物理化学表面及胶体习题

界面与胶体化学习题课

（一） 界面与胶体化学主要公式

1． 表面张力（表面自由能）

?G??()T,P,nB（单位 N/m,J/m2）

?A2． 弯曲表面下的附加压力（Young-Laplace）

2?Ps????gh

R（R为曲率半径，??为弯曲表面两边的物质密度差）

4?（肥皂泡Ps?）

R毛细管中h?2?2??cos?，（R毛细管半径，?接触角） ?R????gR????g3． 弯曲表面下的蒸气压（Kelvin）

RTlnP22??M11?(?) (小液滴，大液滴，土壤中的P1?R2R1毛细管吸附水，不同粒度物质的溶解度)

4． 吸附等温式Langmuir，BET等（注意使用条件）：

ad??5． 吉布斯表面吸附等温式：??? （讨论正、负吸附） RTdao

6． 接触角：0

?>90o固体不为液体润湿。

7． 胶体中沉降平衡时粒子随高度分布公式：

RTlnN24???r3(?粒子??介质)?g?N0(X2?X1) N138． Rayleigh散射公式：散射光强度与入射光波长的四次方成

反比例。

胶团构造：（AgI） [(AgI)m·nI-,(n-x)K+]x-·xK+

胶核，胶粒，胶团，双电层，电泳，电渗，流动电势，沉降电势。

1

（二） 习题

1. 293K时，把半径为1.0mm的水滴分散成半径为1.0?m 的小液滴，试计算（已知293K时水的表面Gibbs自由能为0.07288J/m2）: (1)表面积是原来的多少倍？

(2) 表面Gibbs自由能增加多少？

（3）完成该变化时环境至少需做多少功？ 答：（1）1000； （2）?G????A=9.145×10-4J （3）Wf=9.145×10-4J

6. 在298K和101.325kPa压力下，将直径为1.0?m 的毛细管插入水中，问需在管内加多大压力才能防止水上升？若不加压力，水面上升，平衡时管内液面上升多高？（已知298K时水的表面张力为0.072N/m，水密度为1000kg/m3,设接触角为0度，重力加速度g为9.8m/s2）

2????gh，Ps=288kPa，h=29.39m 答：Ps?R

8. 已知在298K，平面水的饱和蒸汽压为3168Pa，求在相同温度下，半径为3nm的小液滴的饱和蒸汽压，已知298K时水的表面张力为0.072N/m，水密度为1000kg/m3,水的摩尔质量为18g/mol） 答; RTlnP22??M11?(?)主要密度，摩尔质量单位 P1?R2R1得到P2=4489.7pa

10. 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，使气温骤降至293K，水汽的过饱和度（P/Ps）达4。已知在293K时水的表面张力为0.07288N/m，水密度为997kg/m3,试计算：（1）在此时开始形成雨滴的半径。（2）每滴所含水的分子数。

答：（1）RTlnP22??M11?(?) （P1为Ps，R1＝∞）求得R2＝P1?R2R143?R??－10

7.79×10m；（2）N?3?L?66

M

2

胶体：

1．在碱性溶液中用HCHO还原HAuCl4 制备金溶胶，反应可以表示为HAuCl4＋5NaOH→NaAuO2＋4NaCl+3H2O

2NaAuO2＋3HCHO＋NaOH→2Au+3HCOONa+2H2O;

NaAuO2稳定剂，写出胶团结构式，标出胶核、胶粒和胶团。

答：[(Au)m·n AuO2·(n-x)Na]·xNa

-+x-+

16.已知在二氧化硅溶胶的形成过程中，存在下列反应： SiO2+H2O→H2SiO3 → SiO32- +2H+

(1) 写出胶团的结构式。(2) 溶胶电泳方向 (3)溶胶中分别加入NaCl ，MgCl2，K3PO4时，哪种物质的聚沉值最小？ 答：（1）[(SiO2)m·n SiO3

2-

·2(n-x)H+]2x-·2xH+

(2) 溶胶电泳方向 胶粒带负电，向正极方向运动。 (3) MgCl2聚沉值最小

补充：

1 用As2O3与略过量的H2S制成As2S3溶胶，试写出胶团表达式。用FeCl3在热水中水解制备Fe(OH)3溶胶，试写出胶团的结构式。 答：[(As2S3)m·n HS·(n-x)H

-+x-

]·xH+

{[(Fe(OH)3)]m·n FeO+·(n-x)Cl-]x-·xCl-

2 等体积的0.08mol/dm3NaBr溶液和0.10mol/dm3AgNO3溶液混合制备AgBr溶胶，分别加入相同浓度的下述电解质溶液，其聚沉能力的大小顺序？( D> B> C> A)

(A) KCl (B)Na2SO4 (C)MgSO4 (D)Na3PO4

3

3 一个烧杯中，盛有某种溶胶 20×10 m，如使其聚沉，至少需浓

-63

度为1000 mol·m-3的 NaCl 溶液 20×10-6m3, 或浓度为1 mol·m-3

的 Na2SO4溶液100×10-6 m3，由这些数据得出的结论是 ：( c ) (A) 溶胶带正电，NaCl 的聚沉值比 Na2SO4的聚沉值小 (B) 溶胶带负电，NaCl 的聚沉值比 Na2SO4的聚沉值大 (C) 溶胶带正电，NaCl 的聚沉值比 Na2SO4的聚沉值大 (D) 溶胶带正电，NaCl 的聚沉能力比 Na2SO4的聚沉能力强

4 液体的表面自由能 ? 可以表示为： ( c )

(A) （?H/?A）T,p,ni (B) （?F/?A）T,p,ni (C) （?U/?A）S,V,ni (D) （?G/?A）T,V,ni

5. 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

6. 微小晶体与普通晶体相比较，哪一种性质不正确？ ( d ) (A) 微小晶体的饱和蒸气压大 (B) 微小晶体的溶解度大 (C) 微小晶体的熔点较低 (D) 微小晶体的溶解度较小

7．液滴的半径越小，饱和蒸气压越大，液体中的气泡半径越小，气泡内液体的饱和蒸气压越小。

8. 用大小不同的CaCO3（s）颗粒做热分解实验，在相同温度下，哪些

晶粒分解压大？答：小颗粒

????原因：?rGm??fGm(CaO)??fGm(CO2)??fGm(CaCO3)

??rGm??RTlnK?p，

9. 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凸分别表示平面、凹面和凸面液体上的饱和蒸气压，三者关系P凹

4

10. 把大小不等的液滴封在一个玻璃罩能，隔相当长时间后，会发生什么现象：小液滴消失，大液滴增大。

11．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。

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

13．在毛细管中分别装有两种不同液体，一种能润湿管壁，另外一种

不能润湿。水平放置时，当在毛细管一端加热时，液体向何方移动？原因？（左 右）（温度升高时，纯液体的表面张力下降）

14．在三通塞两端涂上肥皂液，关闭右端，在左端吹一大泡，关闭左端，在右端吹一小泡，然后使左右相通，将会出现什么现象？ 小泡变小，大泡变大

15．在相同的温度及压力，把一定体积的水分散成许多小水滴，经这一变化过程以下性质保持不变的是：（d）

（a）总表面能（b）比表面（c）液面下的附加压力（d）表面张力

16．用同一滴管分别滴下1毫升的NaOH水溶液、水、乙醇水溶液，各自的滴数多少的次序为 乙醇水溶液 > 水 > NaOH水溶液 。

17．把细长不渗水的两张纸条平行地放在纯水面上，中间留少许距离，小心地在中间滴一滴肥皂水，则两纸条间的距离将（增大）。

18．将一毛细管插入水中，毛细管中水面上升5cm，在3cm处将毛细管折断，这时毛细管上端（C）。

（a）从上端溢出 （b）水面呈凸面 （c）呈凹形弯月面（d）呈水平面

5

19.设有内径一样大的a,b,c,d,e,f

管及内径比较大的g管一起插入水中如下图，除f管内壁涂有石蜡外，其余全都是洁净的玻璃管，若a管内液面升高为h，试估计其余管内的水面高度？若先在个管内（c,d除外）都灌到h的高度，再让其自动下降结果又如何？

20．氢氧化铁溶胶显红色，胶粒直径的大小在10-9～10-7m之间，由于氢氧化铁带正电荷，所以通过直流电时，在负极附近颜色逐渐变深。

21．外加直流电场于胶体溶液，向某一电极作定向移动的是胶粒。 22．用半透膜分离溶胶与胶体溶液的方法叫渗析。

23．丁达尔现象是光散射所引起的，其强度与入射光波长的四次方成

反比例。

24．在晴朗的白昼，天空呈蔚蓝色的原因是蓝光波长短，散射作用显著。

25．明矾净水的主要原理是。（b） （a） 电解质对溶胶的稳定作用；（b）溶胶的相互聚沉作用 （c） 电解质的敏化作用； （d）电解质的对抗作用 26．将某血浆蛋白置于直流电场中，调整pH值，该血浆蛋白当pH ? 4.72

时移向正极，当pH ? 4.68时移向负极，其等电点范围为4.68～4.72。 27．已知298K大粒径的二硝基苯的溶解度a＝1.00×10-3mol/L，固液?

＝2.57×10-2N/m,求直径为1.0×10-8m的颗粒溶解度？（?＝1.589 g/cm3） 根据开尔文公式RTlna22??M11?(?)，a2＝1.55×10-3mol/L a1?R2R1

28．试说明同一个气-固相催化反应，为何在不同的压力下表现出不同的反应级数？（表面催化，气体在不同压力与表面覆盖率的关系说明。低压一级，高压零级）

6

一、选择题

1. 在催化剂表面上进行的双分子气相反应, 其机理为： A ＋ K B ＋ K

AK BK

AK ＋ BK ─→ C ＋ D ＋ 2K 若催化剂表面是均匀的, 表面反应为控制步骤, 且A、B的吸附皆弱, 则反应表现为几级? ( C ) (A) 零级 (C) 二级

(B) 一级 (D) 无数级

2. 298 K时，蒸气苯在石墨上的吸附，符合 Langmuir 吸附等温式，在 40 Pa 时，覆盖度? = 0.05，当 ? = 1/2 时，苯气体的平衡压力为： ( B ) ap =? / (1-? ) , p = 40 Pa , ? = 0.05

a = 0.001315 Pa-1 ? = 1/2 时， p = 760 Pa

(A) 400 Pa (B) 760 Pa (C) 1 000 Pa (D) 200 Pa 3. 在等温等压条件下，将 1 mol水的表面积增加 10 倍，

7

作功为 W，水的 Gibbs自由能变化为?G，此时 W 与 ?G 的关系为：(?U = Q - W) ( D ) (A) ?G = -W (B) ?G = W (C) ?G < -W (D) 不能确定 4. 同一固体, 大块颗粒和粉状颗粒, 其溶解度哪个大? ( B )

(A) 大块颗粒大 (B) 粉状颗粒大 (C) 一样大 (D) 无法比较 5. 有一露于空气中的球形液膜，直径为2×10-3 m，表面张力为0.072 N·m-1，液膜的附加压力为（ D ） (A) 36 Pa (B) 72 Pa (C) 144 Pa (D) 288 Pa

6. 单组分气-液平衡体系，在孤立条件下，界面 A 发生了 dA > 0 的微小变化, 体系相应的熵变 dS变化为： ( C ) (A) dS > 0

(C) dS < 0

(B) dS = 0 (D) 不能确定

7. 在下图的毛细管内装入普通不润湿性液体，当将毛细管

8

右端用冰块冷却时，管内液体将： ( A ) (A) 向左移动 (B) 向右移动 (C) 不移动 (D) 左右来回移动

表面张力???随温度之增高而下降，

由 ?p = 2??/R 知，右端冷却时其附加压力增加而左端不变，故向左移动。

8. 在农药中通常都要加入一定量的表面活性物质, 如烷基苯磺酸盐, 其主要目的是： ( B )

(A) 增加农药的杀虫药性

(B) 提高农药对植物表面的润湿能力 （C） 防止农药挥发

(D) 消除药液的泡沫 9. 对于亲水性固体表面，其表面张力间的关系是： ( B )

(A) ?固-水 > ?固-空气 (B) ?固-水 < ?固-空气 (C) ?固-水 = ?固-空气 (D) 不能确定 其液固间的接触角??值为： ( D )

9

(A) ? > 90° (B) ? = 90° (C) ? = 180° (D) ? < 90° 10. 已知A2(1),B2(2)两种气体在催化剂上发生混合吸附, 其中(1)气体发生解离, 若催化剂表面是均匀的, 则(1)、(2)在催化剂上的表面覆盖度? 1,? 2与气相平衡压力p1, p2关系为： ( C )

a1p1a2p2 (A) ? 1＝ ? 2＝

1?a1p1?a2p21?a1p1?a2p2 (B) ?

1

＝

a11/2p11/21?a11/2p11/2?a21/2p21/2 ?

2

＝

a21/2p21/2

1?a11/2p11/2?a21/2p21/2a2p2a11/2p11/2 (C) ? 1＝ ? 2＝

1?a11/2p11/2?a2p21?a11/2p11/2?a2p2a1p1a2p2 (D) ? 1＝ ? 2＝

1?a11/2p11/2?a2p21?a11/2p11/2?a2p211. 某气体 A2在表面均匀的催化剂上发生解离反应, 其机理为：

A2(g) ＋ 2 K

2 A K

C ＋ D ＋ 2 K

若 A2的压力较低, 反应表现为几级? ( D )

10

(A) 零级 (C) 二级

(B) 一级 (D) 三级

12. 纯液体温度升高时，表面张力（ B ）

(A) 随温度升高指数增大 (B) 随温度升高线性降低 (C) 随温度呈对数变化 (D) 不变

13. 液体在毛细管中上升的高度与下列那一个因素无关： ( D )

(A) 温度 (B) 液体密度 (C) 重力加速度 (D) 大气压力

二、填空题

14. 在293 K时丙酮的表面张力为? =0.0233 N·m-1，密度? =790 kg·m-3，将半径为0.01 cm的毛细管插入其中，液面上升了___h?2?2?0.0233? m?0.06 m_________m。 ?gr790?9.8?1.0?10?415. 植物的叶子一般是憎水性的, 所以在配制农药时常常

11

要加____表面活性剂或称为润湿剂，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。 16. 液滴越小，饱和蒸气压越 ____大______；而液体中的气泡越小，气泡内液体的饱和蒸气压越 _____小_____ 。 17. 液体在固体表面的润湿程度以____ 接触角? ______衡量，当__? > 90°_______时称为不润湿。 18. 面吉布斯自由能和界面张力的相同点是 量纲和数值相同；。

不同点是 物理意义和单位不同 。

19. 从吸附的角度考虑催化剂的活性取决于 ____化学吸附的强度；。__ ，一个良好的催化剂应是____中等强度的化学吸附____ 。

20. T = 298 K时, 水-空气表面张力 ? = 7.17×10-2 N·m-1, （?? / ? T ）p, A = - 1.57×10-4 N·m-1·K-1。在T，p? 时，可逆地增加 2 cm2 表面,对体系所作的功 W =_____W = -

??dA = -14.34×10-6 J ____, 熵变?S =_____?S = 3.14×10-3

J·K-1________。

12

三、计算题

21. N2O 在 Au 表面的催化分解反应, 当 N2O 仅为弱吸附时, 推导其积分速率方程, 并根据 T= 1173 K 时之实验数据求速率常数。

t/s 0 1800 4800

p(N2O)/kPa

26.7 18.1 9.3

答：? = K p(N2O)/(1 + K p(N2O) )≈ K p(N2O)

- dp(N2O)/dt = k? = k K p(N2O) = k’p(N2O) ln[p0(N2O)/p(N2O)] = k K t = k’t

求得 k’= 2.16×10-4 s-1(1800 s时), 2.20×10-4 s-1(4800 s时)

k’= 2.18×10-4 s-1

26. 298 K时， 将含 1 mg 蛋白质的溶液铺在 5％的(NH4)2SO4溶液上。当溶液表面为0.1 m2时, 测其表面压为 6.0×10-4 N·m-1。计算该蛋白质的摩尔质量。?A＝nRT＝W/M·RT

M＝WRT/(?A)＝41.29 kg·mol-1 27. 某表面活性剂的稀溶液, 当浓度增加 1×10-4 mol·dm-3

13

时, 表面张力减小3×103 N·m-1。试求 298 K 时, 浓度为 1×10-4 mol·dm-3 的表面活性剂溶液的表面超额 ? 的值。 ? = - ( a / RT )·( d??/ da )

a = c / c? ( d??/ da )T = ???/ ?a ? = 1.20×10-6 mol·m-2 四、问答题

28. 由曲率半径的正、负号，比较在一定温度下，凸的弯月面，凹的弯月面的蒸气压p 与平面液体的饱和蒸气压 p* 的相对大小。ln(p/p*) = 2??M/RT?×1/R' 凸面， R' > 0 p > p*

凹面， R' < 0 p < p*

一、选择题。在题后括号内，填上正确答案代号。 1、接触角是指：(1)

（１）ｇ／ｌ界面经过液体至ｌ／ｓ界面间的夹角； （２）ｌ／ｇ界面经过气相至ｇ／ｓ界面间的夹角； （３）ｇ／ｓ界面经过固相至ｓ／ｌ界面间的夹角；

（４）ｌ／ｇ界面经过气相和固相至ｓ／ｌ界面间的夹角；

2、朗缪尔公式克描述为：（ 4）。

（１）五类吸附等温线； （２）三类吸附等温线； （３）两类吸附等温线； （４）化学吸附等温线。

3、化学吸附的吸附力是：（ 1 ）。

14

（１）化学键力；（２）范德华力； （３）库仑力。

4、温度与表面张力的关系是： （ 1 ）。

（1）温度升高表面张力降低； （2）温度升高表面张力增加； （3）温度对表面张力没有影响； （4）不能确定。

5、液体表面分子所受合力的方向总是：（ 1 ），液体表面张力的方向总是：（ 3 ）。

（1）沿液体表面的法线方向，指向液体内部； （2）沿液体表面的法线方向，指向气相； （3）沿液体的切线方向； （4）无确定的方向。

6、下列各式中，不属于纯液体表面张力的定义式的是： （ 2 ）；

??G????A?T,p； （1）???H????A?T,p ； (3) (2) ???F????A??T,V 。

7、气体在固体表面上吸附的吸附等温线可分为：( 4 )。

（１）两类； （２）三类； （３）四类； （４）五类。

8、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：（ 3 ）。

2??4??p??p??p?r ；2r；r。 （1）（2）（3）

9、若某液体能在某固体表面铺展，则铺展系数?一定：（ 2 ）。

（１）? ０； （２）? ０；（３）＝ ０。

10、等温等压条件下的润湿过程是：（ 1 ）。

（１）表面吉布斯自由能降低的过程； （２）表面吉布斯自由能增加的过程； （３）表面吉布斯自由能不变的过程； （４）表面积缩小的过程。

二、填空题。在题中“____”处填上答案。

1、 玻璃毛细管水面上的饱和蒸气压??? ? ???同温度下水平的水面上的饱和蒸

15

气压。(选填 > , = , < )

2、朗缪尔公式的适用条件仅限于???单分子层??化学吸附??????????吸附。

3、推导朗缪尔吸附等温式时, 其中假设之一吸附是??单???分子层的；推导ＢＥＴ吸附等温式时, 其中假设之一吸附是???多???分子层的。

4、表面张力随温度升高而?? 减小?。（选填增大、不变、减小），当液体到临界温度时，表面张力等于??零 ?。

5、物理吸附的吸附力是?范德华力?，吸附分子层是??单或多分子??。

bpbpΓ?Γ?1?bp或 ?= 1?bp?。该式的适用条件6、朗缪尔吸附等温式的形式为?

是?单分子层吸附 或 化学吸附

7、溶入水中能显著降低水的表面张力的物质通常称为??表面活性??物质。 8、过饱和蒸气的存在可用??开尔文??公式解释，毛细管凝结现象可用??开尔文??公式解释。（选填拉普拉斯、开尔文、朗缪尔）

9、表面活性剂按亲水基团的种类不同，可分为：?阴离子活性剂??、??阳离子活性剂?、????两性活性剂?、?非离子活性剂???。 10、物理吸附永远为?放??热过程。 三、是非题。在题后括号内，正确的打“√”，错误的打“×”。 1、物理吸附无选择性。是不是？（ 是 ）

2、弯曲液面所产生的附加压力与表面张力成正比。是不是?（ 不是 ）

3、溶液表面张力总是随溶液浓度的增大而减小。是不是？（ 是 ）

4、朗缪尔吸附的理论假设之一是吸附剂固体的表面是均匀的。是不是？（是 ）

5、朗缪尔等温吸附理论只适用于单分子层吸附。是不是？（是 ）

6、弯曲液面处的表面张力的方向总是与液面相切。是不是?（ 是 ）

7、在相同温度与外压力下，水在干净的玻璃毛细管中呈凹液面，故管中饱和蒸气压应小于水平液面的蒸气压力。是不是?（ 是 ）

8、分子间力越大的液体，其表面张力越大。是不是?（ 是 ）

9、纯水、盐水、皂液相比，其表面张力的排列顺序是：?（盐水）??（纯水）

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??（皂液）。是不是？（ 不是 ） 10、表面张力在数值上等于等温等压条件下系统增加单位表面积时环境对系统所做的可逆非体积功。是不是? （ 是 ）

11、弯曲液面的饱和蒸气压总大于同温度下平液面的蒸气压。是不是?（ 不是 ）

2??p?r可知，12、由拉普拉斯公式当?p = 0 时，则 ? = 0 。是不是? ( 不是 )

四、计算题。

200 ℃时测定O2 在某催化剂上的吸附作用，当平衡压力为 0.1 MPa及1 MPa 时，1 g催化剂吸附O2的量分别为2.5 cm 3及 4.2 cm 3 (STP) 设吸附作用服从朗缪尔公式，计算当O2 的吸附量为饱和吸附量的一半时，平衡压力为多少。

bΓ?Γ?1?bp 解：

Γ1p1?bp2?1? Γ2p21?bp1

2.50.11?b1?106Pa??4.211?b0.1?106Pa 即

????所以 b = 12.2 ×10 -6 Pa -1

bpΓ? Γ?1?bp

Γ1bp1?? Γ?2 即 1?bp2

p?所以

11??82?103Pa?82kPa?6?1b12.2?10Pa

五、计算题。

已知某硅胶的表面为单分子层覆盖时，1 g硅胶所需N2气体积为129 cm 3 (ＳＴＰ)。若N2分子所占面积为0.162 nm 2，试计算此硅胶的总表面积。 解：S?Am?nLA

22414cm3?mol?1

= 562 m 2

六、计算题。

20 ℃时汞的表面张力? =4.85×10 -1 N·m -1 ，求在此温度下101.325 kPa 时，将半径r1 = 10.0 mm的汞滴分散成半径为 r2 =1?10 -4 mm的微小汞滴至少需要消

17

?0.162nm?3129cm3?6.022?1023mol?1?10?18耗多少非体积功（假定分散前后汞的体积不变）。 解：设A为总表面积

?r1N???r?2则 ????

3?r1?A?A2?4?r12??r?2

???? ?r1?4?r12??r??'?2? W???A????10?2??1?2?22??4.85?10J?m?4?3.1416?(1?10m)???10?7???

=60.9 J

七、证明题。 在18℃时，各种饱和脂肪酸水溶液的表面张力?与浓度c的关系可表示为： σ?c??1?blg?1???aσ??

式中?* 是同温度下纯水的表面张力，常数a因不同的酸而异，b = 0.411试写出服从上述方程的脂肪酸的吸附等温式。

解：

???????blg?c??ln??c??1??a?

d?1??b??lg?c??c?a dc所以吸附等温式为：

cd?b??lg?c?cΓ?????RTdcRTc?a

八、计算题

18 ℃时，酪酸水溶液的表面张力与溶液浓度c 的关系为：

?c????3??29.8?10gln1?19.64????1?3?N?mmol?m????

-3

式中? * 是纯水的表面张力，试求c = 0.01 mol·dm 时单位表面吸附物质的量。

σ?σ?σ?σ?解：N?m?1?c?????29.8?10?3ln?1?19.64????mol?m?3?? ???σ?? ??c2?29.8?10?319.64??σ?????????2.3031?19.64(c/mol?dm?3) ?T??c?T 18

?c??σ???????RT?c??T ?T

?0.01mol?dm?329.8?10?3?19.64?????????1?1?8.314J?K?mol?2.303?(1?19.64?0.01)?

= 8.78×10 -7 mol·m -2

九、计算题。

已知在?33.6℃时，CO(g)在活性炭上的吸附符合朗缪尔直线方程。经测定知，该（p/V）～p直线的斜率为23.78 kg·m-3，截距为131 kPa·kg·m-3，试求朗缪尔方程中的常数Vm及b。 解：斜率 m= 23.78 kg·m-3 = 1/Vm

所以 Vm = 1/m =0.0420 m3 (STP)·kg-1 截距q= 131 kPa·kg·m-3 = 1/（Vm ·b） 所以 b= 1/（Vm·q）

= 1/（0.0420 m3·kg-1×131 kPa·kg·m-3） = 1.82×10-4 Pa-1

十、计算题

25 ℃时乙醇水溶液的表面张力?随乙醇浓度c的变化关系为： ? / 10 -3 N·m -1 = 72 －0.5(c / c)＋ 0.2 (c / c)2

试分别计算乙醇浓度为0.1 mol·dm -3 和0.5 mol·dm -3时，乙醇的表面吸附量(c=1.0 mol·dm -3)

(1)Γ2??c2????RT???c2解：由吉布斯溶液等温吸附理论，表面吸附量?2为： cd?(1)Γ2??2RTdc2 d?式（2）中的 dc2可由式（1）求得

d? dc2= [－0.5 +0.4 ( c / c) ] ×10 -3 N·m -1 / mol ·dm -3 将c = 0.1 mol·dm -3和式（3）代入式（2）得

(1)Γ2 =

?1??0.1mol?dm?3?(?0.5?0.?0.1)?10?3N?m?18.314J?mol?1?K?1?298K-2

-9

=18.6×10 mol·m 将c = 0.5 mol·dm -3和式（3）代入式（2）得 Γ2=60.5×10 -9 mol·m -2

(1) 19

1.(2009·广东化学，5)下列说法都正确的是(B )

①江河入海口三角洲的形成通常与胶体的性质有关 ②四川灾区重建使用了大量钢材，钢材是合金③“钡餐”中使用的硫酸钡是弱电解质 ④太阳能电池板中的硅在元素周期表中处于金属与非金属的交界位置 ⑤常用的自来水消毒剂有氯气和二氧化氯，两者都含有极性键 ⑥水陆两用公共汽车中，用于密封的橡胶材料是高分子化合物

A．①②③④ B．①②④⑥ C．①②⑤⑥ D．③④⑤⑥

2．某合作学习小组讨论辨析以下说法：① 粗盐和酸雨都是混合物；② 沼气和水煤气都是可再生能源；③ 冰和干冰既是纯净物又是化合物；④ 不锈钢和目前流通的硬币都是合金；⑤ 盐酸和食醋既是化合物又是酸；⑥ 纯碱和熟石灰都是碱；⑦ 豆浆和雾都是胶体。上述说法正确的是D A．①②③④ B．①②⑤⑥ C．③⑤⑥⑦ D．①③④⑦ 3. 下列说法正确的是(A )

A. 可用丁达尔现象区分溶液与胶体 B．生石灰与水混合的过程只发生物理变化

C．O3是由3个氧原子构成的化合物 D．CuSO4·5H2O是一种混合物 4. (2010·试题调研，广东佛山3月)生物学家借助新的显微技术，成功观察到小于200纳米的微粒。下列分散系中，分散质微粒直径最小的是( D ) A.雾 B．蛋白质溶液 C．石灰乳 D．KNO3溶液

5. (2009·试题调研，山东日照5月)下列有关物质的分类或归类中正确的是(C )

①混合物：福尔马林、水玻璃、水银 ②化合物：CaCl2、烧碱、聚苯乙烯、HD

121314

③电解质：明矾、胆矾、冰醋酸、硫酸钡 ④同位素：6C、6C、6C A.①③ B．②③ C．③④ D．②④

6. (2009·模拟精选，广东广州4月)下列关于胶体和溶液的说法中，正确的是(C )

20

A.胶体不均一、不稳定，静置后易产生沉淀；溶液均一、稳定，静置后不产生沉淀

B．布朗运动是胶体粒子特有的运动方式，可以据此把胶体与溶液、悬浊液区分开

C．光线通过时，胶体产生丁达尔效应，溶液则无丁达尔效应 D．只有胶状物如胶水、果冻类的物质才能称为胶体

7. (2011·哈尔滨质检)将饱和FeCl3溶液滴入沸水并煮沸一段时间，可得到红褐色液体，此液体不具有的性质是( C ) A．光束通过该液体时形成光亮的“通路”

B．插入石墨电极通直流电后，有一极附近液体颜色加深 C．向该液体中加入硝酸银溶液，无沉淀产生 D．将该液体加热、蒸干、灼烧后，有氧化物生成

8. KHSO4、BaCl2、Na2CO3、FeSO4和氯水五种溶液，如图所示的相互反应，图中每条连线两端的物质可以发生化学反应．下列说法不合理的是( A ) ．A．X一定为KHSO4 B．Y一定为Na2CO3

C．Z可能是氯水 D．M、N必定各为BaCl2、FeSO4中的一种 9. 下列概念分类标准正确的是( BD )

A．强碱和弱碱：每个分子能电离的OH数目 B．强电解质和弱电解质：在水溶液中能否完全电离 C．浊液、胶体、溶液：分散剂粒径大小

D．氧化剂、还原剂：在化学反应中元素化合价变化 10.

－

[2009·全国卷Ⅱ]下列关于溶液和胶体的叙述，正确的是(D )

21

A．溶液是电中性的，胶体是带电的

B．通电时，溶液中的溶质粒子分别向两极移动，胶体中的分散质粒子向某一极移动

C．溶液中溶质分子的运动有规律，胶体中分散质粒子的运动无规律，即布朗运动

D．一束光线分别通过溶液和胶体时，后者会出现明显的光带，前者则没有 11. Fe(OH)3胶体和MgCl2溶液共同具备的性质是( D )

A．两者均有丁达尔效应 B．两者均能透过半透膜 C．加入盐酸先沉淀，随后溶解 D．分散质粒子可通过滤纸 12.(2009·浙江高考)下列说法正确的是( B )

A．蛋白质、纤维素、蔗糖、PVC、淀粉都是高分子化合物 B．氢键在形成蛋白质二级结构和DNA双螺旋结构中起关键作用

C．使用太阳能热水器、沼气的利用、玉米制乙醇都涉及到生物质能的利用 D．石油、煤、天然气、可燃冰、植物油都属于化石燃料 13. 下列叙述正确的是(D )

A．金属与盐溶液反应都是置换反应 B．阴离子都只有还原性 C．与强酸、强碱都反应的物质只有两性氧化物或两性氢氧化物 D．分子晶体中都存在分子间作用力，可能不存在共价键 14.[2010·临沂模拟]图3－5是依据一定的分类标准，对某些物质与水反应情况进行分类的分类图。

请根据你所学的知识，按要求填空：

(1)上述第一级分类标准(分成A、B组的依据)是______________________。

22

(2)F组中物质除了Cl2外还有________(填化学式)。

(3)D组中的氨水呈弱碱性，用电离方程式表示呈弱碱性的原因________________________。

(4)由Al3＋制备Al(OH)3，最好不选择D组中的NaOH溶液，说明理由。 (1)是否发生氧化还原反应 (2)NO2 (3)NH3·H2O(4)过量NaOH溶液会溶解生成的Al(OH)3沉淀

15. (2011·银川模拟)取少量Fe2O3粉末(红棕色)加入适量盐酸，发生反应的化学

方

程

式

：

NH＋OH－

______________________________________________________________________，反应后得到的溶液呈________色．用此溶液分别做如下实验：

(1)取少量溶液置于试管中，滴入几滴NaOH溶液，可观察到有红褐色沉淀生成，反应的化学方程式为__________________________________，此反应属于____________．

(2)在小烧杯中加入20 mL 蒸馏水，加热至沸腾后，向沸水中滴入几滴饱和FeCl3溶液，继续煮沸至溶液呈______色，即制得Fe(OH)3胶体．

(3)取另一只小烧杯也加入20 mL 蒸馏水，向烧杯中加入1 mL FeCl3溶液，振荡均匀后，将此烧杯(编号甲)与盛有Fe(OH)3胶体的烧杯(编号乙)一起放置于暗处，分别用激光笔照射烧杯中的液体，可以看到________烧杯中的液体产生丁达

尔

效

应

．

这

个

实

验

可

以

用

来

区

别

________________________________________________________________________．

(4)取乙烧杯中少量Fe(OH)3胶体置于试管中，向试管中滴加一定量的稀HI溶液，边滴加边振荡，会出现一系列变化．

①

先

出

现

红

褐

色

沉

淀

，

原

因

是

_______________________________________________．

②随后沉淀溶解，溶液呈黄色，写出此反应的离子方程式：

23

________________________________________________________________________.

③

最

后

溶

液

颜

色

加

深

，

原

因

是

_________________________________________________

(用离子方程式表示)．

④用稀盐酸代替稀HI溶液，能出现上述哪些相同的变化现象________(写序号)．

Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O 棕黄(1)FeCl3＋3NaOH===3NaCl＋Fe(OH)3↓

复分解反应 (2)红褐 (3)乙 胶体和溶液

(4)①加入电解质后，胶体发生聚沉②Fe(OH)3＋3H===Fe3＋3H2O

＋

＋

③2Fe3＋2I===I2＋2Fe2 ④ ①②

＋

－

＋

16. 分别设计实验，用最佳方法证明明矾溶于水发生的下列变化。

提供的药品和仪器有：明矾溶液、石蕊试液、酚酞试液、pH试纸、氢氧化钠溶液、酒精灯、聚光束仪。

(1)证明明矾发生了水解反应

________________________________________________________________________。

(2)证明其水解反应是一个吸热反应

________________________________________________________________________。

(3)证明生成了胶体溶液

________________________________________________________________________。

解析：根据Al水解生成Al(OH)3胶体，溶液显酸性，结合胶体的性质解答。

答案：(1)测其溶液的pH，pH<7，说明明矾在水中发生了水解反应

3＋

24

(2)在明矾溶液中滴入几滴石蕊试液，明矾溶液变红。然后加热，红色加深，说明明矾水解是一个吸热反应

(3)取明矾溶液用聚光束仪做丁达尔现象，产生丁达尔现象，证明生成了胶体

17. 无机化合物可根据其组成和性质进行分类： (1)右图所示的物质分类方法名称是______________．

(2)以Na、K、H、O、C、S、N中任两种或三种元素组成合适的物质，分别填在下表②③⑥的后面.

物质类别 化学式 (3)

写

出

⑦

转

化

为

⑤

的

化

学

方

程

式

酸 ①HCl 碱 盐 氧化物 ⑦CO2 ③________ ⑤Na2CO3 ②______ ④Ba(OH)2 ⑥______ ⑧Na2O2 ____________________________________________

________________________________________________________________________.

(4)呼吸面具中用⑧作为__________________________________

________________________________________________________________________.

(5)实验室制备⑦常用________和________反应，检验该气体的方法是________________________________________________________________________．

解析：(1)常见的分类法有两种：交叉法和树状分类法，由图可知为树状分类法．

(2)酸可填写H2S、H2SO4、HNO3、H2CO3中的一种，碱可填写KOH、NaOH中的一种，盐可填写K2SO4、K2CO3、NH4NO3等中的一种．

(3)CO2是酸性氧化物，可与NaOH反应生成Na2CO3.

25

O2来源的反应原理为：

(4)Na2O2和H2O、CO2反应都能产生O2.

(5)CaCO3和稀盐酸反应，产生的CO2气体可用澄清石灰水来检验． 答案：(1)树状分类法 (2)②H2SO4 ③NaOH ⑥K2CO3(合理即可)

(3)2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O (4)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2， 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

(5)CaCO3 稀盐酸 通入澄清石灰水，若变浑浊，则生成的气体为CO2 18．(12分)将1 mol/L FeCl3饱和溶液滴入沸水中，液体变为__________色，得到的是__________________，反应的化学方程式是________________________________________．

用此分散系进行如下实验：

(1)将其装入U形管内，用石墨作电极，接通直流电，通电一段时间后发现阴

极

附

近

的

颜

色

________

，

原

因

是

_____________________________________________________，______________________．

这说明

(2)向其中加入饱和的硫酸铵溶液发生的现象是__________________________________

_____________________________________________________，原因是____________．

(3)向其中逐滴加入过量的稀硫酸，现象是________，原因是_______________________．

(4)提纯此分散系常用的方法叫________．检验胶体是否纯净的方法是_______________

________________________________________________________________________.

解析：制取Fe(OH)3胶体是利用了FeCl3与沸水反应，即FeCl3＋3H2O=====

△

26

Fe(OH)3(胶体)＋3HCl.电泳实验中，由于Fe(OH)3胶体粒子带正电荷，故向阴极移动．向胶体中加入硫酸铵溶液，胶体聚沉，生成Fe(OH)3红褐色沉淀．加入稀硫酸胶体聚沉，生成沉淀，且过量酸会溶解沉淀．检验胶体纯净的方法：将盛有胶体的半透膜袋移入蒸馏水中浸泡一会儿后取出，向蒸馏水中滴加AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成，若无此现象则胶体纯净．

答案：红褐 Fe(OH)3胶体

FeCl3＋3H2O=====Fe(OH)3(胶体)＋3HCl

(1)加深 胶体粒子向阴极定向移动 Fe(OH)3胶体粒子带正电荷 (2)生成红褐色沉淀 加入电解质，胶体发生聚沉

(3)先生成红褐色沉淀，后沉淀溶解 Fe(OH)3胶体粒子聚沉后，沉淀又与硫酸反应

(4)渗析 把胶体放入半透膜袋中，将半透膜袋移入蒸馏水中浸泡一会儿后取出，向蒸馏水中加入AgNO3溶液，若有沉淀则胶体不纯净

△

一、选择题

1. 在蒸馏实验中，常在液体中投入一些沸石或一端封口的毛细管等多孔性物质，这样做是为了破坏哪一个亚稳状态？( C ) （A）过饱和溶液 （B）过冷液体 （C）过热液体 （D）过饱和蒸气

2. 外加直流电于胶体溶液，向电极作电极移动的是 ( B ) （A）胶核 （B）胶粒 （C）胶团 （D）紧密层

3 下列物体为非胶体的是（ D ）

（A）灭火泡沫 （B）珍珠 （C）雾 （D）空气

4 在晴朗的白昼天空呈蔚蓝色是因为（ B ）

（A）蓝光波长短，透射作用显著 （B）蓝光波长短，散射作用显著

（C）红光波长长，透射作用显著 （D）红光波长长，散射作用显著

27

5 日出或者日落的时候，太阳成鲜红色的原因（D ）

（A）蓝光波长短，透射作用显著 （B）蓝光波长短，散射作用显著

（C）红光波长长，透射作用显著 （D）红光波长长，散射作用显著

6 丁达尔现象的发生，表明了光的 （ A ）

（A）散射 （B）反射 （C）折射 （D）透射

7. 在分析化学上有两种利用光学性质测定胶体溶液的仪器，一是比色计，另一个是比浊计，分别观察的是胶体溶液的（ D ） (A）透射光、折射光 （B）散射光、透射光 （C）透射光、反射光 （D）透射光、散射光

8 明矾静水的主要原理是（ B ）

(A)电解质对溶胶的稳定作用 (B)溶胶的相互聚沉作用 (C)对电解质的敏化作用 (D)电解质的对抗作用 9 由等体积的1mol/dm3KI溶液与0.8mol/dm3AgNO3溶液制备的

AgI溶胶分别加入下列电解质时，其聚沉能力最强的是（ D ）

(A)K3[Fe(CN)6] (B)NaNO3 (C)MgSO4 (D)FeCl3

10 一定量的以KCl为稳定剂的AgCl溶胶中加入电解质使其聚沉，下列电解质的用量由小到大的顺序正确的是（ A ） (A)AlCl311 下列各电解质对溶胶的聚沉值分别为

28

电解质 聚沉值/mol/dm3 KNO3 50 KAc 110 MgSO4 0.81 AL（NO3)3 0.095 该胶粒的带电情况为（ A ）

（A）带负电 （B）带正电 （C）不带电 （D）不能确定

12 下述对电动电位的描述错误的是（ C ）

（A）表示胶粒溶剂化界面至均匀相内的电位差 （B）电动电位值易随外加电解质尔变化

（C）其值总是大于热力学电位值 （D）当双电层被压缩到溶剂化层相结合时，电动电位值变为0

13 将0.012dm3 浓度为0.02mol/dm3的KCL溶液和100dm3浓度为

0.005mol/dm3的AgNO3溶液混合制备的溶胶，其胶粒在外电场的作用下电泳的方向（ B ）

（A）向正极移动 （B）向负极移动 （C）不规则运动 （D）静止不动

14 使用瑞利(Reyleigh)散射光强度公式，在下列问题中可以解决的

问题是： ( A )

A 溶胶粒子的大小； B 溶胶粒子的形状； C 测量散射光的波长； D 测量散射光的振幅。

29

15 对于 Donnan 平衡，下列哪种说法是正确的：( A )

A 膜两边同一电解质的化学位相同； B 膜两边带电粒子的总数相同； C 膜两边同一电解质的浓度相同； D膜两边的离子强度相同。

16 当溶胶中加入大分子化合物时： ( C ) A 一定使溶胶更稳定； B 一定使溶胶更容易为电解质所聚沉； C 对溶胶稳定性影响视加入量而定； D 对溶胶稳定性没有影响

17 溶胶的聚陈速度与电动电位有关 （ C ）

A 电动电位愈大，聚沉愈快 B 电动电位越小，聚沉愈快 C 电动电位为零，聚沉愈快 D 电动电位越负，聚沉愈快 18 将橡胶电镀在电制品上，是应用了 （ B ） A 电解 B 电泳 C 电渗 D 沉降电势

19 在电泳实验中，发现分散相向阳极运动，这表明（ B ） A 胶粒带正电 B 胶粒带负电

C 电动电位相对于溶液本体为正 D Stern面处电位相对溶液本体为正

30

20 关于电动电位，描述不正确的是（ B ）

A 电动电位表示了胶粒溶剂化界面到溶液本体内的电位差 B 电动电位的绝对值总是大于热力学电位 C 电动电位的极值易为少量外加电解质而变化

D 当双电层被压缩到溶剂化层的相合时，电动电位变为零 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于不稳定体系 C热力学上不稳定而动力学上属于稳定体系 D热力学上稳定而动力学上属于不稳定体系

22 质均摩尔质量A w＝

n B

w和数均摩尔质量w＞

n C

w＜

n的关系一般为：( B ) n D

w≠

n

23 当溶胶中加入大分子化合物时：( C )

A一定使溶胶更稳定 B一定使溶胶更容易为电解质所聚沉 C对溶胶稳定性影响视加入量而定 D对溶胶稳定性没有影响

24 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于不稳定体系 C 热力学上不稳定而动力学上属于稳定体系 D 热力学上稳定而动力学上属于不稳定体系

25 使用瑞利(Reyleigh)散射光强度公式，在下列问题中可以解决的

问题是（ A ）

A溶胶粒子的大小 B溶胶粒子的形状 C测量散射光的波长 D测量散射光的振幅

31

二、填空题

1、溶胶是热力学不稳定体系，但它能在相当长的时间里稳定存在，主要原因是_______________。

2、溶胶的动力学性质表现为如下三种运动_______________________________________。

3、若乳化剂分子大的一端亲水，小的一端亲油，此乳化剂有利于形成_______型乳状液：反之则有利于形成_______型乳状液。

4 丁铎尔效应是由光的 作用引起的，强度与入射光的波长 次方成反 比

5 少量外加电解质对 电势的数值有显著影响而对热力学电势ψ不产生显

著影响 6 胶体粒子的Zeta电势是指_______________________________________ 7 Donnan平衡产生的本质原因是_______________________________________

8 区别溶胶与真溶液和悬浮液最简单灵敏的方法是_____________________

9 在分析化学上，有两种利用光学性质测定胶体溶液浓度的仪器，一是比色计，另一个是比浊计，分别观察的是胶体溶液 ,和 10 在稀AgNO3溶液中滴加少量KCl溶液，形成AgCl溶胶，该溶胶为____(正、负)溶胶，在电场中向______极移动

11胶体分散体系是热力学_____________(稳定、不稳定)系统，原因是______________________。

32

答案 1、布朗运动，ξ电位和离子外的离子化膜等主要因素 2、布朗运动，扩散，沉降活沉降平衡 3、O/W ，W/O 4 散射；四

5 ξ

6 固液之间可以相对移动处与本体溶液之间的电位降

7 大离子不能透过半透膜，且因静电作用使小离子在膜两边的浓度不同

8 观察丁铎尔效应

9 透射光， 散射光

10 正，负

11不稳定，胶体具有很大的表面积

三、判断题

1 溶胶能产生丁达尔现（ 对 ）

2 溶胶在动力学和热力学上都是稳定系（ 错 ）

3 溶胶与大分子溶液的共同点是动力学稳定系（ 对 ）

4 胶体动力学性质包括渗透，扩散，沉降平衡（ 对 ）

象

统

统

。

33

5 当某一溶胶达到扩散平衡时，扩散动力与摩擦阻力相等 （ 对 ）

6 用半透膜分离胶体溶液与晶体溶液的方法是电渗 （ 错 ）

7 电动电位是胶核与介质间电位差 （ 错 ）

8 对于Helmholz紧密双电层模型，由于其模型上的缺陷，所以它不能说明电泳现象 （ 错 ）

9 对于Al(OH)3 溶胶，逐滴加入适量的盐酸溶液，则溶胶先沉淀后逐渐溶解（ 对 ）

10 乳状液有两种不同的互溶溶液组成 （ 错 ）

答案

对，错，对，对，对，错，错，错，对，错

34

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