表面物理化学

一、选择题

1. 下列说法中不正确的是：( C ) (A) 生成的新鲜液面都有表面张力 (B) 平面液体没有附加压力 (C) 弯曲液面的表面张力的方向指向曲率中心 (D) 弯曲液面的附加压力指向曲率中心 2. 水在临界温度时的表面Gibbs自由能： （ C ）

(A) (A) 大于零 (B) 小于零 (C) 等于零 (D) 无法确定

-3 -3

3. 一个 U 型管的两臂直径不同，一端为 1×10m，另一端为 3×10m，水的表

-1

面张力为 0.072 N·m。如用这个 U 型管装上水来测量压力，将引入的误差为： ( B ) (A) 72 Pa (B) 192 Pa (C) 96 Pa (D) 288 Pa

4. 低压下，气体 A 在表面均匀的催化剂上进行催化转化反应, 其机理为： A(g) ＋ KA K ─→ B(g) ＋ K

第一步是快平衡, 第二步是速控步, 则该反应表观为几级? ( B ) (A) 零级 (B) 一级 (C) 二级 (D) 无级数

5 . 表面过程中ΔG（表面）= -W'的充要条件除了等温等压外，还有：( D ) A，不做其它功； B，热力学可逆； C，组成不变； D，是B和C。 6. 物质表面张力的值与：( C )

A，温度无关； B，压力无关； C，表面大小无关； D，另一相物质无关。 7. 以P平、P凸、P凹分别表示平面、凸面、凹面液体上的饱和蒸汽压，三者关系为：( 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. 常见亚稳态现象都与表面性质有关，下面说法正确的是：( D ) A，过饱和蒸气是由于小液滴的蒸气压小于大液滴的蒸气压所致； B，过热液体形成原因是新相种子——小气泡的附加压力太小； C，饱和溶液陈化、晶粒长大，因为小晶粒溶解度比大晶粒大；

D，人工降雨时在大气中撒入化学物质主要的目的是促进凝结中心形成 9. 对亲水性固体表面，其相应接触角θ是：( B )

A， θ>90°； B，θ<90°； C， θ=180°； D，θ可为任意角 1O. Langmuir吸附理论中说法符合基本假定得是：( A )

A，固体表面均匀、各处吸附能力相同；B，吸附分子可以是单层或多层分子层；C，被吸附分子间有作用、相互影响；D，吸附和解吸附之间很难建立动态平衡。 11. Langmuir吸附形式之一：θ=bp/(1+bp),它不适用于：( C )

A，化学吸附；B，单分子层吸附；C，多种分子同时被强吸附；D，固体对稀溶液中溶质的吸附。

12. 表面活性物质的实质性作用是：( B )

A， 乳化作用；B，降低表面张力；C，加溶作用；D，降低物质的溶解性

13. 一定体积的水，当聚成一个大水球或分散成许多水滴时，同温度下，两种状态相 比，：以下性质保持不变的 ( B )

(A) 表面能 (B) 表面张力 (C) 比表面

(D) 液面下的附加压力

2-9

14. 某物质R 1kg，当为一立方时，总面积0.24m，表面能0.3J，当粉碎为边长为10m的立方体时，其表面能为(kJ):（ A ）

4444

A,6x10； B，3.84x10； C，5.88x10； D，7.35x10

15 . 有两根半径相同的玻璃毛细管插入水中，水面上升高度为h，其中一根在0.5h处使其弯曲向下，试问水在此毛细管端出的行为是（ A ） 凹形弯月面

（A）毛细管端水面呈凹形弯月面 （B）水从毛细管端滴下 (c ) 毛细管端水面呈凸型弯月面 （D） 毛细管端水面呈水平

16. 用同一只滴管滴下水的滴数和滴相同体积苯的滴数哪个多（ C ） （A） 水的多 （B）一样多 （C）苯得多 （D）一样多 17 下面说饭不正确的是（B ）

（A）生成的新鲜液面都有表面张力 （B）弯曲液面的表面张力方向指向曲率中心 (C) 平面液面没有附加压力 （D）弯曲液面的附加压力指向曲率中心

18 天空中的水滴大小不同，在其运动过程中，其变化趋势如何？（ B） (A)大水滴分散成小水滴，半径趋于相等 （B） 大水滴变大，小水滴变小 （C）大小水滴的变化没有规律 （D） 小水滴凝聚成大水滴 19 同一固体，大块颗粒和粉状颗粒，其溶解度哪个大（ B ） （A）大颗粒大 （B）粉状颗粒大 （C）一样大 （D） 无法比较 20 若某液体可以在某固体上自动铺展，则铺展系数S必须（C ） （A）小于零 （B） 等于零 （C）大于等于零 （D）小于等于零 21 水平仪中有一个椭球形的液泡，长短半轴分别为 0.8 和 0.3cm，已知水的表面张力为

-1

0.07197N·m液泡的附加压力为： ( B ) A18Pa B33Pa C48Pa D66Pa

22 两液体A和B表面张力γA=γB，密度rA=2rB，一毛细管插入A中液面上升 2.0cm，插入B中液面上升多少？（假定两液体皆完全润湿管壁）( C )

A 1.0cm； B 2.0cm； C 4.0cm ； D 5.0cm。

-3-3

23 一个U型管的两臂直径不同，一端为 1×10m，另一端为 3×10m，水的表面张力为

-1

0.072N·m。如用这个U型管装上水来测量压力，将引入的误差为( B ) A 72Pa B 92Pa C 96Pa D 288Pa

24. 对理想水平液面，其值为零的表面物理量是：( C ) A，正压力； B，表面张力； C，附加压力； D，表面能。

25 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。 26 BET公式最主要用途之一是 （ D ）

A 获得高温下的吸附机理 B 获得吸附等量线 C 获得吸附等压线 D 测定固体的比表面

27 当表面活性物质加入溶剂后，产生的结果（A ）

A dr/dao , 正吸附 D dr/da>o, 负吸附 28 多孔固体表面易吸附水蒸气，而不易吸附 O2、N2 主要原因是：( C ) 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

3

29 用同一支滴管分别滴取纯水与下列水的稀溶液，都是取得1 cm，哪一种液 体所需液滴数最少？( B )

A. 纯水 B. NaOH水溶液 C. 正丁醇水溶液 D. 苯磺酸钠水溶液

30 同一液体其弯曲液面的蒸汽压为p1， 水平面的蒸汽压为p2, 在相同温度和外压下：（ D） A p1 < p2, B p1 > p2 C p1 = p2, D p1 < p2, 或者p1 > p2

二、填空题

1. 植物的叶子一般是憎水性的, 所以在配制农药时常常要加______________________ ，

以增加药液对植物表面的润湿程度, 使药液能在植物叶子上铺展。

2. 液态汞的表面张力

-1 -3 -1-1-7 -1-22

? = 0.4636 N·m+ 8.32×10N·m·K·T - 3.13×10N·m·K·T 在 400 K 时，汞的 （?U/?A）T, V = 。

3. 室温时，水在一根粗细均匀的玻璃毛细管中，将上升到高度 h，如将毛细管折断 至 h/2处，水将沿壁升至 _______ 处，此时管中水面的曲率半径将 _________ 。 4. 溶液中溶质活度增加表面张力下降则г _______ 0，溶液中溶质活度增加表面张力增加则г_______ 0。

5. 小晶粒的熔点_______大块固体熔点，小晶粒的溶解度_______大块固体溶解度。 6. 固体能为液体完全润湿时_______，固体不为液体所润湿时_______ 。 7 形成胶束的最低浓度称为_______，表面活性物质的 HLB 值表示表面活性物质的_______ 。

8. 当水中加入表面活性剂后，将发生 dr/dc_______ 0, _______吸附。

9 多孔硅胶有强的吸水性能，硅胶吸水后表面吉布斯自由能将 _______ 化学吸附与物理吸附的本质差别在于_______。

10. 矿石浮选法的原理是根据表面活性剂的_______。 11 液体与固体之间的接触角是 θ_______90°

12 某液体中加入表面活性物质后，则该液体的表面张力将_______。（变大，变小，不变） 13 兰缪尔适用与

14 吸附理论主要用于描述 答案；（1）表面活性剂或称为润湿剂

（2）dU = TdS - pdV + ? dA (?U/?A)T, V = T (?S/?A)T, V + ? = -T(?? /?T)A, V + ?

-2

= 0.514 J·m（

（3）管端，变大。 (4) >; < (5) <; >

(6) （rs-g－rl-s）=rl-g; rs-g

9降低; 前者为化学键力，后者为分子间力 10润湿作用 11< 12降低

13对单分子层的物理吸附还有化学吸附 14多相催化 判断题

（1） 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 （ ） （2） 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 （ ） （3） 溶液表面发生吸附后表面自由能增加 （ ） （4） 定温下表面张力不随浓度变化时，浓度增大，吸附量不变 （ ） （5） 饱和溶液的表面不会发生吸附现象 ( )

（6） 在液面上某一小面积S周围表面对S有表面张力,则表面张力与液面垂直 （ ）

（7） 微小晶体与普通晶体相比，其饱和蒸汽压要大 （ ） （8） 气体在固体表面发生吸附吉布斯自由能小于零 （ ） （9） 多孔硅胶的强烈吸水性能说明硅胶吸水后表面函数较高 （ ） （10） 对于物理吸附，其吸附速度较大，吸附热较小 （ ） 答案： 对，错，错，对，错，错，对，对，错，对 四、计算题

1.有一毛细管，其半径为0.60 mm，当它垂直插入水中，水面上升2.19 cm，设该毛细管

-3

的接触角为30°，水的密度是0.98 g·cm，求该温度下水的表面张力。 解：液面是凹面，r < 0，Δp < 0，p' < p0 p' + h(水) = p0 ，Δp = h(水)

2σ/r(毛) = hρg (g 为重力加速度)

曲率半径与毛细管半径关系： rcosθ = r(毛) ， 2σcosθ/r(毛) = hρg ，σ = hρgr(毛)/2cosθ

r(毛) = 0.60 mm = 6.0 × 10-4 m ，ρ = 0.98 g/cm3 = 980 kg·m-3， g = 9.8 m·s-2

-2

cosθ = cos30°= 0.866， h = 2.19cm = 2.19 × 10 m

-2-4-3 -1

∴σ = 2.19 × 10 × 980 × 9.8 × 6.0 × 10/(2 × 0.866) = 7.286 × 10N·m

-3-1

2.水的比表面自由能与摄氏温度t℃ 的关系式为：σ(× 10N·m)= 75.64 - 0.14t，若水的

2

表面改变时，总体积不变，试求10℃、p下，可逆地使水表面积增加5 cm，必需 做多少功？从外界吸收多少热？

-3 -3 -1

解：t = 10℃，σ = (75.64 - 0.14 × 10) × 10= 74.24 × 10N·m

W' = ΔG = σΔA = 74.24 × 10-3 × 5 × 10-4 = 3.71 × 10-5 J (环境做功为正)

-3-1-1

∵ (?σ/?T)A,p = -0.14 × 10 N·m·K

-4-3-5

∴ Qr = TΔS = T[-ΔA(?σ/?T)A,p] = 283 × 5 × 10 × 0.14 × 10 = 1.981 × 10 J

-3-12 -3

3.乙醇的表面张力符合下列公式：σ( × 10N·m) = 72 - 0.5c + 0.2c，c(mol·dm)为乙醇的浓度。试计算温度25℃ 时：

-3

(1) 醇浓度为0.3、0.5 mol·dm 表面超量 ； (2) 求出饱和吸附量 ； (3) 算乙醇分子的截面积 。

2-3

解：σ = 72-0.5c +0.2 c ，(?σ/?c)A,p = ( -0.5 + 0.4 c) × 10 (1) c = 0.3 M，

-3

Γ1 = -c/RT·(?σ/?c)T,p = [-0.3/(8.314 × 298)] · (-0.5 + 0.4 × 0.3) × 10

-82

= 4.6012 × 10 mol/m c = 0.5 M，

-3-82

Γ2 = [-0.5/(8.314 × 298)] · (-0.5 + 0.4 × 0.5) × 10 = 6.0543 × 10 mol/m (2) 由类似的 Langmuir 公式： Γ = Γ∞·Kc/(1 + Kc) 1/Γ = 1/Γ∞ + 1/Γ∝K·1/c

-8

┌ 1/(4.6012 × 10) = 1/Γ∞ +1/Γ∞K·1/0.3

-8

└ 1/(6.0543 × 10) = 1/Γ∞ +1/Γ∞K·1/0.5

-82

解得，Γ∞ = 11.503 × 10 mol/m

-823

(3) A∞ = 1/Γ∞NA = 1/(11.503 × 10 × 6.022 × 10)

-172

= 1.4436 × 10m (乙醇分子截面积)

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