厦门大学物理化学习题及答案第章界面现象
时间：2020-08-14 08:07:12 来源：天一资源网 本文已影响 人 
第12章 界面现象
1、表面性质与什么有关？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：（药粉的比表面大，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则的形状（见图），现若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，因为表面张力的作用。）
4、有人从"表面扩展过程是一熵增过程"出发，得到"表面扩展是一自发过程"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、设纯水的表面张力与温度的关系符合下面的关系式
假定表面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表面积增加 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表面积；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、如图所示两根毛细管中分别装有两种不同的液体，若在毛细管右端加热，问液体将如何移动。
答案：(上管向左，下管向右)
5、在下列体系中将活塞两边连通时将出现什么情况？为什么？若连通大气又如何？
答案：（小泡变小，大泡变大，若连通大气，则两气泡均变小，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表面，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，已知大颗粒 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表面张力。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表面张力，测得平衡时上升高度为 1.4343cm 已知此液体的密度与气相密度差为 0.9972g·cm-3，求液体的表面张力。
答案：(0.0707N·m-1)
11、何谓表面活性？如何按照表面活性把溶质分类？极性有机同系物水溶液的表面活性有什么规律？
12、假设稀油酸钠水溶液的表面张力 γ 与浓度呈线性关系：γ＝γ0－ba，其中 b 为常数，γ0 为纯水的表面张力：298K 时 γ0＝0.072N·m-1，测得该溶液表面吸附油酸钠的吸附量 Γ2＝4.33×10-6mol·m-2，试计算该溶液的表面张力。
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。已知原液浓度为 5.5×10-6mol·dm-3，自表面张力测定得知其。请用这些数据验证 Gibbs 吸附公式。实验温度为 25℃。
14、两块平板玻璃在干燥时，叠放在一起很容易分开。若在其间放些水，再叠放在一起，使之分开却很费劲，这是什么原因。若其间不是放水而是放非极性有机液体。则结果又将如何？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、已知 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、不溶膜的表面浓度与吉布斯表面过剩是否相同？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，若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，则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表面，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。
0.1 0.4 0.75 1.25 1.75 0.3 0.58 0.70 0.87 0.90 20、用木炭吸附水溶液中溶质 A，已知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。若 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 若干克。
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、表面活性剂的结构特点是什么？如何按化学结构将表面活性剂分类？
答案：（结构的不对称性是其主要特定。）
23、测定阴离子型表面活性剂胶团溶液的迁移数时发现阳极室增加的表面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，若用这两种溶液配制 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，表面张力等于
A. 比表面能
B. 比表面吉布斯自由能
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
下面关于表面张力、比表面功和比表面吉布斯自由能的叙述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。
液体的表面张力 γ 可以表示为
A.
B.
C.
D.
弯曲表面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
已知 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，下列物理量何者为零？
A. 表面张力。
B. 比表面。
C. 比表面吉布斯自由能。
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较，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，这样做是为了破坏下列哪个亚稳状态？
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，液体就能在固体表面铺展？
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)的表面滴加一滴与其不互溶的液体(2)，两种液体对空气表面张力分别为 γ1/3 和 γ2/3，两种液体间的表面张力为 γ1/2。则液体(2)能在液体(1)上铺展的条件为：
A.
B.
C.
D.
当表面活性物质加入溶剂后，所产生的结果是：
A. 正吸附
B. 负吸附
C. 正吸附
D. 负吸附
通常称为表面活性物质的是指当其加入于某纯液体后
A. 能降低液体表面张力。
B. 能增大液体表面张力
C. 不影响液体表面张力。
D. 能显著降低液体表面张力。
特劳贝(Traube)在研究脂肪酸同系物的表面活性时发现，不同的酸在相同的浓度时，对水的表面张力降低效应随碳氢链的增加而增加。每增加一个 CH2，其表面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. 表面能
B. 表面张力
C. 比表面
D. 液面下的附加压力
关于表面张力的方向，下面哪个叙述是不正确？
A. 平液面的表面张力沿着液面且与液面平行。
B. 弯曲液面的表面张力指向曲率中心。
C. 弯曲液面的表面张力垂直于周界线，且与液滴的表面相切。
D. 表面张力是沿着液体表面，垂直作用于单位长度上的紧缩力。
在 298K 时，已知 A 液的表面张力是 B 液的一半，其密度是 B 液的两倍。如果 A、B 液分别用相同的毛细管产生大小相同的气泡时，A 液的最大气泡压力差等于 B 液的。
A. 1/4倍
B. 1倍
C. 2倍
D. 4倍
298K 时，已知A液的表面张力是B液的一半，其密度是B液的两倍。如果A液的毛细管上升是 1.0×10-2m ，则用相同的毛细管来测 B 液，将会升高
A. 2.0×10-2m
B. 1/2×10-2m
C. 1/4×10-2m
D. 4.0×10-2m
液体在毛细管中上升或下降，主要与下列哪个因素有关？
A. 表面张力
B. 附加压力
C. 液体是否润湿毛细管。
D. 毛细管半径
下列现象中，与附加压力的存在无关的是
A. 难以将两块干净沾有水滴的平板玻璃分开。
B. 蒸馏时在液体中加入沸石，防止液体过热
C. 硅胶作干燥剂用，吸附空气中的水蒸气。
D. 活性炭吸附溴蒸气。
298K，101.325kPa 下，将直径为 1μm 的毛细管插入水中，问需要多大压力才能防止水面上升？（已知水的 γ＝71.97×10-3N·m-1，θ＝0）
A. 288kPa
B. 316kPa
C. 489kPa
D. 576kPa
一个 U 型管的两臂直径不同，一端为 1×10-3m，另一端为 3×10-3m，水的表面张力为 0.072N·m-1。如果这个 U 型管装上水来测量压力，测引入的误差为
A. 72Pa
B. 192Pa
C. 92Pa
D. 288Pa
设水在某玻璃毛细管内上升的高度为 h，若此毛细管被折断，露在水面以上的长度是 h/2，则水在毛细管上升到 h/2 以后
A. 不断从管中流出
B. 不从管中流出，管内液面曲率半径缩小到1/2倍
C. 不从管中流出，管内液面曲率半径增大到2倍。
D. 不从管中流出，管内液面曲率半径不变。
外壁油污的玻璃毛细管接触水滴时，将会出现
A. 水并不进入毛细管
B. 水进入毛细管并达到管内一定高度
C. 水进入毛细管并达到管的另一端
D. 水进入毛细管并从另一端滴出
气固相反应已达平衡。在其它条件不变的情况下，若把 CaCO3(s)的颗粒变得极小，则平衡：
A. 向左移动
B. 向右移动
C. 不移动
D. 来回不定移动
当一水滴滴在雨伞上时基本成球形，则水、雨伞的表面张力 γ水、γ伞 和其界面张力（γ水/伞）的关系是
A. γ水＋γ水/伞〈γ伞
B. γ伞＋γ水/伞〉γ水
C. γ伞＋γ水/伞〈γ伞
D. γ水＋γ水/伞〉γ伞
二元溶液及其溶剂的比表面自由能分别为 γ 和 γ0，已知溶液的表面超量 Γ2〈0，则 γ 与 γ0 之间的关系符合以下哪种？
A. γ〉γ0
B. γ＝γ0
C. γ〈γ0
D. 难以确定
乙醇水溶液表面张力 γ＝(72－0.5a＋0.2a2)N·m-1，若表面过剩 Γ〉0，则活度
A. a〉1.25
B. a＝0.25
C. a〈1.25
D. a＝0.5
答案：
1：A、2：B、3：B、4：?、5：D、6：C、7：D、8：A、9：B、10：C、11：C、12：B、13：D、14：A、15：C
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