物理化学实验习题3

最大气泡法测表面张力 回答题

1为什么不需要知道毛细管尖口的半径？

答：因为作实验时用的时同一支毛细管，其尖口的半径r不变，而（纯水）的压力差和在不同温度下查表得到的脚尖口的半径。

2. 为什么不能将毛细管插进液体里去？

答：因为本实验要求测量的时不同浓度溶液在相同温度下的表面张力，而表面张力能产生时由于表面分子受力不均衡而引起的。若将毛细管插进液体中，测量的不仅不是液体的表面张力，还会给实验带来误差。

3. 液体表面张力的大小与哪些因素有关？

答：液体表面张力的大小与溶于溶剂中的溶质的性质、溶液的浓度及溶液的温度等有关。 4. 若让你求出一种表面活性剂的临界胶束浓度，应该怎样设计实验？

答：一、配制一系列的表面活性剂；

r?K，经由测蒸馏水2?HO计算出来，所以可以不必知道毛细管

2K； 二、利用已知一定温度下?0的溶液测量?P0，根据?0?K??P0，求

三、测量在该温度下，不同浓度的表面活性剂?P，根据??K??P求不同浓度的

并解出曲线“?－c四、测量出表面活性剂的临界胶束的?P，并求出?，在“?－c”?，

上找到?1，则?1对应的浓度即为所求的临界胶束的浓度。

5利用?=R'h?g/2 公式计算表面张力?，式中 R' 为毛细管半径，h 为液体在毛细管内上升的高度，?为液体的密度，g 为重力加速度。利用仪器测得

R' = (0.30±0.03)×10m， h = (50.0±0.2)×10 m ， ?= (1.0000±0.0005)×10kg·m g = (980.0±0.5)×10m·s， 要求表面张力的相对误差不超过 5％。问上述测量是否能达到此要求。若不符合，需作怎样改进才能达到要求。 3

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答 ? = R'h?g/2 = 7.35×10-3 N·m-1 △? =±(?? /?R'×dR' + ?? /?h x dh + ?? /?p×dp +?? /?g×dg) =± 8.0×10-4 N·m-1 △? /? = ± 11% > 5%

测量达不到要求 △? 中占主要部分的是毛细管半径 R' 的测量精度，其它影响不大。 5最大气泡压力法测液体的表面张力实验时，某同学发现，当毛细管管端不是刚刚与液面相接触，而是插入液面一小段距离时，测得的 △h 偏高。因而该同学在讨论中说毛细管管端插入液体内部，将使测得的表面张力值偏高，你认为这一说法对吗？为什么？ 用最大气泡法测定溶液的表面张力的实验操作中, 为什么要求读出最大压力差?

p(内)

边读数的差值h读出。 ? r?p 为气泡逸出时受到向下的总作用力 2? r?为气泡在毛细管口受到的表面张力 当?中要求读出最大压力差 h 。

1．在用最大气泡法测定表面活性物质水溶液的表面张力实验时，当气泡所承受的压力差达到最大时，气泡的曲率半径r与毛细管的内径R之间的关系为：(c) (A）r>R (B)r

(D)无法确定

2．常温下一般液体的表面张力不大，毛细管的内径为(A) (A)0.2-0.3mm (B)0.1-0.2mm (C)0.3-0.4mm (D)0.4-0.5mm

3．在测定毛细管常数K时，标准物质的表面张力与待测液体的表面张力要在相同的温度下尽可能接近。这样毛细管常数测量方法引进的（ C ） (A)过失误差就会更小 (B)操作误差就会更小 (C)系统误差就会更小 (D)随机误差就会更小

4．在定温定压下描述吸附量与溶液的表面张力及溶液浓度之间的关系可用 ( B ) (A)兰缪尔吸附等温式 (B)吉布斯吸附等温式 (C)开尔文公式

5．对弯曲液面（非平面）所产生的附加压力的正确说法是(B) （A）一定等于零 （B）一定不等于零 （C）一定大于零 （D）一定小于零

6．液体在能被它完全润湿的毛细管中上升的高度反比于(B) （A）空气的压力 （B）毛细管半径 （C）液体的表面张力 （D）液体的粘度

7．用最大气泡压力法测定溶液表面张力的实验中，对实际操作的规定那一条是不正确的(D) （A）毛细管壁必须严格清洁保证干净 (B)毛细管口必须平整

2

r2?pmax＝2? r??时, 气泡就逸出 故实验

（C）毛细管应垂直放置并刚好与液面相切

（D）毛细管垂直插入液体内部，每次侵入深度尽量保持不变 8．对大多数液体其表面张力随温度的变化率是(B) （A）dσ/dT>0 （B）dσ/dT<0 （c）dσ/dT=0

（D）无一定变化规律 10．用最大气泡压力法测定溶液表面张力的实验中，每次脱出气泡一个或连续两个所读的结果：(B) （A）相同 （B）不相同 （C）无法判断

11．用最大气泡压力法测定溶液表面张力的实验中，对正丁醇溶液的描述不正确的是(B) （A）使用过程中要防止挥发 （B）从较高浓度往较低浓度做起 （C）从较低浓度往较高浓度做起 （D）准确配制 填空题：

1在最大气泡压力法测正丙醇溶液的表面张力实验中, 表面张力?与U 形压力计读数?h间的关系为 ? = r /2·?ｇ·?h, 其中r 为_毛细管半径半径, ?为_ U形压力计中液体密度密度。在实验中, 先测出表面张力随浓度变化的关系曲线, 即?～c曲线, 再由该曲线求得各浓度下的表面张力随浓度的变化率, 由Gibbs公式?＝－a/(RT)(d? /da)T 可求得各浓度下的吸附量, 再由Langmuir关系式 可求出最大吸咐量 (?∞)_, 最后可求出达到饱和吸附时每个正丙醇分子的截面积 。

2用最大气泡压力法测定溶液表面张力的实验中, 毛细管垂直插入液体内部, 每次浸入深度尽量保持不变

1乙醇水溶液表面张力测定实验的数据处理过程中，为了得到表面吸附量，应该以表面张力σ对浓度 c作图。

2阿贝折光仪是实验室常用的常数测量仪器，其操作步骤包括（1）其操作步骤包括：仪器安装、加样、对光、测量、读数、和仪器校正等。本期常数测量实验中用到该仪器的实验用到阿贝折光仪的实验有：双液系气液平衡相图的绘制、溶液表面张力的测量、偶极矩的测量。此外，本期实验中所用过的光学仪器还有旋光仪、分光光度计

3在最大气泡法测溶液表面张力实验中, 乙醇的浓度可用阿贝折光仪 准确测定?

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