《物理化學(xué)(第五版)》第十三章復(fù)習(xí)題答案

1、復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題1l答：答：A0= As/m或或A0= As/V；l表面張力又可稱(chēng)為表面表面張力又可稱(chēng)為表面Gibbs自由能，自由能，二者二者數(shù)值一樣數(shù)值一樣。l但一個(gè)是從能量角度研究表面現(xiàn)象，另一個(gè)但一個(gè)是從能量角度研究表面現(xiàn)象，另一個(gè)是從力的角度研究表面現(xiàn)象；故二者物理意是從力的角度研究表面現(xiàn)象；故二者物理意義不同；單位不同。義不同；單位不同。 1.比表面有哪能幾種表示方法？表面張力與表面比表面有哪能幾種表示方法？表面張力與表面Gibbs自由能有哪些異同點(diǎn)？自由能有哪些異同點(diǎn)？ 彎曲液面有附加壓力，其最終會(huì)將不規(guī)則的液彎曲液面有附加壓力，其最終會(huì)將不規(guī)則的液面變?yōu)閳A形或球形；面變?yōu)閳A形或球形；

2、 球形表面積最小，表面自由能最低，最穩(wěn)定；球形表面積最小，表面自由能最低，最穩(wěn)定； 不相同。不相同。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題22.為什么氣泡、小液滴、肥皂泡等都呈圓形？玻為什么氣泡、小液滴、肥皂泡等都呈圓形？玻璃管口加熱后會(huì)變得光滑并縮?。ㄋ追Q(chēng)圓口），璃管口加熱后會(huì)變得光滑并縮?。ㄋ追Q(chēng)圓口），這些現(xiàn)象的本是什么？用同一滴管滴出相同體積這些現(xiàn)象的本是什么？用同一滴管滴出相同體積的苯。水和的苯。水和NaCl 溶液，所得的液滴數(shù)是否相同？溶液，所得的液滴數(shù)是否相同？復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題3 3.用學(xué)到的關(guān)于界面現(xiàn)角的知識(shí)解釋以下幾用學(xué)到的關(guān)于界面現(xiàn)角的知識(shí)解釋以下幾種做法或現(xiàn)象的基體原理：人工降雨；種做法或現(xiàn)象的基體原理

3、：人工降雨；有機(jī)蒸餾中加沸石；多孔固體吸附蒸有機(jī)蒸餾中加沸石；多孔固體吸附蒸氣時(shí)的毛細(xì)凝聚；氣時(shí)的毛細(xì)凝聚； 過(guò)飽和溶液，過(guò)飽和過(guò)飽和溶液，過(guò)飽和蒸氣，過(guò)冷液體等過(guò)飽和現(xiàn)象；蒸氣，過(guò)冷液體等過(guò)飽和現(xiàn)象； 重量分重量分析中的析中的“陳化陳化” 過(guò)程；噴灑農(nóng)藥時(shí)，為何過(guò)程；噴灑農(nóng)藥時(shí)，為何常常在農(nóng)藥中加入少量表面活性劑。常常在農(nóng)藥中加入少量表面活性劑。 這些現(xiàn)象都可以用開(kāi)爾文公式說(shuō)明，、這些現(xiàn)象都可以用開(kāi)爾文公式說(shuō)明，、 、 、 是新相剛形面時(shí)的體積小，曲率半徑小，對(duì)與之是新相剛形面時(shí)的體積小，曲率半徑小，對(duì)與之平衡的舊相有更加苛刻的條件要求。多孔固體吸平衡的舊相有更加苛刻的條件要求。多孔固體吸附

4、蒸氣時(shí)，被吸附的氣體的液相對(duì)毛細(xì)管是潤(rùn)濕的，附蒸氣時(shí)，被吸附的氣體的液相對(duì)毛細(xì)管是潤(rùn)濕的，其曲率半徑小零，當(dāng)氣體的分壓小于其飽和蒸氣壓其曲率半徑小零，當(dāng)氣體的分壓小于其飽和蒸氣壓時(shí)，就可以發(fā)生凝聚。噴灑農(nóng)藥時(shí)，在農(nóng)藥中加時(shí)，就可以發(fā)生凝聚。噴灑農(nóng)藥時(shí)，在農(nóng)藥中加入少量表面活性劑，可以降低藥液的表面張力，使入少量表面活性劑，可以降低藥液的表面張力，使藥液在葉面上鋪展藥液在葉面上鋪展。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題3復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題4 4.在三通活塞的兩端涂上肥皂液，關(guān)斷右端在三通活塞的兩端涂上肥皂液，關(guān)斷右端通路，在左端吹一個(gè)大泡，然后關(guān)閉左端，通路，在左端吹一個(gè)大泡，然后關(guān)閉左端，在右端吹一個(gè)小泡，最后讓左右兩端相

5、通。在右端吹一個(gè)小泡，最后讓左右兩端相通。試問(wèn)當(dāng)將兩管接通后，兩泡的大小有何變化？試問(wèn)當(dāng)將兩管接通后，兩泡的大小有何變化？到何時(shí)達(dá)到平衡？講出變化的原因及平衡時(shí)到何時(shí)達(dá)到平衡？講出變化的原因及平衡時(shí)兩泡的曲率半徑的比值。兩泡的曲率半徑的比值。 小球更小，大球更大；小球更小，大球更大； 最后小泡變成一個(gè)與大泡曲率半徑相同的最后小泡變成一個(gè)與大泡曲率半徑相同的弧；弧； 由于小泡的附加壓力大，所以大泡變大，由于小泡的附加壓力大，所以大泡變大，小泡變小，最后使兩泡的曲率半徑相同。小泡變小，最后使兩泡的曲率半徑相同。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題4 純液體：縮小液體表面積；純液體：縮小液體表面積； 溶液：表面與本相中溶質(zhì)

6、的濃度不同；溶液：表面與本相中溶質(zhì)的濃度不同； 固體：吸附作用。固體：吸附作用。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題55.因系統(tǒng)的因系統(tǒng)的Gibbs自由能越低，系統(tǒng)越穩(wěn)定，所自由能越低，系統(tǒng)越穩(wěn)定，所以物體總有降低本身表面以物體總有降低本身表面Giibs自由能的趨勢(shì)。自由能的趨勢(shì)。請(qǐng)說(shuō)說(shuō)純液體、溶液、固體是如何降低自己的請(qǐng)說(shuō)說(shuō)純液體、溶液、固體是如何降低自己的表面表面Gibbs自由能的。自由能的。 根據(jù)開(kāi)爾文公式根據(jù)開(kāi)爾文公式 由于表面張力的存在，小晶粒的附加壓力由于表面張力的存在，小晶粒的附加壓力大，它的化學(xué)勢(shì)相對(duì)較高，所以小晶粒的大，它的化學(xué)勢(shì)相對(duì)較高，所以小晶粒的熔點(diǎn)比大塊固體的熔點(diǎn)低，而溶解度卻比熔點(diǎn)比大塊固

7、體的熔點(diǎn)低，而溶解度卻比大晶粒大。大晶粒大。 復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題66.為什么小晶粒的熔點(diǎn)比大塊固體的熔點(diǎn)低，而溶為什么小晶粒的熔點(diǎn)比大塊固體的熔點(diǎn)低，而溶解度卻比大晶粒大？解度卻比大晶粒大？ 答：小顆粒的答：小顆粒的CaCO3分解壓大。因?yàn)樾×７纸鈮捍?。因?yàn)樾×５母郊訅毫Υ?，化學(xué)勢(shì)高。的附加壓力大，化學(xué)勢(shì)高。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題77.若用若用CaCO3(s)進(jìn)行熱分解，問(wèn)細(xì)粒進(jìn)行熱分解，問(wèn)細(xì)粒CaCO3(s)的的分解壓（分解壓（p1）與大塊的）與大塊的CaCO3(s)分解壓（分解壓（p2）原）原相比，兩者大小如何？試說(shuō)明為什么？相比，兩者大小如何？試說(shuō)明為什么？復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題8 8.設(shè)有內(nèi)徑一樣大的設(shè)有內(nèi)徑一

8、樣大的a、b、c、d、 e、 f管及管及內(nèi)徑比較大的內(nèi)徑比較大的g管一起插入水中（如圖所管一起插入水中（如圖所示），除示），除f內(nèi)壁涂有石蠟外，其余全是潔凈內(nèi)壁涂有石蠟外，其余全是潔凈的玻璃管，若的玻璃管，若a管內(nèi)液面升高為管內(nèi)液面升高為h,試估計(jì)其試估計(jì)其余管內(nèi)的水面高度？若先將水在各管內(nèi)（余管內(nèi)的水面高度？若先將水在各管內(nèi)（c, d管除外）都灌到管除外）都灌到h的高度，再讓其自動(dòng)下降，的高度，再讓其自動(dòng)下降，結(jié)果又如何？結(jié)果又如何？ b 管垂直高度為管垂直高度為 h， c 管調(diào)整表面曲率半徑但不溢出，管調(diào)整表面曲率半徑但不溢出， d 管不溢出，管不溢出， e 管高度為到擴(kuò)大部分為止，但上去

9、后不會(huì)下降仍管高度為到擴(kuò)大部分為止，但上去后不會(huì)下降仍然為然為 h f 管將下降為凸液面，管將下降為凸液面， g 管為管為 1/n倍倍h。 復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題8 小液滴消失，大液滴更大。小液滴消失，大液滴更大。 彎曲液面所產(chǎn)彎曲液面所產(chǎn)生的附加壓力將使液體在以小液滴形式分生的附加壓力將使液體在以小液滴形式分散存在時(shí)比大量聚集存在時(shí)具有更大的飽散存在時(shí)比大量聚集存在時(shí)具有更大的飽和蒸氣壓。和蒸氣壓。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題99.把大小不等的液滴（或萘粒）密封在一玻璃把大小不等的液滴（或萘粒）密封在一玻璃罩內(nèi)，隔相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間后，估計(jì)會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？罩內(nèi)，隔相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間后，估計(jì)會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？ 因?yàn)槿途苡休^多的離

10、子，根據(jù)溶質(zhì)對(duì)表因?yàn)槿途苡休^多的離子，根據(jù)溶質(zhì)對(duì)表面張力的影響規(guī)律，有較大的表面張力；當(dāng)將泉面張力的影響規(guī)律，有較大的表面張力；當(dāng)將泉水小心注入干燥杯子時(shí)，水面會(huì)高出杯面，這是水小心注入干燥杯子時(shí)，水面會(huì)高出杯面，這是因?yàn)樗谋砻鎻埩Φ氖湛s作因?yàn)樗谋砻鎻埩Φ氖湛s作用用。如果在液面上滴。如果在液面上滴一滴肥皂液，液面將降低。一滴肥皂液，液面將降低。 復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題1010.為什么泉水和井水都有較大的表面張力？當(dāng)將為什么泉水和井水都有較大的表面張力？當(dāng)將泉水小心注入干燥杯子時(shí)，水面會(huì)高出杯面，這泉水小心注入干燥杯子時(shí)，水面會(huì)高出杯面，這是為什么？如果在液面上滴一滴肥皂液，會(huì)出現(xiàn)是為什么？如

11、果在液面上滴一滴肥皂液，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？什么現(xiàn)象？ （1）海水中有大量鹽類(lèi)，表面張力比湖水）海水中有大量鹽類(lèi)，表面張力比湖水大，可以形成較大的浪花（如較大的表面大，可以形成較大的浪花（如較大的表面張力液滴大）。張力液滴大）。 （2）形成泡沫的物質(zhì)可以使水的表面張力）形成泡沫的物質(zhì)可以使水的表面張力降低，水的凝聚力減小，對(duì)堤壩的沖擊力降低，水的凝聚力減小，對(duì)堤壩的沖擊力降低。降低。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題1111.為什么在相同的風(fēng)力下，和海面的浪比湖面為什么在相同的風(fēng)力下，和海面的浪比湖面大？用泡沫護(hù)海堤的原理是什么？大？用泡沫護(hù)海堤的原理是什么？ 復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題121212112lnRRRTMccls12.

12、如果某固體的大粒子如果某固體的大粒子(半徑為半徑為R1)在水中形在水中形成飽和溶液的濃度為成飽和溶液的濃度為c1，微小粒子，微小粒子(半徑為半徑為R2)在水中形成飽和溶液的濃度為在水中形成飽和溶液的濃度為c2，固，固液界面液界面張力為張力為s-l .試證明飽和溶液濃度與曲率半徑的試證明飽和溶液濃度與曲率半徑的關(guān)系式為關(guān)系式為 式中式中M為該固體的摩爾質(zhì)量，為該固體的摩爾質(zhì)量， 為其密度為其密度復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題12ccRTpTspTs1,1ln,ccRTpTspTs2,2ln,12lnccRT2RMlg大粒子大粒子與其溶液成平衡時(shí)與其溶液成平衡時(shí)小小粒子粒子與其溶液成平衡時(shí)與其溶液成平衡時(shí)兩溶液的化

13、學(xué)勢(shì)之差兩溶液的化學(xué)勢(shì)之差兩粒子的化學(xué)勢(shì)之差兩粒子的化學(xué)勢(shì)之差1212112lnRRRTMccls 表面壓為純水的表面張力與膜表面張力之表面壓為純水的表面張力與膜表面張力之差?？梢杂媚ぬ炱竭M(jìn)行測(cè)定；與通常的氣差。可以用膜天平進(jìn)行測(cè)定；與通常的氣體壓力不同的是它是二維壓力。體壓力不同的是它是二維壓力。 復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題1313.什么叫表面壓？如何測(cè)定它？它與通常的氣什么叫表面壓？如何測(cè)定它？它與通常的氣體壓力有何不同？體壓力有何不同？ 接觸角為在氣液固三相交接處，氣接觸角為在氣液固三相交接處，氣-液界面與固液界面與固-液界液界面面 之間的夾角，其大小由三種界面張力的相對(duì)大小之間的夾角，其大小由三種界

14、面張力的相對(duì)大小決定；決定； 接觸角為零接觸角為零 ，液體在固體表面，液體在固體表面 鋪展鋪展 ， 小于小于 90液體能潤(rùn)濕固體，液體能潤(rùn)濕固體， 大于大于 90，不能潤(rùn)濕。，不能潤(rùn)濕。 復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題1414.接觸接觸角角的定義是什么？它的大小受哪些因素的定義是什么？它的大小受哪些因素影響？如何用接觸角的大小來(lái)判斷液對(duì)固體的潤(rùn)影響？如何用接觸角的大小來(lái)判斷液對(duì)固體的潤(rùn)濕情況？濕情況？ 表面活性劑的效率：使水的表面張力下降到一定值表面活性劑的效率：使水的表面張力下降到一定值時(shí)所需表面活性劑濃度。時(shí)所需表面活性劑濃度。 表面活性劑的能力：表面活性劑能使水的表面張力表面活性劑的能力：表面活性劑能使水

15、的表面張力下降的程度（又稱(chēng)有效值），兩種數(shù)值常常相反。下降的程度（又稱(chēng)有效值），兩種數(shù)值常常相反。 表面活性劑有潤(rùn)濕、氣泡、乳化、增溶、洗滌作用。表面活性劑有潤(rùn)濕、氣泡、乳化、增溶、洗滌作用。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題1515.表面活性劑的效率和能力有何不同？表面活表面活性劑的效率和能力有何不同？表面活性劑有哪些主要作用？性劑有哪些主要作用？ 固體的表面有剩余的力場(chǎng)，使氣體分子可以固體的表面有剩余的力場(chǎng)，使氣體分子可以在固體的表面相對(duì)的濃集，這種作用中吸附在固體的表面相對(duì)的濃集，這種作用中吸附作用。作用。P369。 二者的根本區(qū)別在于吸附力的不同。二者的根本區(qū)別在于吸附力的不同。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題1616.什么叫

16、吸附作用？物理吸附與化學(xué)吸附有何什么叫吸附作用？物理吸附與化學(xué)吸附有何異同點(diǎn)？?jī)烧叩母緟^(qū)別是什么？異同點(diǎn)？?jī)烧叩母緟^(qū)別是什么？ 由于吸附總是自發(fā)過(guò)程，故由于吸附總是自發(fā)過(guò)程，故G0，氣體在固體，氣體在固體表面被吸附，固體不變，體系表面被吸附，固體不變，體系S0，在等溫下，在等溫下，由由H G +TS，可推，可推H0，故吸附一般，故吸附一般放熱。當(dāng)有氣體原子解離發(fā)生時(shí)有化學(xué)鍵的改變，放熱。當(dāng)有氣體原子解離發(fā)生時(shí)有化學(xué)鍵的改變，使有些化學(xué)吸附的熵變大于零，這樣吸熱吸附的使有些化學(xué)吸附的熵變大于零，這樣吸熱吸附的情況下，也可以使情況下，也可以使G小于零。小于零。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題1717.為什么氣體吸

17、附在固體表面一般是放熱的？為什么氣體吸附在固體表面一般是放熱的？而確有一些氣而確有一些氣-固吸附是吸熱的固吸附是吸熱的(H2(g)如在玻璃如在玻璃上的吸附上的吸附),如何解釋現(xiàn)象？如何解釋現(xiàn)象？ 復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題18 18.試說(shuō)明同一個(gè)氣固相催化反應(yīng)，為何在試說(shuō)明同一個(gè)氣固相催化反應(yīng)，為何在不同的壓力下表現(xiàn)出不同的反應(yīng)級(jí)數(shù)？請(qǐng)不同的壓力下表現(xiàn)出不同的反應(yīng)級(jí)數(shù)？請(qǐng)?jiān)诜显诜螸angmuir吸附假設(shè)的前提下，從反吸附假設(shè)的前提下，從反應(yīng)物和產(chǎn)物分子的吸附性，解釋下列實(shí)驗(yàn)應(yīng)物和產(chǎn)物分子的吸附性，解釋下列實(shí)驗(yàn)事實(shí)：事實(shí)： NH3(g)在金屬鎢表面的分解呈零在金屬鎢表面的分解呈零級(jí)數(shù)反應(yīng)的特點(diǎn)；級(jí)數(shù)反應(yīng)的

18、特點(diǎn)；N2O(g)在金表面的分在金表面的分解是一級(jí)反應(yīng)；解是一級(jí)反應(yīng)； H原子在金表面的復(fù)合原子在金表面的復(fù)合是二級(jí)反應(yīng)；是二級(jí)反應(yīng)； NH3(g)在金屬鉬的分解速在金屬鉬的分解速率由于率由于N2(g)的吸附而顯著降低，但盡管表的吸附而顯著降低，但盡管表面被面被N2(g)所飽和，但速率不為零。所飽和，但速率不為零。 由于系統(tǒng)壓力大小決定反應(yīng)物在催化劑由于系統(tǒng)壓力大小決定反應(yīng)物在催化劑 表表面的吸附快慢與強(qiáng)弱，因而決定反應(yīng)速度，面的吸附快慢與強(qiáng)弱，因而決定反應(yīng)速度，體現(xiàn)在速率方程上，就是反應(yīng)級(jí)數(shù)不同。體現(xiàn)在速率方程上，就是反應(yīng)級(jí)數(shù)不同。 復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題18 由于反應(yīng)物在表面的吸附很強(qiáng)，在分壓由于反

19、應(yīng)物在表面的吸附很強(qiáng)，在分壓很小時(shí)，達(dá)到飽和吸附，反應(yīng)速率與分壓很小時(shí)，達(dá)到飽和吸附，反應(yīng)速率與分壓無(wú)關(guān)；無(wú)關(guān)；N2O（g）在金表面的吸附較弱，）在金表面的吸附較弱，其分解呈一級(jí)反應(yīng)；其分解呈一級(jí)反應(yīng)； H原子在金表面的原子在金表面的吸附為弱吸附，復(fù)合時(shí)被吸附吸附為弱吸附，復(fù)合時(shí)被吸附H的和氣相的和氣相H的反應(yīng)而復(fù)合，是二級(jí)反應(yīng)；的反應(yīng)而復(fù)合，是二級(jí)反應(yīng)； N2（g) 在在在金屬鉬表面的吸附為強(qiáng)吸附，可以形成在金屬鉬表面的吸附為強(qiáng)吸附，可以形成飽和吸附，但即是飽和吸附時(shí)，仍有飽和吸附，但即是飽和吸附時(shí)，仍有NH3的的吸附，吸附，NH3分解速率不為零分解速率不為零復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題1919.為什么用吸附法測(cè)定固體比表面時(shí)，被吸附為什么用吸附法測(cè)定固體比表面時(shí)，被吸附蒸氣的比壓要控制在蒸氣的比壓要控制在0.050.35之間？之間？BET吸附吸附