胶体与表面化学

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

一、 选择题

1、弯曲表面上附加压力的计算公式中p?2?R,R的取号为 ( A )

（A）液面为凸面时为正，凹面为负 （B）液面为凸面时为负，凹面为正

（C）总为正 （D）总为负 提示：凸面的附加压力方向与外压相同，附加压力与外压相加等于总压力。而凹面的情况相反。

2、下列说法中不正确的是 （ B ）

（A）生成的新鲜液面都有表面张力 （B）弯曲液面上的张力指向曲面的中心 （C）平面液体上没有附加压力

（D）弯曲液面上的附加压力指向曲面的中心

提示：液面上的表面张力总是垂直于边界与表面相切，指向液体的方向。

3、 液体在毛细管中上升的高度与下列哪一个因素无关？ （ D ）

（A）温度 （B）液体密度 （C）重力加速度 （D）大气压力 提示：p?2?R??gh,与液体的性质和毛细管的半径r=Rcosθ,与大

气压力无关。

4、在一定的温度和压力下，有两个半径相同的肥皂泡，泡（1）在肥皂水中，泡内的压力为p1，泡（2）漂浮在空气中，泡内的压力为p2，

再者压力的关系为 （ C ） （A）p1?比较

提示：空中的肥皂泡

一、 选择题

1、弯曲表面上附加压力的计算公式中p?2?R,R的取号为 ( A )

（A）液面为凸面时为正，凹面为负 （B）液面为凸面时为负，凹面为正

（C）总为正 （D）总为负 提示：凸面的附加压力方向与外压相同，附加压力与外压相加等于总压力。而凹面的情况相反。

2、下列说法中不正确的是 （ B ）

（A）生成的新鲜液面都有表面张力 （B）弯曲液面上的张力指向曲面的中心 （C）平面液体上没有附加压力

（D）弯曲液面上的附加压力指向曲面的中心

提示：液面上的表面张力总是垂直于边界与表面相切，指向液体的方向。

3、 液体在毛细管中上升的高度与下列哪一个因素无关？ （ D ）

（A）温度 （B）液体密度 （C）重力加速度 （D）大气压力 提示：p?2?R??gh,与液体的性质和毛细管的半径r=Rcosθ,与大

气压力无关。

4、在一定的温度和压力下，有两个半径相同的肥皂泡，泡（1）在肥皂水中，泡内的压力为p1，泡（2）漂浮在空气中，泡内的压力为p2，

再者压力的关系为 （ C ） （A）p1?比较

提示：空中的肥皂泡

第一章 胶体的制备和性质

一、什么是胶体？

1.胶体体系的重要特点之一是具有很大的表面积。 通常规定胶体颗粒的大小为1-100nm（直径）

2.胶体是物质以一定分散程度存在的一种特殊状态，而不是一种特殊物质，不是物质的本性。 胶体化学研究对象是溶胶（也称憎液溶胶）和高分子溶液（也称亲液溶胶）。 气溶胶：云雾，青烟、高空灰尘

液溶胶：泡沫，乳状液，金溶胶、墨汁、牙膏

固溶胶：泡沫塑料、沸石、冰淇淋，珍珠、水凝胶、红宝石、合金 二、溶胶的制备与净化

1.溶胶制备的一般条件：（1）分散相在介质中的溶解度必须极小（2）必须有稳定剂存在 2.胶体的制备方法：

（1）分散法：?研磨法：用机械粉碎的方法将固体磨细（产品细度1-74μm）

?胶溶法（解胶法）：仅仅是将新鲜的凝聚胶粒重新分散在介质中形成溶胶，并加入 适当的稳定剂。（目前制备纳米材料和超微细粉的方法） ?超声波分散法：让分散介质动起来。主要用来制备乳状液（即分散介质是液体的体系）。 好处是不与溶液接触。

④电弧法：用于制备金属水溶胶。金溶胶多用于美容。 （2）凝聚

名词解释

胶体系统：一种物质以细分状态分散在另一种物质中构成的系统成为胶体系统

分散相:在分散系统中被分散的不连续的相称为分散相

分散介质：分散系统中连续的相称为分散介质

胶体：分散相粒子至少在一个尺度上的大小处在1~100nm范围内的分散系统称为胶体分散系统，或胶体系统，或胶体。

纳米材料;：在三维空间内至少有一维处于规定的纳米尺度范围内（1～100nm），则该种材料称为纳米材料

纳米污染：由纳米微粒对环境和人类健康所带来污染和危害

渗透：借半透膜将溶液（浓相）和溶剂（如水）隔开，此膜只允许溶剂分子通过，二胶粒或溶质不能通过

单分散溶胶：特定条件下制取的胶粒尺寸、形状和组成皆相同的溶胶

渗析：利用羊皮纸或由火棉胶制成的半透膜，将溶胶与纯分散介质隔开，这是因为这种膜的空隙很小，它不仅能让小分子或离子通过，而胶粒不能通过

纳米粒子（或纳米粉体），它们在空间的三维尺度均在纳米尺度内（均小于100nm），因此称为零维纳米材料。

胶体晶体：由一种或多种单分子分散胶体粒子组装并规整排列的二维或三维类似于晶体的有序结构成为胶体晶体

聚沉：溶胶中的分散相微粒互相聚结，颗粒变大，进而发生沉淀的现象。

毛细现象：由于液体表面张力的存在而引起的液体表面形态、性质变化的各种现象。CMC:表

第11章 表面化学与胶体化学

1．在293 K时，把半径为1×10st1:chmetcnv TCSC=\HasSpace=\-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

。 （答案：9.15×10-4 J）

解：一滴大水滴可分散成N个小水滴：

小水滴的面积为：，大水滴的面积为： 4π

面积增加倍数为：

2．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5.9×10-3mol·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25.7 mN·m-1，NB的密度为1 566 kg·m-3。 （答案：2.625×10-3 mol·dm-3）

解：根据开尔文公式：，将数值代入，得：

3．373 K时，水的表面张力为58.9 mN·m-1，密度为958.4 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101.325 kPa外压下，能否从373 K的水中蒸发出直径为1×10-7m的气泡? （答案：99.89kPa） 解：气泡为凹面，且r = 0.5×10-7m

因pr

华东理工大学2014-2015学年第一学期 《表面化学与催化》课程论文 班级 工程144班 学号 Y30140845 姓名 丁立新 开课学院 化工学院 任课老师 朱卡克、陈立芳 成绩

论文题目：表面化学与催化课程论文 论文要求： 通过对表面化学与催化课程的学习，结合本课程知识点,论述自己的观点，力求针对问题，观点正确，论证有理，逻辑性强。 1.杜绝抄袭，否则以0分计，并上报研究生院和所在学院； 2.请在本学期结束前（1月18日）上交考察论文； 3.结合课程内容和教师发给大家的相关论文； 4.阐述基本原理，最好图文并茂，总文字不少于3000字; 5.引用文献，请标注。 教师评语： 教师签字： 日期：

1. 在H2-TPR实验中要选择合适的条件才能得到正确的谱图，请结合其基本原理阐述如何选择H2-TPR的条件？

TPR是一种在等速升温的条件下进行的还原过程[1]。具体来讲，在TPR实验中，以一定量金属氧化物催化剂置于固定床反应器中，还原性气流以一定流速通过催化剂，同时让催化剂以一定速率线性升温，当温度达到某一数值时，催化剂上的氧化物开

第五章 单一表面活性剂的稀溶液性质

5.1 表面活性和表面活性剂

5.1.1 两亲分子和水的表面张力下降

在第二章中已讨论了溶质自溶液中的吸附。根据Gibbs吸附定理，产生正吸附的溶质使 表面张力降低，而产生负吸附的溶质使表面张力升高。引起表面张力变化的物质大致可分为三类，如图2-4所示。

若仅就降低表(界)面张力这一特性而言，我们将能使溶剂的表(界)面张力降低的性质称为表(界)面活性(对此溶剂而言)。能使表(界)面张力降低的物质相应地称为表(界)面活性物质，反之称为非表(界)面活性物质。就水这一物质而言，图2-4表明，无机盐为非表面活性物质，而极性有机物为表面活性物质。特别值得注意的是曲线3代表的一类物质，它们在很低的浓度时就能使表面张力显著下降，并较极性有机物使表面张力降得更低，但当浓度增加至一定值后，表面张力就不再下降。具有这些特征的物质通常称为表面活性物质或表面活性剂，它们具有较强的亲水性，为水溶性物质。

5.1.2 表面活性剂的分子结构特点

表面活性剂是一类具有双亲分子结构的物质，即分子中包含了亲油基和亲水基两部分，可用图5-1中的火柴梗模型来表示。亲油基通常为长链碳氢链，亲水基则为离子或非离子基团。

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2 定义求解器

3 开启能量方程

4 操作工况参数operating conditions

1 操作压力的介绍

关于参考压力的设定，首先需了解有关压力的一些定义。ANSYS FLUENT中有以下几个压力，即Static Pressure（静压）、Dynamic Pressure（动压）与Total Pressure（总压）；Absolute Pressure（绝对压力）、Relative Pressure（参考压力）与Operating Pressure（操作压力）。

这些压力间的关系为，Total Pressure（总压）=Static Pressure（静压）+Dynamic Pressure（动压）；Absolute Pressure（绝对压力）=Operating Pressure（操作压力）+Gauge Pressure（表压）。

其中，静压、动压和总压是流体力学中关于压力的概念。静压是测量到的压力，动压是有关速度动能的压力，是流动速度能量的体现。

而绝对压力、操作压力和表压是FLUENT引入的压力参考量，在ANSYS FLUENT中，所有设定的压力都默认为表压。这是考虑到计算精度的问题。

2 操作压力的设定

设定操

第二章 自溶液的吸附

上一章阐述了由于Van der Walls引力的作用，物质表面分子具有过剩自由能，并表现为表（界）面张力。而任何体系总是趋向于降低自身的自由能，于是液体有自动缩小表面积的趋势。固体表面的分子不能移动，因此固体不会象液体那样自行收缩表面。但它会通过吸附其它物质如气体或溶液中的溶质来降低其表面过剩自由能。这就是固体表面上发生物理吸附的由来。对大体积液体，通常其表面积也不易改变。当液体中溶有溶质时，溶质也可能吸附于液体表面而使液体的表面张力改变。由于液体表面张力易于测定，因此研究溶液中的吸附及其与表面张力变化之间的关系就较为方便。本章将讨论自溶液中的吸附，包括流体界面（气/液界面和液/液界面）和固/液界面的吸附，并导出溶液表面化学中的一个极其重要的方程式——Gibbs吸附公式。而固/气界面上的物理吸附则不在讨论之列。读者可参考有关的专著。

2.1 流体界面上的吸附? Gibbs吸附等温式

2.1.1 Gibbs表面过剩

图2-1 实际流体界面相 图2-2 理想化流体界面相

考虑如图2-1所示的由两个不同流体相? 相和? 相所构成的体系。两相的接触区域AA’BB’为界