2023年厦门大学物理化学习题及答案第章界面现象.doc

厦门大学物理化学习题及答案第章界面现象 　 第12章 界面现象 　1、外表性质与什么有关？服用同样质量同样成份的药丸和药粉，哪一种的药效快？为什么？ 　答案：〔药粉的比外表大，药效快。〕 　2、试计算在 20℃ 时将 1cm3 水分散成半径为 1×10-5cm 的小水滴所需要的功。 　答案：(2.16J) 　3、将一个系有细线圈的金属环，在肥皂液中浸一下然后取出，这时金属环被一层液膜所覆盖，而细线圈也保持着最初不规那么的形状〔见图〕，现假设将线圈内的液膜刺破，问线圈将变成什么形状？为什么？ 　答案：〔变成一圆圈，因为外表张力的作用。〕 　4、有人从外表扩展过程是一熵增过程出发，得到外表扩展是一自发过程这一结论。试指出此结论的错误所在。 　答案：〔体系熵增加并不等于总熵增加。〕 　5、设纯水的外表张力与温度的关系符合下面的关系式 　假定外表积改变不会引起总体积变化。试求 　(1)在 283K 及压力下可逆地使水的外表积增加 1cm2 时，必须对体系做功多少？ 　(2)计算该过程中体系的 ΔU、ΔH、ΔS、ΔF、ΔG 及所吸收的热。 　(3)除去外力，使体系不可逆地自动收缩到原来的外表积；并设不做收缩功。试计算该过程的 ΔU、ΔH、ΔS、ΔF、ΔG 及热。 　答案：〔(1) W＝-7.424×10-6J 　 (2)ΔU＝ΔH＝7.564×10-6J、ΔF＝ΔG＝7.424×10-6J、ΔS＝4.95×10-10J·K-1、Q＝1.4×10-7J 　 (3)ΔU＝ΔH＝-7.564×10-6J、ΔF＝ΔG＝-7.424×10-6J、ΔS＝-4.95×10-10J·K-1、Q＝ΔU 〕 　4、如以下图两根毛细管中分别装有两种不同的液体，假设在毛细管右端加热，问液体将如何移动。 　答案：(上管向左，下管向右) 　5、在以下体系中将活塞两边连通时将出现什么情况？为什么？假设连通大气又如何？ 　答案：〔小泡变小，大泡变大，假设连通大气，那么两气泡均变小，直至曲率半径变成无限大。〕 　6、在一管径不均匀的毛细管中有一些可润湿管壁的液体存在〔见图〕。问平衡时，液体所在位置？ 　答案：〔在大管与小管的交界处和小管之间。〕 　7、某学生用硅胶作吸附剂，苯作吸附质测定硅胶的比外表，实验中发现当苯的蒸气压超过某一数值时，硅胶的吸附量突然增大，问这是什么原因造成的？ 　A．发生化学吸附 　B．毛细凝聚 　C．未达平衡吸附 　D．硅胶吸水 　答案：〔B〕 　8、假定一固体溶于某溶剂形成理想溶液。 　(1)导出固体溶解度与颗粒大小的关系； 　(2)解释为什么会有过饱和现象发生，为什么在过饱和溶液中投入晶种会大批析出晶体； 　(3)25℃ 时，大颗粒 CaSO4 在水中的溶解度为 15.33×10-3mol·dm-3，r＝3×10-7m 的 CaSO4 细晶溶解度为 18.2×10-3mol·dm-3，ρCaSO4＝2.96Kg·dm-3 试求 CaSO4 的界面张力 γ。 　答案：(γS-l＝1.39N·m-1) 　9、有人建议由测定同一液体在两个管径不同的毛细管中的上升高度来求出液体的外表张力。请导出计算公式，并说明此法的优点。 　答案： 　10、在一定温度下，用半径为 0.1009cm 的毛细管以毛细上升法测定一液体的外表张力，测得平衡时上升高度为 1.4343cm 此液体的密度与气相密度差为 0.9972g·cm-3，求液体的外表张力。 　答案：(0.0707N·m-1) 　11、何谓外表活性？如何按照外表活性把溶质分类？极性有机同系物水溶液的外表活性有什么规律？ 　12、假设稀油酸钠水溶液的外表张力 γ 与浓度呈线性关系：γ＝γ0－ba，其中 b 为常数，γ0 为纯水的外表张力：298K 时 γ0＝0.072N·m-1，测得该溶液外表吸附油酸钠的吸附量 Γ2＝4.33×10-6mol·m-2，试计算该溶液的外表张力。 　答案：(0.061N·m-1) 　13、十二烷基苯磺酸钠的细流落入比液流更细的圆形孔中，液流外层被刮下，收集此液进行分析，得知其浓度为 7.5×10-6mol·dm-3，表层厚度为 5×10-4cm。原液浓度为 5.5×10-6mol·dm-3，自外表张力测定得知其。请用这些数据验证 Gibbs 吸附公式。实验温度为 25℃。 　14、两块平板玻璃在枯燥时，叠放在一起很容易分开。假设在其间放些水，再叠放在一起，使之分开却很费力，这是什么原因。假设其间不是放水而是放非极性有机液体。那么结果又将如何？为什么？ 　答案：〔水润湿玻璃，两玻璃间形成凹面，有机液体不润湿玻璃；两玻璃与液体形成凸面。〕 　15、 293K 时水－辛醇的界面张力为 0.009N·m-1，水－汞的界面张力为 0.375N·m-1，汞-辛醇的界面张力为 0.348N·m-1，请判定辛醇是否能在水一汞界面上铺展开。 　答案：(可以铺开) 　16、不溶膜的外表浓度与吉布斯外表过剩是否相同？如何计算成膜分子平均占有面积？ 　答案： 　17、在一干净的水面上放一小浮片，假设用一烧热的铁片插入浮片一边的水中。浮片将向什么方向移动？当浮片停止移动时，用沾有油的玻璃棒在其任何一侧的水面碰一下，浮片又将如何运动？为什么？ 　答案：〔温度升高 γ 下降，浮片将向铁片的另一方向移动，用油玻棒碰一下，γ 下降，那么浮片向相反方向移动。〕 　18、某棕榈酸(Mr＝256)的苯溶液，1dm3 溶液含酸 4.24g。当把该溶液小心地滴到水的外表，等苯蒸发后，棕榈酸在水面形成固相的单分子膜。如果我们希望复盖 500cm2 的水面，仍以单分子层的形式，需用多少体积的溶液？〔设每个棕榈酸分子所占平均面积为 21×10-20m2。 　答案：(V＝0.0239cm3) 　19、 (a)兰格缪尔吸附等温式中常数 b 的物理本质是什么？ 　(b)利用炭自水溶液中吸附苯胺的实验数据，作吸附等温线，并用兰格缪尔方程处理以求出极限吸附量和 b 值。 　0.10.40.751.251.750.30.580.700.870.9020、用木炭吸附水溶液中溶质 A，符合弗伦德里胥公式，，式中 a 为每克木炭所吸附 A 的克数，C 的单位为 g·dm-3。假设 1dm3 溶液最初含 A 和木炭各为 2g，试计算平衡后溶液中尚余 A 假设干克。 　答案；(1g) 　21、花岗岩石板材的染色是一固液吸附过程。其染色过程一般是将染料溶解于沸点较高的有机溶剂中，然后加热石板材至一定温度，再浸入染料溶液中，经一定时间后取出。在实际过程中，人们发现低温时，染色速度极慢，而随着温度升高，染色速度加快，同时，当温度升高时，发现有固体染料析出。这种现象与我们讨论的温度对吸附的影响是否矛盾。为什么？ 　答案：〔主要是动力学因素起作用。〕 　22、外表活性剂的结构特点是什么？如何按化学结构将外表活性剂分类？ 　答案：〔结构的不对称性是其主要特定。〕 　23、测定阴离子型外表活性剂胶团溶液的迁移数时发现阳极室增加的外表活性离子的量比按所通过电量理论计算值高许多；而阴极室中阳离子的量竟没有增加。请对此加以解释。 　答案：〔形成胶束〕 　24、欲使甲苯乳化成油/水型乳浊液，要求乳化剂的 H.L.B 值为 12.5，现有 A(H.L.B＝18)、B(H.L.B)＝8.6，两种乳化剂均已配成 4% 的溶液，假设用这两种溶液配制 100g 混合溶液，问分别用多少克才能使其 H.L.B 值恰好等于 12.5？ 　答案：(A：41.5g、B：58.5) 　测 试 Ⅰ 　选择题(共15小题,每题2分) 　恒温、恒压、恒组成下，外表张力等于 　A. 比外表能 　B. 比外表吉布斯自由能 　C. 吉布斯函数 　D. 增加单位体积时，系统所增加的吉布斯函数 　下面关于外表张力、比外表功和比外表吉布斯自由能的表达中哪一个是不正确的？ 　A. 三者的数值相同。 　B. 三者的量纲相同 　C. 三者具有相同的物理意义。 　D. 三者的大小都与分子间作用力有关。 　液体的外表张力 γ 可以表示为 　A. 　B. 　C. 　D. 　弯曲外表上附加压力的计算公式为，式中 r 的符号 　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 　 400K 时，汞的饱和蒸气压为 p0，密度为 ρ，如果求在相同温度下，一个直径为 10-7m 的汞滴的蒸气压，应该用公式 　A. 　B. 　C. 　D. 　对于一理想的平液面，以下物理量何者为零？ 　A. 外表张力。 　B. 比外表。 　C. 比外表吉布斯自由能。 　D. 附加压力 　把毛细管插入水中，凹面下液体所受的压力 p 与平面液体所受的压力 p0 相比 　A. p＝p0 　B. p 〈 p0 　C. p 〉p0 　D. 不确定 　微小晶体与普通晶体相比拟，哪一种性质不正确？ 　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. 微小晶体的熔解度较小 　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，这样做是为了破坏以下哪个亚稳状态？ 　A. 过饱和溶液 　B. 过冷液体 　C. 过热液体 　D. 过饱和蒸气 　在一定温度、压力下，满足下面哪一个条件，液体就能在固体外表铺展？ 　A. 液体在固体上的铺展系数 S≥0 　B. S〈 0 　C. 0°〈 θ〈90° 　D. θ≥90° 　往液体(1)的外表滴加一滴与其不互溶的液体(2)，两种液体对空气外表张力分别为 γ1/3 和 γ2/3，两种液体间的外表张力为 γ1/2。那么液体(2)能在液体(1)上铺展的条件为： 　A. 　B. 　C. 　D. 　当外表活性物质参加溶剂后，所产生的结果是： 　A. 正吸附 　B. 负吸附 　C. 正吸附 　D. 负吸附 　通常称为外表活性物质的是指当其参加于某纯液体后 　A. 能降低液体外表张力。 　B. 能增大液体外表张力 　C. 不影响液体外表张力。 　D. 能显著降低液体外表张力。 　特劳贝(Traube)在研究脂肪酸同系物的外表活性时发现，不同的酸在相同的浓度时，对水的外表张力降低效应随碳氢链的增加而增加。每增加一个 CH2，其外表张力降低效应平均增加： 　A. 2～４倍 　B. 2.3倍 　C. 3.2倍 　D. 6.４倍 　水/油乳化剂的 H.L.B 值的范围是 　A. 2～6 　B. 8～12 　C. 14～18 　D. 20～24 　答案： 　1：B、2：C、3：D、4：A、5：D、6：D、7：B、8：D、9：C、10：A、11：B、12：A、13：D、14：C、15：A 　A. -2.868×10-5J 　B. 2.868×10-5J 　C. -7.17×10-5J 　D. 7.17×10-5J 　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有： 　A. 外表能 　B. 外表张力 　C. 比外表 　D. 液面下的附加压力 　关于外表张力的方向，下面哪个表达是不正确？ 　A. 平液面的外表张力沿着液面且与液面平行。 　B. 弯曲液面的外表张力指向曲率中心。 　C. 弯曲液面的外表张力垂直于周界线，且与液滴的外表相切。 　D. 外表张力是沿着液体外表，垂直作用于