物理化學表面現象練習題(含答案及詳細講解)

1、物理化學外表現象練習題-、判斷題：1. 只有在比外表很大時才能明顯地看到外表現象，所以系統外表增大是外表張力產生 的原因。2. 對大多數系統來講，當溫度升高時，外表張力下降。3. 比外表吉布斯函數是指恒溫、恒壓下，當組成不變時可逆地增大單位外表積時，系 統所增加的吉布斯函數，外表張力那么是指外表單位長度上存在的使外表張緊的力。 所以比外表吉布斯函數與外表張力是兩個毫無聯系的概念。4 恒溫、恒壓下，凡能使系統外表吉布斯函數降低的過程都是自發(fā)過程。5.過飽和蒸氣之所以可能存在，是因新生成的微小液滴具有很低的外表吉布斯自由能。6 液體在毛細管內上升或下降決定于該液體的外表張力的大小。7.單分子層吸附

2、只能是化學吸附，多分子層吸附只能是物理吸附。&產生物理吸附的力是范德華力，作用較弱，因而吸附速度慢，不易到達平衡。9. 在吉布斯吸附等溫式中，r為溶質的吸附量，它隨溶質 (外表活性物質)的參加量的增加而增加，并且當溶質達飽和時，r到達極大值。10. 由于溶質在溶液的外表產生吸附，所以溶質在溶液外表的濃度大于它在溶液內部的 濃度。11. 外表活性物質是指那些參加到溶液中，可以降低溶液外表張力的物質。、單項選擇題：1. 以下表達不正確的選項是：(A) 比外表自由能的物理意義是，在定溫定壓下，可逆地增加單位外表積引起系統吉布斯自由能的增量；(B) 外表張力的物理意義是，在相外表的切面上，垂直作用于外

3、表上任意單位長度切線的外表緊縮力；(C) 比外表自由能與外表張力量綱相同，單位不同；(D) 比外表自由能單位為 Jm，外表張力單位為 Nm時，兩者數值不同2. 在液面上，某一小面積S周圍外表對S有外表張力，以下表達不正確的選項是:(A) 外表張力與液面垂直；(B) 外表張力與S的周邊垂直 ；(C) 外表張力沿周邊與外表相切；(D) 夕卜表張力的合力在凸液面指向液體內部3. 同一體系，比外表自由能和外表張力都用(A) 物理意義相同，數值相同；(C) 物理意義相同，單位不同；4. 一個玻璃毛細管分別插入25 C和75 C 水中上升的高度：(A) 相同；(C) 25 C水中高于75C水中；(曲面球心

4、)，在凹液面指向液體外部(T表示，它們：(B) 量綱和單位完全相同；(D) 物理意義不同，單位不同。的水中，那么毛細管中的水在兩不同溫度(B) 無法確定 ；(D) 75 C 水中高于25C 水中。5. 純水的外表張力是指恒溫恒壓下水與哪類相接觸時的界面張力：(A) 飽和水蒸氣 ；(B)飽和了水蒸氣的空氣(C) 空氣；(D)含有水蒸氣的空氣6.水的相圖中s、I、g分別表示固、液、氣三態(tài)，a、b、c、d是四種不同的狀態(tài)，那么在這四種狀 態(tài)中沒有界面張力、只有一種界面張力、有兩 種以上界面張力的狀態(tài)依次是：(A)d、a、b ；(B) d、a、c ；(C) a、c、b ；(D) b、d、c。7.某溫度

5、壓力下，有大小相同的水滴、水泡和氣泡,其氣相局部組成相同，見圖。它們三者外表自由能大小為:(A)G = G G ；(B)Ga = G;(C)G (G G ；(D)Ga = 0 ;(B) A H5 0 ;(C) A SS 0 ;(D) Q 0.5；(B) c 1.25； (D) c 1.25。23 .膠束的出現標志著外表活性劑的：(A)外表活性劑降低外表張力的能力下降；(B)溶解已到達飽和；(C)分子間作用超過它與溶劑的作用；(D)分子遠未排滿溶液外表。24 .在空間軌道站中，飄浮著一個足夠大的水滴，當用一內壁干凈，外壁油污的毛細 管接觸水滴時：(A)水不進入毛細管；(B) 水進入毛細管并到達一

6、定高度；(C) 水進入直到毛細管另一端；(D) 水局部進入并從另一端出來，形成兩端有水球4q - irri r-,ir-I rr a ! a I：；：；：；：|- - - - - - - a|25. 如下列圖，一支玻璃毛細管插入水中，有一段水柱，水柱內b處的壓力pb為：(A)Pb =po ；(B) Pb =po + pgh ;(C)pb =po- p gh;(D) Pb =p gh。26. 水對玻璃潤濕，汞對玻璃不潤濕，將一玻璃毛細管分別插(A)管內水面為凹球面；(C)管內水面高于管外水面(B) 管內汞面為凸球面 ；(D) 管內汞面與管外汞面一致27.如下列圖，a、b、c為內徑相同的玻璃毛細管

7、。a中水柱升高至h, b中間有擴大局部，d為內徑相同的石蠟毛細管 (水不潤濕石蠟)，那么以下表達不正確的選項是:(C)去污作用(A) b管中水柱自動升至 力，水面保持在h ；(B) c管中水柱自動升至(C) c管中水柱自動升至h,假設將水吸至高于h?并向下滴水；h?，不向下滴水 ；(D) d管中水面低于槽中水平面28.礦石浮游選礦法的原理是根據外表活性劑的：(A)乳化作用；(B)增溶作用(D)潤濕作用。29 .有機液體與水形成W/0型還是0/W型乳狀液與乳化劑的h,去掉吸HLB值有關，一般是入水和汞中，以下表達不正確的選項是:(A) HLB值大，易形成 W/0型；(B) HLB值小，易形成 O

8、/W型 ；(C) HLB值大，易形成O/W型 ；(D) HLB值小，不易形成 W/O型30 .以下表達不正確的選項是：(A) 農藥中參加潤濕劑可使d (I -g)和d (I -s)減小，藥液在植物外表易于鋪展;(B) 防水布上涂外表活性劑使d (s -g)減小，水珠在其上不易鋪展；(C) 泡沫浮選法中捕集劑極性基吸附在礦石外表，非極性基向外被吸附在泡沫上；(D) 起泡劑的主要作用是增大液體外表張力。31 .對于增溶作用，以下表達不正確的選項是：(A) 增溶作用使被溶物質化學勢降低；(B) 增溶系統是熱力學穩(wěn)定系統，而乳狀液或溶膠是熱力學不穩(wěn)定系統(C) 增溶作用與真正的溶解作用一樣，均使溶劑依

9、數性有很大變化(D) 增溶作用發(fā)生在有大量膠束形成的離子型外表活性劑溶液中32 .多孔固體外表易吸附水蒸氣，而不易吸附氧氣、氮氣，主要原因是:(A) 水蒸氣分子量比 Q、N2小；(B) 水蒸氣分子的極性比 C2、N2要大；(C) 水蒸氣的凝聚溫度比 02、N2高；(D) 水蒸氣在空氣中含量比Q、N2要少。、多項選擇題:1某液體在一定溫度下，由微小液滴聚集成大液滴時，該體系發(fā)生了：(A) 外表自由能降低 ； (B) 外表積增大 ； (C) 蒸氣壓降低 (D) 體積增大 ； (E) 外表張力升高 。2彎曲液面所產生的附加壓力：(A) 一定等于零 ；(B)(D) 一定小于零 ；(E)定不等于零 ；

10、(C) 一定大于零可正，可負，可不等于零3 能潤濕玻璃毛細管的液體，在一定溫度下，假設在管內蒸氣壓為Pr，在大玻璃燒杯中蒸氣壓為P。，彎曲液面附加壓力P。那么下面正確關系是：(A) p 0 ；(B) Pr Po,A p P0,A P 0 ；(E) Pr P0，A P 0 , (?c/?c)t 大于零；(B) a 0;(C) a 0 , b 0 , (? r/?ln c) t 小于零 ；(E) a 0 , ( ? c /?c)t 大于零。7. 溶有外表活性劑的水溶液，以下表述不正確的：(A) 外表產生負吸附 ；(B) 能形成膠束 ；(C) 它能在外表定向排列降低外表能 ；(D) 使溶液的外表張力

11、顯著降低(E) 外表濃度低于其本體濃度 。8將一玻璃毛細管插入水銀槽中，那么毛細管中水銀面：(A) 比槽中水銀面高 ；(B) 比槽中水銀面低；(C) 與槽中水銀面一樣高；(D) 管內水銀面為凹面 ；(E) 管內水銀面為凸面 。9對于一般液體，以下泡沫的起泡劑的作用描述不正確的選項是：(A) 降低氣 - 液界面的張力 ；(B) 能破壞不溶解的氣體產生的泡沫 ；(C) 能產生有一定機械強度有彈性的液膜 ；(D) 能增加局部氣 -液界面的張力 ；(E) 有適當的外表粘度 ， 以免膜中液體流走 。10當在兩玻璃板間放一滴水后，比不放水前這兩塊玻璃：(A) 容易分開 ；(B) 分開困難 ；(C) 與不放

12、水差不多(D) 推動(滑動)較難 ；(E) 推動(滑動)較易 。四、計算及證明題：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，設該毛細管的接觸角為 30,水的密度是0.98 g第十二章外表現象練習題答案一、思考題答案：1 .錯，外表張力產生的原因是外表層的分子與內部的分子受力情況不一樣，與外表增大無關。2 .對。由于溫度升高，分子運動加快，分子之間吸引力減弱，外表張力下降。3 .錯，二者概念不同，一個標量，一個是矢量，單位也不同，但是兩者有聯系，量綱相同，數值大小相同。4. 對，恒溫、恒壓， G0是自發(fā)過程。5 錯，新生成的微小液滴有很大的比外表積，因而

13、有很高的外表吉布斯自由能。6 錯，液體在毛細管內上升或下降決定于液體能否潤濕毛細管壁。7 .錯。多分子層吸附只能是物理吸附是對的，單分子層吸附只能是化學吸附是錯誤的,也可以是物理吸附。&錯。物理吸附吸附速度快，很容易到達平衡。9 錯，到達飽和吸附時，不一定到達飽和濃度。10 錯，溶質在外表層的濃度也可以低于它在內部的濃度，例如負吸附。11錯，能夠顯著降低溶液外表張力的物質才稱為外表活性物質，具有雙親基團結構。二、單項選擇題答案：1. D ;2. A ;3. D ;4. C ;5. B ;6. A ;7. A ;8. A ; 9. C ;?;。說明：1、 比外表自由能與外表張力量綱相同，單位不同

14、，數值相同。選D。2、 外表張力的方向在液面的切面上，指向液面收縮的方向，不是與液面垂直。選A3、比外表自由能和外表張力的物理意義不同，量綱相同單位不同；前者是標量，后者是 矢量。h4、2gr毛,毛細管中的水上升的高度與外表張力成正比。而外表張力受溫度影響,溫度升高，外表張力減少，75C水的外表張力小于 25C水。選C。5、嚴格來說，純水的外表張力是指液態(tài)水與水蒸氣共存時的界面張力，而實際中通常是 指液態(tài)水與飽和了水蒸氣的空氣界面張力。6、 d點在臨界狀態(tài)以上，氣液成為一相，沒有相界面張力。a點存在I s 一種外表張力, c點存在g l 一種界面張力。b點三相共存，有g l、丨s、g s三種界

15、面張力。7、外表自由能大小與比外表自由能和外表積有關，在比外表自由能外表張力一樣 條件下，與外表積成正比。由于氣水泡有前后兩個外表，它的外表積最大。8、G A 7.27 10 2 4 10 42.91 10 5J9、水平液面不產生附加壓力,10、外表積增大時，11、附加壓力與外表張力產生的原因相同，都有分子之間作用力引起的，但兩者的作用點不同，方向不同，大小不同。12、水珠半徑越小，飽和蒸氣壓越大，氣體化學勢也越大。在一個密閉的容器的上方水的 蒸氣壓，對于小水珠沒有到達飽和，還要氣化，而對于大水珠已經到達飽和，蒸氣要 凝聚，因此大水珠變大，小水珠變小。13、開爾文方程適用于小液珠或小晶體，是凸

16、面粒子，不適用水中小氣泡凹面Cr 2 M RT In14、oR，溶解度反比于顆粒半徑和固體密度，正比于外表張力，增大，溶解度也增大。非外表活性物質，無機物硫酸水溶液的外表發(fā)生負吸附。 參加的NaCI，是非外表活性物質，外表張力增加，這時毛細管中液面高度上升。ccBBRT c T RTcRTI0滴管滴取液體時，外壓力相同，外表張力越大的，滴管向下滴液時，液滴就大，即 半徑R越大，滴1cm3液所需也滴數少。溶液外表發(fā)生吸附后外表自由能降低而不是增加；溶液的外表張力可以大于溶劑的表 面張力；定溫下，外表張力不隨濃度變化時，說明已經到達飽和吸附，濃度再增大， 吸附量也不變是正確的；飽和溶液的外表會發(fā)生

17、吸附。直鏈烴基，只需要少量就可以使外表張力降低到極小。所以直鏈的效率高，有效值小。 水溶液外表張力降低，說明溶質是外表活性物質，是有機物類的兩親分子，因此溶質分15、16、17、1819、20、21、隨外表張力子與水分子的親和力小于水分子之間的親和力。22、23、24、c4405 10 44 10 4c 03RT c tc tc 1.25 mol dm。膠束出現說明溶液外表吸附已經到達飽和，溶液的外表已經鋪滿單分子層。外表活性劑降低外表張力的能力下降，外表活性劑不能再很快降低外表張力降。由于水能潤濕毛細管，接觸角小于90，水滴進入毛細管。又因為在空間軌道站，沒有重力與附加壓力平衡，水滴一直進入

18、毛細管，直到另一端。25、 在同一個水平面上，壓力相等，pb = p0 ； b點液柱產生的靜壓強與凹面的附加壓強對 消了。26、汞不能潤濕毛細管，在管內形成凸面，管內汞面比管外汞面低。27、 水潤濕毛細管，毛細管只能形成凹液面。在c管的上頭末端，水仍然是凹面，不可能 形成凸面相下滴水。28、浮游選礦法的原理是根據外表活性劑的潤濕作用，外表活性劑把礦石小粒子包圍起來， 起泡后浮起來。29、 HLB值大，親水性強，容易形成水包油型O/W的乳狀液。30、起泡劑的作用是減小液體外表張力，而不是增大液體外表張力。31、增溶是溶物質進入膠束內部或吸附在膠束外表上，溶質是“整團溶解的，游離在溶 劑中的溶質濃

19、度并沒有改變多少，因此溶劑的依數性變化很小。32、 水蒸氣的凝聚溫度比 Q、N2高，在相同溫度下，水蒸氣的飽和蒸氣壓較高，容易 被吸附，吸附量大。三、多項選擇題答案：1. AC ;2. BE ;6. CD ;7. AE ;說明：3. B ;8. BE ;4. DE ;9. BD ;5. AE ;10. BE。1、液滴聚集成大液滴時，外表積減小，但整個體系的體積不變，外表自由能降低。半 徑變大，由Kelvin方程，蒸氣壓變小。溫度不變，外表張力也不變。2、彎曲液面一定會產生附加壓力，附加壓力一定等于零，凸面附加壓力是正的，凹面 附加壓力是負的。3、 毛細管內，形成凹液面，那么曲率半徑越小，蒸氣壓

20、也越小，pr p。凹面， p0。4、過飽和是亞穩(wěn)態(tài)，熱力學不穩(wěn)定體系，因為微小顆粒的飽和蒸氣壓大，相應化學勢 大于大顆粒，同時小顆粒的溶解度又高。導致微小顆粒難以從飽和溶液中析出，從 而形成了過飽和溶液。5、 夕卜表活性劑效率越高，很小的濃度就很快降低溶液的外表張力，即？b /?ct越負，10，越正。cRTcc tcbb6、RT cTRTcRTb小0RT,所以b 0。又a7、溶有外表活性劑的水溶液，外表產生正吸附。0c t，發(fā)生正吸附，blnc,外表張力b是0的，貝U a 0 外表層濃度高于其本體濃度。4/(2 x 0.866) = 7.286x 108、汞不能潤濕玻璃毛細管，在管內形成凸面，

21、并且比槽內水銀面低。9、起泡劑的作用是降低氣-液界面的張力，能產生有一定機械強度有彈性的液膜，增 加外表粘度，以免膜中液體流走，它不是破壞不溶解的氣體產生的泡沫，也和能增 加氣一液界面的張力。10、在兩玻璃板間放一滴水，水在板間形成凹液面，使液體內部壓力小于液面壓力。相當 于大氣壓將兩玻璃板壓緊，所以分開困難。但因為附加壓力方向平行于玻璃板，所以 動較容易。四、計算及證明題答案:1.解：液面是凹面，r 0 , p 0 , p p0p + h水=p。， p = h水2b/r毛=hpg g 為重力加速度曲率半徑與毛細管半徑關系：rcos 0 = r 毛，2 b cos 0 / r(毛)=h p g

22、 ,b = h p gr(毛)/2cos 0 r(毛)=0.60 mm = 6.0x 10 _4 m , p = 0.98 g/cm一 3一2=980 kg m , g = 9.8 m scos 0 = cos30 , h = = 2.19 x 10 一2 m2b = 2.19 x 10 x 980 x 9.8 x 6.0 x 10N -m 1一 3一 3一 12. 解：t = 10 C, 0.14 x 10) x10= 74.24x 10N-mW= G = bA A = 74.24 x 10 x5 x 10= 3.71x 10J (環(huán)境做功為正一 3 1 一 1/ ( ?b / ?T) A p = 0.14 x 10 N-m -K一 43 Q = TA