3第十章界面现象

物化第十章 界面现象习题

一、名词解释 1. 表面活性剂 2. 接触角 3. 表面张力 4. 临界胶束浓度 5. 吸附

6. 溶液的表面吸附 二、简答题

1 兰格缪尔吸附理论的基本假设是什么？在推导BET公式时，所作的基本假设是什么？二者的使用范围如何？

2. 进行蒸馏实验时，通常在蒸馏瓶中加入少量碎瓷片或沸石类的物质以防止暴沸，试分析其原因。 3. 为什么表面活性剂能大大地降低水的表面张力？

4. 表面活性物质的增溶作用是什么？增溶作用与一般溶解有什么区别？ 5. 气-固、液-固、液-液界面分别以什么方式降低表面自由能？ 6. 简述人工降雨的科学道理。

7. 加热液体时为什么会出现过热现象？怎样避免暴沸？请解释原因。 8 为什么空气中会出现水蒸气过饱和的现象？人工降雨的道理何在？ 9. 在亲水固体表面，经过表面活性剂（如防水剂）处理后，为什么可以改变其表面性质，使其具有憎水性？ 三、判断题

1. 比表面吉布斯自由能与表面张力符号相同，数值相等,所以两者的物理意义相同。 2. 在液体中形成的小气泡，气泡的半径越小，泡内饱和蒸汽压越小。 3. 若增加浓度能使表面张力增大时，则溶质在表面层发生正吸附。 4.只有表面活性剂的浓度低于临界胶束浓度时，才具有增溶作用。 5. 在恒温下，液体的分散度越大，其饱和蒸气压也越大

7．只有在比表面很大时才能明显地看到表面现象，所以系统表面增大是表面张力产生的原因。 8．对大多数系统来讲，当温度升高时，表面张力下降。

9．比表面吉布斯函数是指恒温、桓压下，当组成不变时可逆地增大单位表面积时，系统所增加的吉布斯函数，表面张力则是指表面单位长度上存在的使表面张紧的力。所以比表面吉布斯函数与表面张力是两个根本不同的概念。

10．恒温、恒压下，凡能使系统表面吉布斯函数降低的过程都是自发过程。

11．过饱和蒸气之所以可能存在，是因新生成的微小液滴具有很大的比表面吉布斯函数。 12．液体在毛细管内上升或下降决定于该液体的表面张力的大小。 13．单分子层吸附只能是化学吸附，多分子层吸附只能是物理吸附。

14．产生物理吸附的力是范德华力，作用较弱，因而吸附速度慢，不易达到平衡。

15．在吉布斯吸附等温式中，Γ为溶质的吸附量，它随溶质(表面活性物质)的加入量的增加而增加，并且当溶质达饱和时，Γ达到极大值。

16．由于溶质在溶液的表面产生吸附，所以溶质在溶液表面的浓度大于它在溶液内部的浓度。 17．表面活性物质是指那些加入到溶液中，可以降低溶液表面张力的物质。 四、选择题

1. 在吸附过程中，以下热力学量的变化正确的是（ ）。

A. ?G<0，?H<0，?S<0； B. ?G>0，?H>0，?S>0； C. ?G<0，?H>0，?S>0； D. ?G>0，?H<0，?S<0。

3. 在100 ℃，大气压力为101.325kPa下的纯水中，如有一个半径为 r 的蒸气泡，则该蒸气泡内的水的饱

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和蒸气压pr（ ）大气压力p0；若不考虑重力的作用，则该蒸气泡受到的压力为（ ）。 A. 大于；p0- ?p； B. 大于；p0+ ?p； C. 小于；p0- ?p； D. 小于； p0+ ?p 。

4．一定体积的水，在同温度下分散为大水滴与分散为小水滴时的两种状态相比较，性质保持不变的是 （A）饱和蒸气压 （B）表面能 （C）表面张力 5．弯曲液面所产生的附加压力?p?2?（ ） r（A）一定大于零 （B）一定小于零 （C）一定不等于零 6．附加压力?p与液面曲率半径和表面张力的关系为（ ） (Ａ)?p?? (Ｂ)2? (Ｃ)?

?p??p?rr2r7. 在恒T、p下，于纯水中加入少量表面活性剂时，则表面活性剂在表面层中的浓度（ ）其在本体中

的浓度，此时溶液的表面张力（ ）纯水的表面张力。

A. 大于；小于； B. 大于；大于； C. 小于；大于； D. 小于；小于。 8．下列叙述不正确的是：

(A)比表面自由能的物理意义是，在定温定压下，可逆地增加单位表面积引起系统吉布斯自由能的增量； (B) 表面张力的物理意义是，在相表面的切面上，垂直作用于表面上任意单位长度切线的表面紧缩力； (C)比表面自由能与表面张力量纲相同，单位不同 ； (D)比表面自由能单位为J·m2，表面张力单位为 N·m-1时，两者数值不同。

9．在液面上，某一小面积S周围表面对S有表面张力，下列叙述不正确的是（ ） (A)表面张力与液面垂直 ； (B) 表面张力与S的周边垂直 ； (C)表面张力沿周边与表面相切 ；

(D)表面张力的合力在凸液面指向液体内部(曲面球心)，在凹液面指向液体外部 。 10．同一体系，比表面自由能和表面张力都用γ表示，它们（ ） (A) 物理意义相同，数值相同 ； (B) 量纲和单位完全相同； (C) 物理意义相同，单位不同 ； (D) 前者是标量，后者是矢量。

11．一个玻璃毛细管分别插入25℃ 和75℃ 的水中，则毛细管中的水在两不同温度水中上升的高度（ ） (A) 相同 ； (B) 无法确定；

(C) 25℃ 水中高于75℃ 水中 ； (D) 75℃ 水中高于25℃ 水中 。

12．纯水的表面张力是指恒温恒压组成时水与哪类相接触时的界面张力（ ） (A) 饱和水蒸气 ； (B) 饱和了水蒸气的空气 ； (C) 空气 ； (D) 含有水蒸气的空气 。

13．水的相图中s、l、g分别表示固、液、气三态，a、b、c、d是四种不同的状态，则在这四种状态中没有界面张力、只有一种界面张力、有两种以上界面张力的状态依次是（ ）

(A) d、a、b ； (B) d、a、c ； (C) a、c、b ； (D) b、d、c 。

14．某温度压力下，有大小相同的水滴、水泡和气泡，其气相部分组成相同，见图。它们三者表面自由能大小为（ ）

(A) Ga = Gc < Gb ；(B) Ga = Gb > Gc ； (C) Ga < Gb < Gc ； (D) Ga = Gb = Gc 。

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15．已知20℃ 时水～空气的界面张力为7.27 × 10-2N·m-1，当在20℃ 和p下可逆地增加水的表面积4cm2，则系统的ΔG为（ ）。 (A) 2.91 × 10-5 J ； (B) 2.91 × 10-1 J ； (C) -2.91 × 10-5 J ； (D) -2.91 × 10-1 J 。 16．对处于平衡状态的液体，下列叙述不正确的是（ ）。 (A) 凸液面内部分子所受压力大于外部压力 ； (B) 凹液面内部分子所受压力小于外部压力 ； (C) 水平液面内部分子所受压力大于外部压力 ； (D) 水平液面内部分子所受压力等于外部压力 。

17．当液体的表面积增大时，那么不正确的是（ ）。

(A) ΔGS > 0 ； (B) ΔHS > 0 ； (C) ΔSS > 0 ； (D) Qr < ０。 18．弯曲液面下的附加压力与表面张力的联系与区别在于（ ）。

(A)产生的原因与方向相同，而大小不同； (B) 作用点相同，而方向和大小不同； (C) 产生的原因相同，而方向不同 ； (D)作用点相同，而产生的原因不同。 19．在一个密闭的容器中，有大小不同的两个水珠，长期放置后，会发生（ ）。 (A) 大水珠变大，小水珠变小 ； (B) 大水珠变大，小水珠变大； (C) 大水珠变小，小水珠变大 ； (D) 大水珠，小水珠均变小。 20．开尔文方程 RTln(p/p0) = 2γ·M/(ρ·r) 不能运用的体系是（ ）。

(A) 空气中分散有r = 10-5cm 的水珠体系 ； (B) 水中分散有r = 10-6cm 的油滴体系 ； (C) 水中分散有r = 10-5cm 的微晶体系 ； (D) 水中分散有r = 10-8cm 的气泡体系 。 21．微小固体颗粒在水中的溶解度应（ ）。

(A) 与颗粒大小成正比 ； (B) 与颗粒大小无关； (C) 随表面张力增大而增大 ； (D) 与固体密度成正比。

22．下列摩尔浓度相同的各物质的稀水溶液中，哪一种溶液的表面发生负吸附（ ）。 (A) 硫酸 ； (B) 己酸 ； (C) 硬脂酸 ； (D) 苯甲酸 。

23．一根毛细管插入水中，液面上升的高度为h，当在水中加入少量的NaCl，这时毛细管中液面的高度为（ ）。

(A) 等于h ； (B) 大于h ； (C) 小于h ； (D) 无法确定 。

24．某溶液表面张力γ与溶质浓度c的关系式：γ0 - γ = A + Blnc，式中γ0 为纯溶剂的表面张力，A、B为常数. 则表面吸附量为（ ）。

(A) Γ = c/RT(?γ/?c)T ； (B) Γ = B/RT ； (C) Γ = -B/RT ； (D) Γ = Bc/RT 。

25．用同一支滴管分别滴取纯水与下列水的稀溶液，都是取得1cm3，哪一种液体所需液滴数最少？（ ）。 (A) 纯水 ； (B) NaOH水溶液； (C) 正丁醇水溶液 ； (D) 苯磺酸钠水溶液 。 26．涉及溶液表面吸附的说法中正确的是（ ）。 (A) 溶液表面发生吸附后表面自由能增加 ； (B) 溶质的表面张力一定小于溶剂的表面张力 ；

(C) 定温下，表面张力不随浓度变化时，浓度增大，吸附量不变 ； (D) 饱和溶液的表面不会发生吸附现象 。

27．某温度时，对十二烷基苯磺酸钠的γ～c曲线如图所示，图中说明烃基为直链时比带有支链时表面活性剂的（ ）。

(A) 效率高，有效值小 ；(B) 效率低，有效值大 ； (C) 效率高，有效值大 ；(D) 效率低，有效值小 。

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28．随着溶质浓度增大，水溶液表面张力降低是因为（ ）。 (A) 溶质分子与水分子的亲和力小于水分子间的亲和力 ； (B) 溶质分子与水分子的亲和力大于水分子间的亲和力 ； (C) 溶质分子间的亲和力小于水分子间的亲和力 ； (D) 溶质分子间的亲和力大于水分子间的亲和力 。

29．25℃ 时，乙醇水溶液的表面张力与浓度的关系为：γ(N·m-1) = 0.072 - 5 × 10-4c(mol·dm-3) + 2 × 10-4c2(mol·dm-3)。若要使表面吸附为正吸附，则要求浓度c(mol·dm-3)应该（ ）。 (A) > 0.5 ； (B) < 0.5 ； (C) > 1.25 ； (D) < 1.25 。 30．胶束的出现标志着表面活性剂的（ ）。 (A) 降低表面张力的作用下降 ； (B) 溶解已达到饱和；

(C) 分子间作用超过它与溶剂的作用 ； (D) 分子远未排满溶液表面。

31．在空间轨道站中，飘浮着一个足够大的水滴，当用一内壁干净，外壁油污的毛细管接触水滴时（ ）。 (A) 水不进入毛细管 ；

(B) 水进入毛细管并达到一定高度 ； (C) 水进入直到毛细管另一端 ；

(D) 水部分进入并从另一端出来，形成两端有水球 。

32．如图所示，一支玻璃毛细管插入水中，有一段水柱，水柱内b处的压力pb为（ ）。 (A) pb = p0 ；

(B) pb = p0 + ρgh ； (C) pb = p0-ρgh ； (D) pb = ρgh 。

33．水对玻璃润湿，汞对玻璃不润湿，将一玻璃毛细管分别插入水和汞中，下列叙述不正确的是（ ）。 (A) 管内水面为凹球面 ； (B) 管内汞面为凸球面 ；

(C) 管内水面高于水平面 ； (D) 管内汞面与汞平面一致 。

34．如图所示，a、b、c为内径相同的玻璃毛细管。a中水柱升高至h，b中间有扩大部分，d为内径相同的石蜡毛细管(水不润湿石蜡)，则下列叙述不正确的是（ ）。

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(A) b管中水柱自动升至h’，若将水吸至高于h，去掉吸力，水面保持在h ； (B) c管中水柱自动升至h? 并向下滴水 ； (C) c管中水柱自动升至h? ，不向下滴水 ； (D) d管中水面低于槽中水平面 。

35．矿石浮选法的原理是根据表面活性剂的（ ）。

(A) 乳化作用 ； (B) 增溶作用； (C) 去污作用 ； (D) 润湿作用 。

36．有机液体与水形成W/O型还是O/W型乳状液与乳化剂的HLB值有关，一般是（ ）。 (A) HLB值大，易形成W/O型 ； (B) HLB值小，易形成O/W型 ； (C) HLB值大，易形成O/W型 ； (D) HLB值小，不易形成W/O型 。 37．下列叙述不正确的是（ ）。

(A) 农药中加入润湿剂可使γ(l-g)和γ(l-s)减小，药液在植物表面易于铺展； (B) 防水布上涂表面活性剂使γ(s-g)减小，水珠在其上不易铺展；

(C) 泡沫浮选法中捕集剂极性基吸附在矿石表面，非极性基向外易被吸附在泡沫上； (D) 起泡剂的主要作用是增大液体表面张力。 38．对于增溶作用，下列叙述不正确的是（ ）。 (A) 增溶作用使被溶物质化学势降低 ；

(B) 增溶系统是热力学稳定系统，而乳状液或溶胶是热力学不稳定系统 ； (C) 增溶作用与真正的溶解作用一样，均使溶剂依数性有很大变化 ； (D) 增溶作用发生在有大量胶束形成的离子型表面活性剂溶液中 。

39．多孔固体表面易吸附水蒸气，而不易吸附氧气、氮气，主要原因是（ ）。 (A) 水蒸气分子量比O2、N2小 ； (B) 水蒸气分子的极性比O2、N2要大 ； (C) 水蒸气的凝聚温度比O2、N2高；

(D) 水蒸气在空气中含量比O2、N2要少 。

40. 已知在25℃下，水与汞、乙醚与汞和乙醚与水的界面张力和分别为?(H2O/Hg)、 ?{(C2H5)2O/Hg}、{(C2H5)2O/H2O}分别为375、379和10.7 mN.m-1 ，则当水滴在乙醚与汞的界面上时的铺展系数S= ( ) N.m-1。 A. 743.3×10-3； B. 6.7×10-3； C. 14.7×10-3； D. -6.7×10-3。 41. 朗格缪尔所提出的吸附理论及所推导出的吸附等温式（ ）。 A. 只能用于化学吸附； B. 只能用于物理吸附；

C. 适用于与单分子层吸附； D. 适用于任何物理吸附和化学吸附 。 五、填空题

1. 弯曲液面的附加压力ΔP与液体的表面张力及曲率半径的关系为ΔP=________。 2. 通常以接触角θ值的大小来衡量液体对固体表面的润湿程度,若θ小于90°,称为_______________ 。 3. 在25℃下，于100kPa的大气中，当某溶液形成半径为 r 之液滴时，液滴内的压力为150kPa。若在同温、同压下的空气中，将该溶液吹成一半径为 r 的气泡时，则该气泡内气体的压力为 。（不考虑重力的影响）

4. 如下图所示，管中液体对毛细管完全润湿，当在毛细管的右端加热时，则液体向 移动。（左或右）

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