大于 h； C 小

9、于h； D無法確定。26 BET公式最主要用途之一是 （ D ）A 獲得高溫下的吸附機理 B 獲得吸附等量線 C 獲得吸附等壓線 D 測定固體的比表面27 當表面活性物質(zhì)加入溶劑后，產(chǎn)生的結(jié)果（A ）A dr/da<o,正吸附 B dr/da<o,負吸附 C dr/da>o , 正吸附 D dr/da>o, 負吸附28 多孔固體表面易吸附水蒸氣，而不易吸附 O2、N2 主要原因是：( C ) A. 水蒸氣分子量比 O2、N2 小 B. 水蒸氣分子的極性比 O2、N2 要大 C. 水蒸氣的凝聚溫度比 O2、N2 高 D. 水蒸氣在空氣中含量比 O2、N2 要少29 用同一

10、支滴管分別滴取純水與下列水的稀溶液，都是取得1 cm3，哪一種液體所需液滴數(shù)最少？( B ) A. 純水 B. NaOH水溶液 C. 正丁醇水溶液 D. 苯磺酸鈉水溶液30 同一液體其彎曲液面的蒸汽壓為p1， 水平面的蒸汽壓為p2, 在相同溫度和外壓下：（ D）A p1 < p2, B p1 > p2 C p1 = p2, D p1 < p2, 或者p1 > p2二、填空題  1. 植物的葉子一般是憎水性的, 所以在配制農(nóng)藥時常常要加_ ， 以增加藥液對植物表面的潤濕程度, 使藥液能在植物葉子上鋪展。  2. 液態(tài)汞的表面張力 g = 0.4636

11、N·m-1 + 8.32×10-3 N·m-1·K-1·T - 3.13×10-7 N·m-1·K-2·T2 在 400 K 時，汞的 （¶U/¶A）T, V = 。  3. 室溫時，水在一根粗細均勻的玻璃毛細管中，將上升到高度 h，如將毛細管折斷 至 h/2處，水將沿壁升至 _ 處，此時管中水面的曲率半徑將 _ 。  4. 溶液中溶質(zhì)活度增加表面張力下降則 _ 0，溶液中溶質(zhì)活度增加表面張力增加則_ 0。 5. 小晶粒的熔點_大塊固體熔點，小晶粒的溶解度_大塊固體

12、溶解度。 6. 固體能為液體完全潤濕時_，固體不為液體所潤濕時_ 。 7 形成膠束的最低濃度稱為_，表面活性物質(zhì)的 HLB 值表示表面活性物質(zhì)的_ 。 8. 當水中加入表面活性劑后，將發(fā)生 dr/dc_ 0, _吸附。 9 多孔硅膠有強的吸水性能，硅膠吸水后表面吉布斯自由能將 _ 化學吸附與物理吸附的本質(zhì)差別在于_。10. 礦石浮選法的原理是根據(jù)表面活性劑的_。11 液體與固體之間的接觸角是 _90°12 某液體中加入表面活性物質(zhì)后，則該液體的表面張力將_。（變大，變小，不變）13 蘭繆爾適用與 14 吸附理論主要用于描述 答案；（1）表面活性劑或稱為潤濕劑 （2）dU = TdS

13、- pdV + g dA (¶U/¶A)T, V = T (¶S/¶A)T, V + g = -T(¶g /¶T)A, V + g = 0.514 J·m-2（3）管端，變大。(4) > < (5) < > (6) （rs-grl-s）=rl-g; rs-g<rl-s (7) 臨界膠束濃度;親水性 (8) < 正 (9) 降低; 前者為化學鍵力，后者為分子間力(10) 潤濕作用(11) <(12) 降低(13) 對單分子層的物理吸附還有化學吸附(14) 多相催化判斷題 （1） 增溶系

14、統(tǒng)是熱力學穩(wěn)定系統(tǒng)，而乳狀液或溶膠是熱力學不穩(wěn)定系統(tǒng) （ ）（2） 增溶作用與真正的溶解作用一樣，均使溶劑依數(shù)性有很大變化 （ ）（3） 溶液表面發(fā)生吸附后表面自由能增加 （ ）（4） 定溫下表面張力不隨濃度變化時，濃度增大，吸附量不變 （ ）（5） 飽和溶液的表面不會發(fā)生吸附現(xiàn)象 ( )（6） 在液面上某一小面積S周圍表面對S有表面張力,則表面張力與液面垂直 （ ）（7） 微小晶體與普通晶體相比，其飽和蒸汽壓要大 （ ）（8） 氣體在固體表面發(fā)生吸附吉布斯自由能小于零 （ ）（9） 多孔硅膠的強烈吸水性能說明硅膠吸水后表面函數(shù)較高 （ ）（10） 對于物理吸附，其吸附速度較大，吸附熱較小 （

15、 ）答案： 對，錯，錯，對，錯，錯，對，對，錯，對四、計算題1.有一毛細管，其半徑為0.60 mm，當它垂直插入水中，水面上升2.19 cm，設(shè)該毛細管的接觸角為30°，水的密度是0.98 g·cm-3，求該溫度下水的表面張力。解：液面是凹面，r < 0，p < 0，p' < p0p' + h(水) = p0 ，p = h(水) 2/r(毛) = hg (g 為重力加速度) 曲率半徑與毛細管半徑關(guān)系： rcos = r(毛) ，2cos/r(毛) = hg ， = hgr(毛)/2cos r(毛) = 0.60 mm = 6.0 ×

16、; 10-4 m ， = 0.98 g/cm3 = 980 kg·m-3， g = 9.8 m·s-2cos = cos30°= 0.866， h = 2.19cm = 2.19 × 10-2 m = 2.19 × 10-2 × 980 × 9.8 × 6.0 × 10-4/(2 × 0.866) = 7.286 × 10-3 N·m-12.水的比表面自由能與攝氏溫度t 的關(guān)系式為：(× 10-3N·m-1)= 75.64 - 0.14t，若水的表面改變時

17、，總體積不變，試求10、p下，可逆地使水表面積增加5 cm2，必需做多少功？從外界吸收多少熱？解：t = 10， = (75.64 - 0.14 × 10) × 10-3 = 74.24 × 10-3 N·m-1 W' = G = A = 74.24 × 10-3 × 5 × 10-4 = 3.71 × 10-5 J (環(huán)境做功為正) (/T)A,p = -0.14 × 10-3 N·m-1·K-1 Qr = TS = T-A(/T)A,p = 283 × 5 

18、15; 10-4 × 0.14 × 10-3 = 1.981 × 10-5 J3.乙醇的表面張力符合下列公式：( × 10-3N·m-1) = 72 - 0.5c + 0.2c2 ，c(mol·dm-3)為乙醇的濃度。試計算溫度25 時：(1) 醇濃度為0.3、0.5 mol·dm-3 表面超量 ；(2) 求出飽和吸附量 ；(3) 算乙醇分子的截面積 。 解： = 72-0.5c +0.2 c2 ，(/c)A,p = ( -0.5 + 0.4 c) × 10-3(1) c = 0.3 M，1 = -c/RT·(/c)T,p = -0.3/(8.314 × 298) · (-0.5 + 0.4 × 0.3) × 10-3 = 4.6012 × 10-8 mol/m2c = 0.5 M，2 = -0.5/(8.314 × 298) · (-0.5 + 0.4 × 0.5) × 10-3 = 6.0543 × 10-8 mol/m2(2)由類似的 Langmuir 公式： = ·Kc/(1 + Kc)1/ = 1/ + 1/K·1