胶体与表面化学复习题

胶体与表面化学复习题 The pony was revised in January 2021

胶体与表面化学复习题

一、选择题

1. 一个玻璃毛细管分别插入20℃ 和70℃ 的水中，则毛细管中的水在两不同温度水中上

升的高度（ C ）。

(A) 相同；(B) 无法确定；

(C) 20℃ 水中高于70℃ 水中；(D) 70℃ 水中高于20℃ 水中。

2. 下列叙述不正确的是（ D ）。

(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

度功线的表面紧缩力；

(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。

3. 已知20℃ 时水～空气的界面张力为× 10－2N·m－1，当在20℃ 和100kPa下可逆地增

加水的表面积4cm2，则系统的ΔG为（ A ）。

(A) × 10－5 J ；(B) × 10－1 J ；

(C) －× 10－5 J ；(D) －× 10－1 J 。

4.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 ）。

(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。

5. 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（ B ）。

(A) 等于h；(B) 大于h；(C) 小于h；(D) 无法确定。

6. 关于溶液表面吸附的说法中正确的是（ C ）。

(A) 溶液表面发生吸附后表面自由能增加；

(B) 溶液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。

7. 对处于平衡状态的液体，下列叙述不正确的是（ C ）。

(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。

8. 某溶液表面张力σ与溶质浓度c的关系式：σ0 －σ = A + B ln c，式中σ0 为纯溶

剂的表面张力，A、B为常数. 则表面超量为（ B ）。

(A) Γ = c/RT(σ/c)T； (B) Γ = B/RT；(C) Γ = －B/RT；(D)

Γ = Bc/RT。

9. 胶束的出现标志着表面活性剂的（ A ）。

(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。

10. 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（ D ）。

(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。

11. 对于增溶作用，下列叙述不正确的是（ C ）。

(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。

12. 通常称为表面活性剂的物质是指将其加入液体中后( D )。

(A) 能降低液体的表面张力 (B) 能增大液体的表面张力

(C) 能显着增大液体的表面张力 (D) 能显着降低液体的表面张力

13. 对于水平液面，其值为零的物理量是( C )。

(A) 表面自由能 (B) 表面张力 (C) 附加压力 (D) 比表面能

14. 对于化学吸附，下面说法中不正确的是( D )

(A) 吸附是单分子层； (B) 吸附力来源于化学键力；

(C) 吸附热接近反应热； (D) 吸附速度较快，升高温度则降低反应速度。

15. 对于指定的液体，恒温条件下，有( A )。

(A) 液滴的半径越小，它的蒸气压越大； (B) 液滴的半径越小，它的蒸气压越小；

(C) 液滴的半径与蒸气压无关； (D) 蒸气压与液滴的半径成正比

16. 过量的KI与AgNO

3混合制溶胶，其结构为[(AgI)

m

·n I－·(n－x)K+]x－·x K+，则胶粒是

指 (C )。

(A) (AgI)

m (B) (AgI)

m

·nI－

(C) [(AgI)

m ·nI－·(n－x)K+] x－ (D) [(AgI)

m

·nI－·(n－x)K+]x－·xK+

17. 在装有部分液体的毛细管中，如图，当在右端加热时，液体移动的方向是( B )。

(A) 左移 (B) 右移

(C) 不动； (D) 不一定

18. 今有一球形肥皂泡，半径为r，肥皂水溶液的表面张力为，则肥皂泡内附加压力是：

（ C ）。

(A)

2

P

s r

γ

=； (B) P

s r

γ

=； (C)

4

P

s r

γ

=；（D）

3

P

s r

γ

=。

19. 化学吸附的吸附力是（ A ）。

(A) 化学键力； (B) 范德华力；(C) 库仑力；（D）范德华力+库仑力。

20. 气体在固体表面上吸附的吸附等温线可分为( D )。

(A) 两类； (B) 三类； (C) 四类； (D) 五类。

21. 溶胶的基本特性之一是( C )。

(A) 热力学上和动力学上皆属于稳定体系；(B) 热力学上和动力学上皆属不稳定体系；

(C) 热力学上不稳定而动力学上稳定体系；(D) 热力学上稳定而动力学上不稳定体系。

22. 大分子溶液和普通小分子非电解质溶液的主要区分是大分子溶液的( C )

(A) 渗透压大； (B) 丁铎尔效应显着；(C) 不能透过半透膜；(D)

对电解质敏感。

23. 对由各种方法制备的溶胶进行半透膜渗析或电渗析的目的是(C )。

(A) 除去杂质，提高纯度； (B)除去小胶粒，提高均匀性；

(C) 除去过多的电解质离子，提高稳定性；(D)除去过多的溶剂，提高浓度。

24. 有关超显微镜的下列说法中，不正确的是( C )。

(A) 可以观察离子的布朗运动；(B) 可以配合电泳仪，测定粒子的电泳速度；(C) 可以直接看到粒子的形状与大小；(D)观察到的粒子仅是粒子对光散射闪烁的光点。

25. 以下说法中正确的是（ C ）。

(A) 溶胶在热力学和动力学上都是稳定系统；

(B) 溶胶与真溶液一样是均相系统；

(C) 能产生丁达尔效应的分散系统是溶胶；

(D) 通过超显微镜能看到胶体粒子的形状和大小。

26. 下列各性质中不属于溶胶动力学性质的是( C )。

(A) 布郎运动 (B) 扩散 (C) 电泳 (D) 沉降平衡

27. Langmuir气固吸附理论中，下列叙述中错误的是( D )。

(A) 吸附是单分子层吸附； (B) 吸附热是常数；

(C) 在一定条件下，吸、脱附之间可以达到平衡；

(D) 吸、脱附速率都与气体的压力成正比。

28. 用NH

4VO

3

和浓盐酸作用，可制得棕色V

2

O

5

溶胶，其胶团结构是（ D ）。

[(V

2O

5

)m·n VO3－·(n－x)NH4+]x－·x NH4+，下面各电解质对此溶胶的聚沉能力次序是：

(A) MgSO

4 > AlCl

3

> K

3

Fe(CN)

6

；(B) K

3

Fe(CN)

6

> MgSO

4

> AlCl

3

；

(C) K

3Fe(CN)

6

> AlCl

3

> MgSO

4

；(D) AlCl

3

> MgSO

4

> K

3

Fe(CN)

6

。

二、判断题

1、溶胶是均相系统，在热力学上是稳定的。（√）

2、长时间渗析，有利于溶胶的净化与稳定。（×）

3、有无丁达尔(Tyndall)效应是溶胶和分子分散系统的主要区别之一。（√）

4、亲液溶胶的丁达尔(Tyndall)效应比憎液胶体强。（×）

5、在外加直流电场中，碘化银正溶胶向负电极移动，而其扩散层向正电极移动。（√）

6、新生成的Fe(OH)3沉淀中加入少量稀FeCl3溶液，会溶解，再加入一定量的硫酸盐溶

液则又会沉淀。（√）

7、丁达尔效应是溶胶粒子对入射光的折射作用引起的。（×）

8、胶束溶液是高度分散的均相的热力学稳定系统。（√）

9、胶体粒子的扩散过程和布朗运动本质上都是粒子的热运动而发生的宏观上的定向迁移

现象。（√）

10、在溶胶中加入电解质对电泳没有影响。（×）

11、由于大分子溶液是真溶液，是均相的热力学稳定系统，所以无丁达尔效应。（×）

12、当表面活性物质加入溶剂中后，所产生的结果是dγ/dc < 0，即正吸附。（√）

13、物理吸附的吸附力来源于范德华力，其吸附一般不具有选择性。（√）

14、微小晶体与普通晶体相比，微小晶体的溶解度较小。（×）

15、物质的表面张力与表面积的大小有关。（×）

16、表面活性剂不能改变表面润湿性。（×）

17、BET公式的主要用途是获得高压下的吸附机理。（×）

18、弯曲液面所产生的附加压力不一定等于零。（×）

19、溶胶中胶粒的布郎运动就是本身热运动的反映。（×）

20、乳状液、泡沫、悬浮液和憎液溶胶均属多相的聚结不稳定系统。（√）

三、填空题

1. 半径为r的球形肥皂泡内附加压力是（ΔP =4γ/r）。

2. 球滴的半径越小，饱和蒸气压越（大），溶液中的气泡半径越小，气泡内液体的饱和蒸气压越（小）。

3. 憎液固体，其表面不能为液体所润湿，其相应的接触角（θ > 90o）。

4. 相同温度下，同一液体，随表面曲率半径不同具有不同的饱和蒸气压，若以P平、P 凹、P凸分别代表平面、凹面和凸面液体上的饱和蒸气压，则三者的关系为 P凹＞P平＞P 凸。

5. 加入表面活性剂，使液体的表面张力降低，表面层表面活性剂的浓度一定大于它在体相中的浓度。

6. 已知时水的表面张力为×10－2N· m－1，该温度下当水的表面积增大4×10－4m2时，体系的ΔG为×10－5。

7.润湿液体在毛细管中上升的高度与毛细管内径成反比关系，与液体的表面张力成正比关系。

7. 温度上升时，纯液体的表面张力减小。

8. 使溶胶聚沉所需电解质最低浓度，称为电解质对溶胶的聚沉值。

9. 表面活性剂在结构上的特点是同时具有亲水基和亲油基。

10. 液面是弯曲时，表面张力的方向与液面相切。

四、简答题

1．在滴管内的液体为什么必须给橡胶帽加压时液体才能滴出，并呈球形？

答：因在滴管下端的液面呈凹形，即液面的附加力是向上的，液体不易从滴管滴出。若要使液滴从管端滴下，必须在橡胶帽加以压力，使这压力大于附加压力，此压力通过液柱而传至管下端液面而超过凹形表面的附加压力，使凹形表面变成凸形表面，最终使液滴滴下。刚滴下的一瞬间，液滴不成球形，上端呈尖形，这时液面各部位的曲率半径都不一

样，不同部位的曲面上所产生附加压力也不同，这种不平衡的压力迫使液滴自动调整成球形，使液滴具有最小的表面积以降低能量。

2．自然界中为什么气泡、小液滴都呈球形？

答：液膜和液体表面都具有表面自由能，表面自由能越低，系统越稳定，所以为了降低表面自由能，液体表面都有自动收缩的趋势。而球形是相同体积的物体具有表面积最小的一种形式，所以气泡和小液滴都呈球形。

3．人工降雨的原理是什么？

答：高空中如果没有灰尘，水蒸汽可以达到相当高的过饱和程度而不致凝结成水。因为此时高空中的水蒸汽压力虽然对平液面的水来说已是过饱和的了，但对将要形成的小水滴来说尚未饱和，因此，小水滴难形成。若在空气中撒入凝结中心，使凝聚水滴的初始曲率半径加大，其相应的饱和蒸汽压可变小，因此蒸汽会迅速凝结成水。

4．在进行蒸馏实验时要在蒸馏烧瓶中加些碎磁片或沸石以防止暴沸，道理何在？

答：若无碎磁片或沸石，液体内部不易形成新相(气相)，因形成新相的刹那，该新气泡相的凹形表面的曲率很小，则根据开尔文公式，该微小气泡便自发消失，因此体系便不能在正常情况下沸腾，便会升高温度形成局部过热的亚稳定状态导至暴沸。如果在液体内加上沸石，则在沸石表面的尖端有较大的凸端，此处p r(气泡内压强)>>p*(液体饱和蒸气压)，因而容易沸腾，并且沸石内部吸附的空气，也因受热而脱附，成为形成气泡气核，又因沸

石与瓶底紧密相接，而成为局部过热处，两者相接处的液膜在瞬间过热，p r＞p*，便成为微泡，使沸石跳动，结果便成为一新气泡上升。

5．用三通活塞，在玻璃管的两端吹两个大小不等的肥皂泡，当将两个肥皂泡相通时，两个泡的大小有何变化

答：小泡变小，大泡变大，直到两边曲率半径相等时。这是因为肥皂泡是曲面，表面上有附加压力，这个压力指向曲面圆心。根据拉普拉斯公式，曲率半径越小，附加压力越大。小泡受的附加压力比大泡大，则内部的平衡压力也比大泡大。当活塞打开后，小泡中部分空气向大泡转移，所以小泡变小，大泡变大，直到两边曲率半径相等。

6．如果在一杯含有极微小蔗糖晶粒的蔗糖饱和溶液中，投入一块较大的蔗糖晶体，在恒温密闭的条件下，放置一段时间，这时该溶液有何变化？

答：任何物质的饱和溶液，当其中存在着大小不同的被溶解物质晶态物质时，实际上这些大小不同的同种晶态物质的溶解度是不同的，晶粒越小越微，其溶解度越大。因此，将这饱和溶液长期放置后，微晶、小晶体便逐渐消失，而大块晶体却逐渐增大。

7．为什么水在玻璃管中呈凹形夜面，而水银则呈凸形？

答：因水与玻璃的接触小于90°，水的表面的附加压力为负值，这样就使水在玻璃管中呈凹面。而水银与玻璃的接触为大于90°，水银表面的附加力为正值，因而水银在玻璃管内呈凸形液面。

8．为什么喷洒农药时要在农药中加表面活性剂？

答：植物有自身保护功能，在叶子表面有蜡质物而不被雨水润湿，可防止茎叶折断。若农药是普通水溶液，喷在植物上不能润湿叶子，即接触角大于90°，成水滴淌下，达不到杀虫效果；加表面活性剂后，使农药表面张力下降，接触角小于90°，能润湿叶子，提高杀虫效果。所以有的农药在制备时就加了表面活性剂，制成乳剂，可很好地润湿植物的茎叶。

五、证明题

把半径为r 的毛细管插在某液体中，设该液体与玻璃间的接触角为θ，毛细管中液体所成凹面的曲率半径为R ，液面上升到h 高度后达到平衡，试证明液体的表面张力可近似地表示为：γ=ρghR/cos θ式中g 为重力加速度，ρ为液体的密度。

解：如下图所示，当上升的液柱所产生的静压力ρgh 与附近压力△p 相等时，

此时有△p=ρgh；由图中可见，接触角与毛细管半径r 及弯曲液面的曲率半

径R 之间的关系为引入接触角θ后，弯曲液面的半径R 与毛细管之间的关系：cos r R θ=。 故：弯曲液面内外压差22cos p gh R r γγθρ=

== 所以 /2cos ghR γρθ=

六、主观题

1. 把过量的H 2S 气体通入亚砷酸H 3AsO 3溶液中，制备得到硫化砷溶液。

(1) 写出该胶团的结构式，注明紧密层和扩散层；

(2) 用该胶粒制成电渗仪，通直流电后，水向哪一方向流动？

(3) 下列哪一种电解质对硫化砷溶液聚沉能力最强？

NaCl CaCl 2 NaSO 4

MgSO 4 答：(1) 2H 3AsO 3 + 3H 2S = As 2O 3(溶胶) + 6H 2O

胶团结构式： {(As 2O 3)m ·nHS －·(n－x )H +}x － · x H +

└－紧密层－┘

└扩散层┘

(2) 水向阴极流动。

(3) CaCl 2 对其聚沉能力最强。 2. 写出由FeCl 3水解得到Fe(OH)3胶团的结构。物质量浓度相同的NaCl 、MgCl 2、MgSO 4、

Na 2SO 4各溶液对Fe(OH)3溶胶聚沉能力强弱的次序如何？

答：氢氧化铁固体微粒表面易吸附溶液中的FeO ＋离子而带正电，Cl －则为反粒子，则胶团

结构为｛［Fe （OH ）３］ｍ·ｎFeO ＋（n －x ）Cl －｝ｘ＋·xCl －

对溶胶起聚沉作用的主要是与胶粒带的电荷符号相反的离子，该离子的价数越高沉聚能力越强。对于同电性离子，通常价数越高沉聚能力越弱，由此可以判断沉聚能力的强弱大致为：Na ２SO ４＞MgSO ４＞MgCl ２＞NaCl

七、 计算题：

（一）在298K 可逆地使纯水增加吸热。求该过程的△S 、△U 、△G 、△H 和W 。已知该温度水的表面张力为m 2。 解：()0.042980.0001342R

Q S J K T ?===

（二）水蒸气骤冷会发生过饱和现象，在夏天的乌云中，用飞机撒干冰微粒，使气温骤冷到293K ，此时水气的过饱和度（p r /p 0）达4。已知此温度水的表面张力为m ；密度为

997Kg/m 3，试计算（1）在此时形成的液滴半径。（2）每滴水中所含的分子数。 解：3

100220.072881810ln ln 4;7.7910;8.314293997r p M r m p RTr r

σρ-???====???? （三）在293K 苯、水、空气和汞之间界面如下表所示：

(1)计算苯在水面的铺展系数（2）水在水银面的铺展系数（3）苯在汞面的铺展系数。 解：s g l g l s S σσσ---=-- 此地(1)S －水；l －苯；(2)S －汞；l －水；(3)S －汞；l －苯。

(1)S=－－35)×10－3=×10－3N/M ＞0能铺展；

(2) S=(483－－375)×10－3=×10－3N/M ＞0能铺展；

(3) S=(483－－357)×10－3=×10－3N/M ＞0能铺展；

（四）已知水晶密度为克/厘米3；20℃蒸馏水粘度为×10－3

Pa ·S ；试求直径为10μm 的水晶粒子在蒸馏水中下降50cm 所需时间。 解：'3'46;()6;3h h mg m g r r g r t t πηπρρπη-=-= （五）在293 K 时，把半径为1×10－3m 的水滴分散成半径为1×10－6m 的小水滴，比表面增加多少倍表面吉布斯自由能增加多少环境至少需做功多少已知293 K 时σ(H 2O)＝ mN ·m －1。

解： N=(4π31r /3)/(4π32r /3)= 31r /32r

小颗粒的面积为： N ×4π22r =4Π31r /r 2

大颗粒的面积为： 4π2

1r 面积增加倍速为：(4π31r /r 2)/4π2

1r =r 1/r 2=103 ΔG s ’=4π(31r /r 2－21r )·σ

=4×π×[(1×10－3)3/10－6－(1×10－3)2]××10－3=×10－4J

（六）在298 K 时，1,2-二硝基苯(NB)在水中所形成的饱和溶液的浓度为×10－3mol ·L －1，计算直径为1×10－8m 的NB 微球在水中的溶解度。已知298 K 时NB ／水的表面张力为 mN ·m －1，NB 的密度为1. 566 kg ·m －3。

解：根据开尔文公式 ：lnC/C o =2σM/ρRT·1/r 将数值代入，得：

lnC/C o =2××10－3×168/（××298）=

∴ C=×10－3mol·dm－3

（七）373 K时，水的表面张力为 mN·m－1，密度为 kg·m－3，在373 K时直径为1×10－7m的气泡内的水蒸气压为多少在 kPa外压下，能否从373 K的水中蒸发出直径为1×10－7m的气泡

解：

气泡为凹面，r=×10－7m

lnP

r /P

s

=2××10－3×18×10－3/[××373×(－5×10－3)]= －

P

r

=

因P

r

P

(外)

，故不能蒸发出直径为1×10－7m的气泡。

（八）水蒸气骤冷会发生过饱和现象。在夏天的乌云中，用干冰微粒撒于乌云中使气温骤降至293 K，此时水气的过饱和度(ｐ／ｐｓ)达4，已知293 K时σ(H２O)＝ mN·m－1，

ρ

(H2O)

＝997 kg·m－3。求算：(1)开始形成雨滴的半径；(2)每一滴雨中所含的水分子数。

解：（1）据开尔文公式：lnP

r /P

s

=2σM/ρRT

r

即

ln4=2××10－3×18×10－3/(997××293r)

∴ r =×10－10m

(2)雨滴的体积 V=4π×10－10)3/3=×10－27m3

雨滴中的水分子数为：

N=VρL/M=×10－27×997××1023/18×10－3=66（个）

（九）已知293 K时，σ(H２O)＝ mN·m－1，σ（汞－H2O）＝ mN·m－1，σ（汞）= 483 mN·m－1。试判断水能否在汞表面上铺展开来

解：cosθ=[σ

(汞)－σ

(汞－水)

]/σ

(水)

＝483×10－3－375×10－3）/×10－3=

说明水能在汞表面上展开。

（十）在298 K、 kPa下，将直径 1 μｍ的毛细管插入水中，在管内需加多大压强才能防止水面上升若不加额外压强，则管内液面能升多高已知该温度下σ(H2O)＝×10－3 N·m－

1，ρ

(H2O)

＝1 000 kg·m－3，接触角θ＝0，重力加速度ｇ＝ m·s－2。

（答案：p S =288kPa，h=）

解：P

s

－2σ/r=2×72×10－3/5×10－7=288×103Pa

mg=2πrσ而m=πr2·h·ρ

2σ/r=ghρ=288×103Pa

∴h=288×10－3/(1000×=

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/c9vl.html