表面物理化学简答题

实验一 乙酸乙酯皂化反应

简答题

1. 在乙酸乙酯皂化反应中，为什么所配NaOH和乙酸乙酯必须是稀溶液？

2. 为何乙酸乙酯皂化反应实验要在恒温条件下进行，且氢氧化钠和乙酸乙酯溶液在混合前

还要预先恒温？

3. 电导池常数如何校正？

4. 为什么乙酸乙酯皂化反应可用电导结果测其不同时刻的浓度变化？测定时对反应液的浓度有什么要求？为什么？

5. 在乙酸乙酯皂化反应中，若反应起始时间计时不准，对反应速度常数K有何影响？为什么？

6. 乙酸乙脂皂化反应中，反应起始时间必须是绝对时间吗？

一隔板将一刚性容器分为左、右两室，左室气体的压力大于右室气体的压力。现将隔板抽去，左、右室气体的压力达到平衡。若以全部气体作为系统，则?U、Q、W 为正？为负？或为零？

答：因为容器时刚性的，在不考虑存在其他功德作用下系统对环境所作的功W? 0 ；容器又是绝热的，系统和环境之间没有能量交换，因此Q=0，根据热力学第一定律?U = Q ＋ W，系统的热力学能（热力学能）变化?U = 0。

3.若系统经下列变化过程，则 Q、W、Q + W 和U 各量是否完全确定？为什么？（1）使封闭系统由某一始态经过不同途径变到某一终态（2）若在绝热的条件下，使系统从某一始态变化到某一终态【答】（1）对一个物理化学过程的完整描述，包括过程的始态、终态和过程所经历的具体途径，因此仅仅给定过程的始、终态不能完整地说明该过程。Q、W 都是途径依赖（path-dependent）量，其数值依赖于过程的始态、终态和具体途径，只因为 Q + W =?U，只要过程始、终态确定，则?U 确定，因此 Q + W 也确定。（2）在已经给定始、终态的情况下，又限定过程为绝热过程，Q = 0，Q 确定；W =?U，W和?U 也确定。

4.试根据可逆过程的特征指出下列过程哪些是可逆过程？

1. 什么是表面自憎现象？

某种低能液体在高能表面铺展形成单分子铺展层后，多余低能液体在固体表面不能铺展而形成液滴的现象叫做表面自憎现象。 2．什么是毛细凝结？

在亲液毛细体系中，液体在毛细管中能够形成凹液面，毛细体系中液体的饱和蒸汽压远小于正常饱和蒸汽压，使饱和蒸汽压在该体系中易于凝结的现象。

3．表面现象有着广泛的应用

吸附:如用活性炭脱除有机物；用硅胶或活性氧化铝脱除水蒸汽；用分子筛分离氮气和氧气；泡沫浮选等。

催化作用:在多相催化中使用固体催化剂以加速反应。如石油工业的催化裂化和催化加氢、胶束催化等。

表面膜:如微电子集成电路块中有重要应用的LB膜；在生物学和医学研究中有重要意义的BL膜和人工膜；能延缓湖泊水库水分蒸发的天然糖蛋白膜等。

新相生成：晶核生成或晶体生长是典型的新相生成，过冷、过热、过饱和等亚稳现象产生的主要原因也是由于新相生成。 泡沫乳状液：如油品乳化、破乳；泡沫灭火等。

润润现象：喷洒农药、感光乳液配制、电镀工件的润湿及利用润湿作用 进行浮选等。洗涤工业。 4. 影响表面张力的因素

分子间相互作用力的影响：对纯液体或纯固体，表面张力决定于分子

间形成化学键能的大小，一般化学键越强，表面张力越大。两种液体间的界面张力，界于

第四部分：简答题（60题）

第一章；气体

501压力对气体的粘度有影响吗？

答：压力增大时，分子间距减小，单位体积中分子数增加，但分子的平均自由程减小，两者抵消，因此压力增高，粘度不变。 第二章 ：热力学第一定律

502说明下列有关功的计算公式的使用条件。 （1）W＝－p(外)ΔV （2）W＝－nRTlnV2/V1

（3）W??nR(T2?T1)/(1??) γ＝Cp/Cv 答：由体积功计算的一般公式W??p(外)dV可知：

（1）外压恒定过程。

（2）理想气体恒温可逆过程 （3）理想气体绝热可逆过程。

503从同一始态膨胀至体积相同的终态时，为什么理想气体的恒温膨胀功总大于绝热可逆膨胀功？

答：两过程中压力下降程度不同，理想气体恒温可逆膨胀过程中从环境吸热因此压力下降较小，而理想气体绝热可逆膨胀过程中无法从环境吸热故压力下降较大，因此理想气体恒温可逆膨胀过程所做的功总是大于绝热可逆膨胀过程所做的功。

504系统经一个循环后，ΔH、ΔU、Q、W是否皆等于零？

答：否。其中H和U为状态函数，系统恢复至原态后其值复原，即ΔH＝0、ΔU＝0。而热与功是与途径有关的函数，一般不会正好抵消而复原，除非在特定条件下，例如可逆绝热膨胀后又可

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

第十三章 表面物理化学

[本章要点]

1.明确表面张力和表面吉布斯自由能的概念，了解表面张力与温度的关系。

2.明确弯曲表面附加压力产生的原因及与曲率半径的关系，会使用杨——拉普拉斯公式。

3.掌握吉布斯吸附等温式的表示形式及各项的物理意义，并能做简单计算。

4.了解表面活性剂及分类和集中重要用途。

5.了解润湿和铺展，了解气固吸附的本质及吸附等温式的主要要求。

6.了解化学吸附和物理吸附的区别，以及化学吸附与多相催化反应的关系。

截面科学是化学，物理，生物，材料和信息等学科之间相互交叉和渗透的一门重要边缘科学，是当前三大科学技术（生命科学、材料科学和信息科学）前沿领域的桥梁，是在原子或分子尺度上探讨两相界面是激昂发生的化学过程，以及化学过程前驱的一些物理过程。

研究对象：气-液，气—固，液—液，液—固和固—固等宏观截面和一些微观界面。

研究表面层上的行为或研究多相的高分散系统的性质时，必

须考虑物质的分散度。

比表面（A0)：表示多相系统的分散尺度。 A0 def Asm 或 A0=

ASV

As:物质的总表面积，m物质的质量，则比表面表示单位质量物质的表面积。其单位是m·g

2

-1

V:物质的体

简答题 （07）

1.NaHSO4加热分解为Na2S2O7(S)和H2O（g）。用相律说明为什么在一定温度下，只有一个确定的分解压；当温度改变时，分解压也随之改变。 2.什么是活化能？什么是表观活化能？

3.什么是配分函数？为什么说配分函数是系统宏观性质与微观性质的桥梁？

4.什么条件下公式△H=Qp成立？若某化学反应在电池中恒温恒压可逆的进行，该过程的热Q是否等于该化学反应的焓变△rH?为什么？

5.用热力学原理说明为什么多孔性固体能够自发地吸附气体或溶液的溶质？

6.若将理想气体进行节流膨胀，Q,W,△H, △T, △S和△G分别是正值,负值还是0？为什么？ 7.在H3AsO3的稀溶液中通入H2S气体，生成As2S3溶胶。已知H2S能电离成H+和HS-。请写出As2S3胶团的结构。 （06）

1.请说明恒压反应热和恒容反应热的概念，并说明恒压反应热和恒容反应热之间的关系。 恒压、w=0条件下的反应热称恒压反应热Qp，摩尔恒压反应热则记为Qp,m；

，

恒容、w=0条件下的反应热称恒容反应热QV，摩尔恒容反应热则记为QV,m；

，

若初态相同、恒温摩尔反应热之间的关系为：Qp,m－QV,m=

??B(g)RT

若初态相同(T1)、终态各不相同

物理化学电子教案—第十三章

第十三章

界面现象

13.1 表面张力及表面Gibbs自由能 13.2 弯曲表面上的附加压力和蒸气压 13.3 溶液的表面吸附 13.4 液-液界面的性质 13.5 膜 13.6 液-固界面-润湿作用 13.7 表面活性剂及其作用

13.8 固体表面的吸附 13.8 气-固相表面催化效应

表面现象

水滴为什么是圆 形而不是方形

表面现象

为什么可以水面 上漂

表面现象

ps

水在玻璃毛细管 中为什么会上升水

表面化学与其他学科的联系生命科学(生物膜及膜模拟化学)

表 面 化 学

能源科学(三次采油、煤的液化、化学电源)材料科学(超细材料、材料的表面改型) 信息科学(LB膜，微电子器件)

界面化学的发展和现状 1805 T . Young 提出界面张力概念 1806 P.S. Laplase 表面张力与曲率半径关系 1878 Gibbs 表面吸附方程 1916 Langmuir 固体吸附等温方程式

表面与界面化学虽是物理化学的传统研究领域，但 由于电子能谱、扫描隧道显微镜等新的实验技术的 出现，使得表面、界面效应及粒子尺寸效应的知识 呈指数上升式的积累，提出了在分子水平上进行基 础研究的要求。 当前涉及这一领域的研究已成为催化、电

物理化学电子教案—第十三章

第十三章

界面现象

13.1 表面张力及表面Gibbs自由能 13.2 弯曲表面上的附加压力和蒸气压 13.3 溶液的表面吸附 13.4 液-液界面的性质 13.5 膜 13.6 液-固界面-润湿作用 13.7 表面活性剂及其作用

13.8 固体表面的吸附 13.8 气-固相表面催化效应

表面现象

水滴为什么是圆 形而不是方形

表面现象

为什么可以水面 上漂

表面现象

ps

水在玻璃毛细管 中为什么会上升水

表面化学与其他学科的联系生命科学(生物膜及膜模拟化学)

表 面 化 学

能源科学(三次采油、煤的液化、化学电源)材料科学(超细材料、材料的表面改型) 信息科学(LB膜，微电子器件)

界面化学的发展和现状 1805 T . Young 提出界面张力概念 1806 P.S. Laplase 表面张力与曲率半径关系 1878 Gibbs 表面吸附方程 1916 Langmuir 固体吸附等温方程式

表面与界面化学虽是物理化学的传统研究领域，但 由于电子能谱、扫描隧道显微镜等新的实验技术的 出现，使得表面、界面效应及粒子尺寸效应的知识 呈指数上升式的积累，提出了在分子水平上进行基 础研究的要求。 当前涉及这一领域的研究已成为催化、电

物理化学试卷

试题 1

对比表面吉布斯自由能正确的叙述是: 在温度.压力和组成恒定时, (A) 可逆地使表面增加单位表面积时,对体系所做的可逆非膨胀功

(B) 单位面积的表面层分子可逆地从表面转移到体相内部,环境对体系所做的功 (C) 每增加单位面积,体系内能的增加值 (D) 每增加单位面积,体系焓的增加值

(E) 每增加单位面积体系吉布斯自由能的增加值

试题 2

下列叙述对表面张力与比表面自由能这两个概念的认识正确的是； (A) 物理意义不同 (B) 量纲和单位不同 (C) 物理意义及量纲都不同 (D) 量纲相同单位不同 (E) 物理意义不同,单位相同

试题 3

定温下,用实验方法直接测定两相界面张力时,下面哪两相界面是不能 直接测定的:

(A) 固-气 (B) 固-固 (C) 液-气 (D) 液-液 (E) 固-液

试题 4

小心地把一根缝衣针放在水面上，则针有可能“浮”在水面上，下列哪 种情况最易成功：

(A) 细长的针放在肥皂水水面上