第十章界面现象
10.1在293.15 K及101.325kPa下，把半径为1×10-3m的汞滴分散成半径为1×10-9m小汞滴，试求此过程系统的表面吉布斯函数变为多少？已知汞的表面张力为0.4865N·m-1。
10.2计算373.15K时，下列情况下弯曲液面承受的附加压。已知373.15K时水的表面张力为58.91×10-3 N·m-1。
（1）水中存在的半径为0.1μm的小气泡；
（2）空气中存在的半径为0.1μm的小液滴；
（3）空气中存在的半径为0.1μm的小气泡。
10.3 293.15K时，将直径为0.1mm的玻璃毛细管插入乙醇中。问需要在管内加入多大的压力才能防止液面上升？如不加任何压力，平衡后毛细管内液面高度为多少？已知该温度下乙醇的表面张力为22.3×10-3 N·m-1，密度为789.4kg·m-3，重力加速度为9.8m·s-2。设乙醇能很好地润湿玻璃。
10.4水蒸气迅速冷却至298.15K时可达过饱和状态。已知该温度下的表面张力为71.97×10-3 N·m-1，密度为997kg·m-3。当过饱和水蒸气压力为平液面水的饱和蒸汽压的4倍时，计算。
（1）开始形成水滴的半径；
（2）每个水滴中所含水分子的个数。
10.5已知CaCO3（s）在773.15K时的密度3900kg·m-3，表面张力为1210×10-3 N·m-1，分解压力为101.325Pa。若将CaCO3（s）研磨成半径为30nm（1nm=10-9m）的粉末，求其在773.15K时的分解压力。
10.6已知273.15K时，用活性炭吸附CHCl3，其饱和吸附量为93.8dm3·kg-1，若CHCl3的分压为13.375kPa，其平衡吸附量为82.5 dm3·kg-1。试求：（1）朗缪尔吸附等温的b值；
（2）CHCl3的分压为6.6672 kPa时，平衡吸附量为若干？
10.7在1373.15K时向某固体表面涂银。已知该温度下固体材料的表面张力γs =9 65 mN·m-1，Ag（l）的表面张力γl = 878.5 mN·m-1，固体材料与Ag（l）的表面张力γsl = 1364mN·m-1。计算接触角，并判断液体银能否润湿该材料表面。
10.8 293.15K时，水的表面张力为72.75mN·m-1，汞的表面张力486.5 mN·m-1，而汞和水之间的表面张力为375 mN·m-1，试判断：
（1）水能否在汞的表面上铺展开；
（2）汞能否在水的表面上铺展开。
补充题
10.1 请回答下列问题：
（1）常见的亚稳定状态有哪些？为什么会产生亚稳定状态？如何防止亚稳定状态的产生？
（2）在一个封闭的钟罩内，有大小不等的两个球形液滴，问长时间恒温放置后，会出现什么现象？
（3）物理吸附和化学吸附最本质的区别是什么？
（4）在一定温度、压力下，为什么物理吸附都是放热过程？
10.2在351.15K时，用焦炭吸附NH3气测得如下数据，设V a～p关系符合V a = kp n方程。
p/kPa 0.7224 1.307 1.723 2.898 3.931 7.528 10.102
10.2 14.7 17.3 23.7 28.4 41.9 50.1 V a/dm3·kg-
1
试求方程V a = kp n中k及n的数值。
10.3在77.2K时，用微型硅铝酸吸附N2（g），在不同的平衡压力下，测得每千克催化剂吸附的N2（g）在标准状况下的体积数据如下：
表10.12
p/kPa 8.6993 13.639 22.112 29.924 38.910 V a/dm3·kg-1115.58 126.3 150.69 166.38 184.42 已知77.2K时N2（g）的饱和蒸气压为99.125kPa，每个N2分子截面积
a=16.2×10-29m2。试用BET公式计算该催化剂的比表面积。
10.4 292.15K时，丁酸水溶液的表面张力可以表示为γ =γ0- a ln（1+ bc），式中γ0为纯水的表面张力，a和b皆为一常数。
（1）试求该溶液中丁酸的表面吸附量Г和浓度c的关系；
（2）若已知a=13.1 mN·m-1，b=19.62 dm3·mol-1，试计算当c=0.20 mol·dm-3时的Г为多少；
（3）当丁酸的浓度足够大，达到bc>>1时，饱和吸附量Гm为多少？设此时表面上丁酸呈单分子层吸附，计算在液面上每个丁酸分子所占的截面积为多少？
279 界面现象 1. 表面张力、表面功及表面吉布斯函数 表面张力γ：引起液体或固体表面收缩的单位长度上的力，单位为N·m -1。 表面功：'δ/d r s W A ，使系统增加单位表面所需的可逆功，单位为J·m -2。 表面吉布斯函数：B ,,()(/)s T p n G A α??，恒温恒压下系统增加单位表面时所增加的吉布斯 函数，单位为J·m -2。 表面吉布斯函数的广义定义： B()B()B()B(),,,,,,,,( )()()()S V n S p n T V n T p n s s s s U H A G A A A A ααααγ????====???? ',r s T p s W dA dG dA γδ== 表面张力是从力的角度描述系统表面的某强度性质，而表面功及表面吉布斯函数则是从能量角度和热力学角度描述系统表面的某一性质。三者虽为不同的物理量，但它们的数值及量纲等同的，均可化为N·m -1。 在一定温度、压力下，若系统有多个界面，其总界面吉布斯函数： s i i s i G A γ=∑ 2. 弯曲液面的附加压力、拉普拉斯方程 附加压力：Δp =p 内-p 外 拉普拉斯方程：2p r γ?= 规定弯曲液面凹面一侧压力位p 内，凸面一侧压力位p 外；γ为表面张力；r 为弯曲液面的曲率半径，△p 一律取正值；附加压力方向总指向凹面曲率半径中心。 3. 毛细现象 毛细管内液体上升或下降的高度 2cos h r g γθρ= 式中：γ为表面张力；ρ为液体密度；g 为重力加速度；θ为接触角；r 为毛细管半径。当液体不能润湿管壁，θ>90°即0cos θ<时，h 为负值，表示管内凸液体下降的深度。 4. 微小液滴的饱和蒸汽压——开尔文公式
物理化学习题及答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
物理化学期末复习 一、单项选择题 1. 涉及焓的下列说法中正确的是() (A) 单质的焓值均等于零 (B) 在等温过程中焓变为零 (C) 在绝热可逆过程中焓变为零 (D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化 2. 下列三种胶体分散系统中，热力不稳定的系统是：() A.大分子溶胶 B.胶体电解质 C.溶胶 3. 热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于() (A) 单纯状态变化 (B) 相变化 (C) 化学变化 (D) 封闭物系的任何变化 4. 第一类永动机不能制造成功的原因是() (A) 能量不能创造也不能消灭 (B) 实际过程中功的损失无法避免 (C) 能量传递的形式只有热和功 (D) 热不能全部转换成功 5. 如图，在绝热盛水容器中，浸入电阻丝，通电一段时间，通电后水及电阻丝的温度均略有升高，今以电阻丝为体系有（） (A) W =0，Q <0，U <0 (B). W＞0，Q <0，U >0 (C) W <0，Q <0，U >0
(D). W <0，Q =0，U >0 6. 对于化学平衡, 以下说法中不正确的是（） (A) 化学平衡态就是化学反应的限度 (B) 化学平衡时系统的热力学性质不随时间变化 (C) 化学平衡时各物质的化学势相等 (D) 任何化学反应都有化学平衡态 7. 封闭系统内的状态变化：（） A 如果系统的?S >0，则该变化过程自发 sys B 变化过程只要对环境放热，则该变化过程自发 ，变化过程是否自发无法判断 C 仅从系统的?S sys 8. 固态的NH HS放入一抽空的容器中，并达到化学平衡，其组分数、独立组分 4 数、相数及自由度分别是（） A. 1，1，1，2 B. 1，1，3，0 C. 3，1，2，1 D. 3，2，2，2 9. 在定压下，NaCl晶体，蔗糖晶体，与它们的饱和混合水溶液平衡共存时，独立组分数C和条件自由度f'：（） A C=3，f'=1 B C=3，f'=2 C C=4，f'=2 D C=4，f'=3 10. 正常沸点时，液体蒸发为气体的过程中（） (A) ΔS=0 (B) ΔG=0
选 择 题 1. 在相同的温度及压力下，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 2. 直径为 1×10 -2 m 的球形肥皂泡所受的附加压力为（已知表面张力为 ?m -1 ）（ d ） （a ）5 Pa （b ）10 Pa （c ）15 Pa （d ）20 Pa 思路：因为肥皂泡有内、外两个表面，内面的附加压力是负值，外面的附加压力是正值，故 4 p s ，答案选 d 。 R' 4. 298K 时，苯蒸汽在石墨上的吸附符合 Langmuir 吸附等温式， 在苯蒸汽压力为 40Pa 时，覆盖率 θ=， 当 θ =时，苯蒸汽的平衡压力为（ b ） （a ）400 Pa （b ）760 Pa （c ）1000 Pa （ d ） 200 Pa 思路： Langmuir 公式 1 ap 将已知条件的压强和覆盖率代入公式， 计算得到 a 的值，然后根据新的覆盖度和 a ，计算出平衡压力。 答案为 b 。（要求能够自己推导 Langmuir 公式） 5. 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 ） （a ）倍 （b ）1倍 （c ）2倍 （d ）4 倍 2 思路： p s ，代入该公式计算比值，答案选 a 。 s R' 6. 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 ）水从上端溢出 （b ）水面呈凸面 （c ）水面呈凹形弯月面 （ d ）水面呈水平面 思路：液体具有流动性， Yang-Laplace 公式中的半径是可以变化的，不可能出现“井喷”的情况。 7. 用同一滴管分别滴下 1cm 3 的 NaOH 水溶液、水、乙醇水溶液，各自的滴数多少的次序为（ c ） （a ）三者一样多 （b ）水 ＞乙醇水溶液 ＞NaOH 水溶液 （c ）乙醇水溶液 ＞水 ＞NaOH 水溶液 （d ）NaOH 水溶液 ＞水＞乙醇水溶液 思路：乙醇对水而言是表面活性剂， NaOH 对水而言是非表面活性3. 已知水溶解某物质以后，其表面张力 γ0 为纯水的表面张力， 式中 A ， γ 与溶质的活度 a 呈如下关系： B 为常 数，则溶液表面过剩 Γ2为（ c ） a ） Aa RT 1 Ba b ） ABa RT 1 Ba c ） ABa RT 1 Ba d ） Ba RT 1 Ba 思路： ad RT da RT A B 1 Ba ABa ，答案选 c 。 RT 1 Ba
《 物理化学 》练习题4 注意事项：1. 考前请将密封线内容(特别是姓名和班内编号)填写清楚； 2. 所有答案请直接答在试卷上； 3．考试形式：闭卷； 4. 本试卷共 三 大题，满分100分， 考试时间120分钟。 一、选择题(10题，每题2分，共20分) 1. 下述说法哪一种不正确： （ ） （A ）一定量理想气体自由膨胀后，其?U = 0 （B ）非理想气体经绝热自由膨胀后，其?U ≠0 （C ）非理想气体经一不可逆循环，其?U = 0 （D ）非理想气体自由膨胀，气体温度略有变化 2. 水在 100℃、101325Pa 下沸腾时，下列各量何者增加？ (A) 系统熵 (B) 汽化焓 (C) Gibbs 函数 (D) 蒸气压 3. 不挥发的溶质溶于溶剂中形成稀溶液之后，将会引起( ) (A) 凝固点升高 (B) 沸点升高 (C) 蒸汽压升高 (D) 总是放出热量 4. 对于理想气体之间的任意一个化学反应，影响标准平衡常数K 的因素是( ) (A) 浓度 (B) 压力 (C) 温度 (D) 催化剂 5. 固体Fe ，FeO ，Fe 3O 4与气体CO ，CO 2达到平衡时其组分数C 和自由度数F 分别为( )。 (A) C = 2, F = 0 (B) C = 1, F = 0 (C) C = 3, F = 1 (D) C = 4, F = 2 6.科尔劳施从实验中总结出电解质溶液的摩尔电导率与其浓度成线性关系 m m ΛΛ∞ =-，这一规律适用于( )
(A) 弱电解质(B) 强电解质的稀溶液 (C) 无限稀溶液(D) 浓度在一定范围的溶液 7. 反应的标准平衡常数与温度T的关系为dln K /d T = ?r H m /RT2，则( ) (A) K 必随温度升高而加大(B) K 必随温度升高而减小 (C) K 必随温度升高而改变(D) 随温度升高，K 可增大、减少或不变 8. 一定体积的水，当聚成一个大水球或分散成许多水滴时，在同温度下，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 9．某零级反应A = B+ C开始时反应物浓度为0.2 mol·dm-3，其速率常数k为1.25×10?5 mol·dm-3·s-1，则其反应完成所耗时间t为 (A) 8000 s (B) 12000 s (C) 16000 s (D) 18000 s 10．在一个绝热的刚性容器中发生一个化学反应，使系统的温度升高和压力增大，则有 (A) Q>0，W<0，?U < 0 (B) Q=0，W=0，?U = 0 (C) Q=0，W<0，?U < 0 (D) Q>0，W=0，?U > 0 二、计算题(6题，共60分) 1. 298 K，101.3 kPa下，Zn 和CuSO4溶液的置换反应在可逆电池中进行，做出电功200 kJ，放热6 kJ，求该反应的Δr U，Δr H，Δr S，Δr A，Δr G（设反应前后的体积变化可忽略不计）。(10分)
第8章 表面和胶体化学 习题解答 1. 若一球形液膜的直径为2×10-3 m ，比表面自由能为0.7 J ·m -2 ，则其所受的附加压力是多少？ 解：球形液膜 3440.7 kPa 2.8 kPa 210/2 p r γ-??= ==? 2. 若水在293 K 时的表面力为72.75×10-3 N ·m -1 ，则当把水分散成半径为10-5 m 的小液滴时，曲 面下的附加压力为多少？ 解：34 52272.7510 Pa 1.4510 Pa 10 p r γ--???===? 3. 在293 K 时把半径1 mm 的水滴分散成半径为1 μm 的小水滴，问比表面增加了多少倍？表面吉 布斯函数增加了多少？完成该变化时，环境至少需做多少功？已知水的表面力为72.75×10-3 N ·m -1 。 解：设半径1 mm 水滴的表面积为A 1，体积为：V 1，半径为：R 1；半径1 μm 水滴的表面积为A 2，体积为：V 2，半径为：R 2；N 为小水滴的个数。 33 1212 44 , 33 V NV R N R ππ== 3 3 912 1 mm 101 μm R N R ????=== ? ????? 2 2 922211 4 1 μm 1010004 1 mm A N R A R ππ???=== ??? 12 22144 0.07288 N m 4() =9.14510 N m 9.14510 J A G dA NR R γπ---?==??-??=? 49.14510 J A W G -=-?=-? 4. 在298 K ，101.325 kPa 下，将直径为1 μm 的毛细管插入水中，问管需加多大压力才能防止水面上升？若不加额外压力，让水面上升达平衡后，管液面上升多高？已知：该温度下水的表面力为 0.072 N ·m -1，水的密度为1000 kg ·m -3，设接触角为0o ，重力加速度为9.8 m ·s -2 。 解：cos cos01θ==o 6 220.072 kPa 288 kPa 11102 s p R γ-?= =='?? 3 28810 m 29.38 m 10009.8 s p h g ρ?===? 5. 已知毛细管半径R = 1×10-4 m ，水的表面力γ = 0.072 N ·m -1 ，水的密度ρ = 103 kg ·m -3 ，接触角θ = 60o，求毛细管中水面上升的高度h 。 解：34 2cos 20.072cos 60 m 0.0735 m 109.810 h gR γθρ-?===??o 6. 303 K 时，乙醇的密度为780 kg ·m -3 ，乙醇与其蒸气平衡的表面力为2.189×10-2 N ·m -1 ，试计 算在径为0.2 mm 的毛细管中它能上升的高度?
第十章界面现象 10.1在293.15 K及101.325kPa下，把半径为1×10-3m的汞滴分散成半径为1×10-9m小汞滴，试求此过程系统的表面吉布斯函数变为多少？已知汞的表面张力为0.4865N·m-1。 10.2计算373.15K时，下列情况下弯曲液面承受的附加压。已知373.15K时水的表面张力为58.91×10-3 N·m-1。 （1）水中存在的半径为0.1μm的小气泡； （2）空气中存在的半径为0.1μm的小液滴； （3）空气中存在的半径为0.1μm的小气泡。 10.3 293.15K时，将直径为0.1mm的玻璃毛细管插入乙醇中。问需要在管内加入多大的压力才能防止液面上升？如不加任何压力，平衡后毛细管内液面高度为多少？已知该温度下乙醇的表面张力为22.3×10-3 N·m-1，密度为789.4kg·m-3，重力加速度为9.8m·s-2。设乙醇能很好地润湿玻璃。 10.4水蒸气迅速冷却至298.15K时可达过饱和状态。已知该温度下的表面张力为71.97×10-3 N·m-1，密度为997kg·m-3。当过饱和水蒸气压力为平液面水的饱和蒸汽压的4倍时，计算。 （1）开始形成水滴的半径； （2）每个水滴中所含水分子的个数。 10.5已知CaCO3（s）在773.15K时的密度3900kg·m-3，表面张力为1210×10-3 N·m-1，分解压力为101.325Pa。若将CaCO3（s）研磨成半径为30nm（1nm=10-9m）的粉末，求其在773.15K时的分解压力。 10.6已知273.15K时，用活性炭吸附CHCl3，其饱和吸附量为93.8dm3·kg-1，若CHCl3的分压为13.375kPa，其平衡吸附量为82.5 dm3·kg-1。试求：（1）朗缪尔吸附等温的b值； （2）CHCl3的分压为6.6672 kPa时，平衡吸附量为若干？ 10.7在1373.15K时向某固体表面涂银。已知该温度下固体材料的表面张力γs =9 65 mN·m-1，Ag（l）的表面张力γl = 878.5 mN·m-1，固体材料与Ag（l）的表面张力γsl = 1364mN·m-1。计算接触角，并判断液体银能否润湿该材料表面。 10.8 293.15K时，水的表面张力为72.75mN·m-1，汞的表面张力486.5 mN·m-1，而汞和水之间的表面张力为375 mN·m-1，试判断：
2017 年秋季学期研究生课程考核 （读书报告、研究报告） 考核科目:固体界面物理与化学 学生所在院（系）:化工学院 学生所在学科:化学工程与技术 学生姓名: 学号: 学生类别: 考核结果阅卷人 第 1 页（共7 页）
吸附等温线及其应用 1 吸附等温线的定义 吸附等温曲线是指在一定温度下溶质分子在两相界面上进行的吸附过程达到平衡时它们在两相中浓度之问的关系曲线。在一定温度下．分离物质在液相和固相中的浓度关系可用吸附方程式来表示。作为吸附现象方面的特性有吸附量、吸附强度、吸附状态等，而宏观地总括这些特性的是吸附等温线，也就是说吸附等温线是吸附研究中最重要的关系曲线。 2吸附等温线的分类 2.1 气体吸附等温线 文献中曾报道过许多不同形状的气体吸附等温线，但由国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）提出的物理吸附等温线分类可以归纳为如图1所示的六类吸附等温线：分别是I型、II型、III型、IV型和VI型吸附等温线。图中纵坐标表示吸附量，横坐标为相对压力P/P0，P0表示气体在吸附温时的饱和蒸汽压，P表示吸附平衡时气相的压力。各种吸附等温线对应着吸附时气体在固体表面上的排列形式，固体的孔、表面积、孔径分布以及孔容积等有关信息。 图1 六类气体吸附等温线 I型等温线的特点是，在低相对压力区域，气体吸附量有一个快速增长。这是由于发生了微孔填充过程。随后的水平或近水平平台表明，微孔已经充满，没
有或几乎没有进一步的吸附发生。达到饱和压力时，可能出现吸附质凝聚。外表面相对较小的微孔固体，如活性炭、分子筛沸石和某些多孔氧化物，表现出这种等温线。II型等温线一般由非孔或宏孔固体产生。B点通常被作为单层吸附容量结束的标志。III型等温线以向相对压力轴凸出为特征。这种等温线在非孔或宏孔固体上发生弱的气－固相互作用时出现，而且不常见。IV型等温线由介孔固体产生。一个典型特征是等温线的吸附分支与等温线的脱附分支不一致，可以观察到迟滞回线。在P/P0值更高的区域可观察到一个平台，有时以等温线的最终转而向上结束。V型等温线的特征是向相对压力轴凸起。与III型等温线不同，在更高相对压力下存在一个拐点。V型等温线来源于微孔和介孔固体上的弱气－固相互作用，微孔材料的水蒸汽吸附常见此类线型。VI型等温线以其吸附过程的台阶状特性而著称。这些台阶来源于均匀非孔表面的依次多层吸附。液氮温度下的氮气吸附不能获得这种等温线的完整形式，而液氩下的氩吸附则可以实现。 在这些等温线类型中，已发现存在多种迟滞回线。虽然影响吸附迟滞的不同原因尚未完全清晰，但其存在4种特征，并已由国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）划分出了4种特征类型。迟滞回线的标准类型如图2所示。 图2 迟滞回线的标准类型 H1型迟滞回线可在孔径分布相对较窄的介孔材料，和尺寸较均匀的球形颗粒聚集体中观察到。H2型迟滞回线由有些固体，如某些二氧化硅凝胶给出。其中孔径分布和孔形状可能不好确定，比如，孔径分布比H1型回线更宽。H3型迟
物理化学概念辨析题解 物理化学教研组
热力学第一定律 一、选择题 1. 在100 ℃，101325 Pa下，1mol水全部向真空容器气化为100 ℃，101325 Pa 的蒸气，则该过程( ) (A) ΔG<0,不可逆(B) ΔG=0,不可逆 (C) ΔG=0,可逆(D) ΔG>0,不可逆 2. 如图，将CuSO4水溶液置于绝热箱中，插入两个铜电极，以蓄电池为电源进行电解，可以看作封闭体系的是：( ) (A)绝热箱中所有物质(B) 两个铜电极 (C) 蓄电池和铜电极(D) CuSO4水溶液 3. 体系的下列各组物理量中都是状态函数的是：( ) (A) T，p，V，Q (B) m，V m，C p，?V (C)T，p，V，n(D) T，p，U，W 4. 理想气体向真空膨胀，当一部分气体进入真空容器后，余下的气体继续膨胀所做的体积功：( ) (A) W > 0 (B) W = 0 (C) W < 0 (D) 无法计算 5. 在一个绝热刚瓶中，发生一个放热的分子数增加的化学反应，那么：( ) (A) Q > 0，W > 0，?U > 0 (B) Q = 0，W = 0，?U < 0 (C) Q = 0，W = 0，?U = 0 (D) Q < 0，W > 0，?U < 0 6. 对于封闭体系来说，当过程的始态与终态确定后，下列各项中哪一个无确定值：( ) (A)Q (B) Q + W (C) W (当Q = 0时) (D) Q (当W = 0时) 7. 下述说法中，哪一种不正确：( )
(A)焓是体系能与环境进行交换的能量 (B) 焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量 (C) 焓是体系状态函数 (D) 焓只有在某些特定条件下，才与体系吸热相等 8. 某高压容器中盛有的气体可能是O2、Ar、CO2、NH3中一种，在298 K时由 5 dm3 绝热可逆膨胀到 6 dm3，温度降低21 K，则容器中的气体是：( ) (A) O2 (B) CO2 (C) NH3 (D) Ar 9. 下述说法中，哪一种正确：( ) (A)热容C不是状态函数 (B) 热容C与途径无关 (C) 恒压热容C p不是状态函数 (D) 恒容热容C V不是状态函数 10. 热力学第一定律仅适用于什么途径：( ) (A)同一过程的任何途径 (B) 同一过程的可逆途径 (C) 同一过程的不可逆途径 (D) 不同过程的任何途径 11. 1 mol H2(为理想气体)由始态298 K、p被绝热可逆地压缩5 dm3，那么终态温度T2 与内能变化?U分别是：( ) (A) 562K，0 kJ (B) 275K，-5.49 kJ (C) 275K，5.49 kJ (D) 562K，5.49 kJ 12. n mol理想气体由同一始态出发，分别经(1)等温可逆；(2)绝热可逆两个过程压缩到达相同压力的终态，以H1和H2分别表示(1)和(2)过程终态的焓值，则： ( ) (A) H1 > H2(B)H1 < H2 (C) H1 = H2 (D) 上述三者都对 13. 如图，A→B和A→C均为理想气体变化过程，若B、C在同一条绝热线上，那么?U AB与?U AC的关系是：( ) (A)?U AB > ?U AC (B) ?U AB < ?U AC
相平衡 一、选择题： 1. 二组分体系恒温时．可能同时存在的最大相数为 （ ） (A) Φ=2 (B) Φ=3 (C) Φ=4 2. 在α、β两项中都含有A 和B 两种物质，当达相平衡时，下列哪种情况正确 （ ） A B A A A B A B (A ) (C) (D) (B )αααβαβββμμμμμμμμ==== 3. 在101325Pa 下，水、冰和水蒸气平衡的系统中，自由度为 （ ） (A) 0 (B) 1 (C) 2 4. 在密闭容器中有食盐饱和溶液，并且存在着从溶液中析出的细小食盐结晶，则系统的自由度是 （ ） (A) 0 (B) 1 (C) 2 (D) 3 5. 系统是N 2和O 2两种气体的混合物时，自由度应为 （ ） (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 6. 在101325 Pa 下，水和水蒸气呈平衡的系统，其自由度f 为 （ ） (A) 0 (B) 1 (C) 2 (D) 3 7. NH 4Cl(s)在真空容器中分解达到平衡NH 4Cl(s) → HCl(g) + NH 3(g) （ ） (A) K =3, Φ=2, f =2 (B) K =2, Φ=2, f =1 (C) K =1, Φ=2, f =1 (D) K =4, Φ=2, f =1 8. 25 ℃及标准压力下，NaCl(s)与其水溶液平衡共存 （ ） (A) K =1, Φ=2, f =1 (B) K =2, Φ=2, f =1 (C) K =2, Φ=2, f =0 (D) K =4, Φ=2, f =1 9. 已知在318 K 时纯丙酮的的蒸气压为43.063 kPa ，今测得氯仿的摩尔分数为0.30的丙酮－氯仿二元溶液上丙酮的蒸气压为26.77 kPa ，则此溶液： （ ） (A) 为理想液体混合物 (B) 对丙酮为负偏差 (C) 对丙酮为正偏差 (D) 无法确定 10. 苯(A)与甲苯(B)形成理想混合物，当把5 mol 苯与5 mol 甲苯混合形成溶液，这时，与溶液相平衡的蒸汽中，苯(A)的摩尔分数是： （ ）
一、选择题 1. 在相同的温度及压力下，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 2. 直径为1×10-2m 的球形肥皂泡所受的附加压力为（已知表面张力为0.025N?m -1）（d ） （a ）5 Pa （b ）10 Pa （c ）15 Pa （d ）20 Pa 思路：因为肥皂泡有内、外两个表面，内面的附加压力是负值，外面的附加压力是正值，故 4' s p R γ=，答案选d 。 3. 已知水溶解某物质以后，其表面张力γ与溶质的活度a 呈如下关系： ()0ln 1A Ba γγ=-+ 式中γ0为纯水的表面张力，A ，B 为常数，则溶液表面过剩Γ2为（c ） （a ）()21Aa RT Ba Γ=-+ （b ）() 21ABa RT Ba Γ=-+ （c ）()21ABa RT Ba Γ=+ （d ）() 21Ba RT Ba Γ=-+ 思路：() 211a d a B ABa A RT da RT Ba RT Ba γ??Γ=-=--= ?++??，答案选c 。 4. 298K 时，苯蒸汽在石墨上的吸附符合Langmuir 吸附等温式，在苯蒸汽压力为40Pa 时，覆盖率θ=0.05，当θ=0.5时，苯蒸汽的平衡压力为（b ） （a ）400 Pa （b ）760 Pa （c ）1000 Pa （d ）200 Pa 思路：Langmuir 公式1ap ap θ=+ 将已知条件的压强和覆盖率代入公式，计算得到a 的值，然后根据新的覆盖度和a ，计算出平衡压力。答案为b 。（要求能够自己推导Langmuir 公式） 5. 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 ） （a ）0.5倍 （b ）1倍 （c ）2倍 （d ）4倍 思路：2' s p R γ=，代入该公式计算比值，答案选a 。 6. 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 ）水从上端溢出 （b ）水面呈凸面 （c ）水面呈凹形弯月面 （d ）水面呈水平面 思路：液体具有流动性，Yang-Laplace 公式中的半径是可以变化的，不可能出现“井喷”的情
相平衡 一、选择题： 1。 二组分体系恒温时．可能同时存在的最大相数为 （ ) (A) Φ=2 (B) Φ=3 (C ） Φ=4 2。 在α、β两项中都含有A 和B 两种物质，当达相平衡时，下列哪种情况正 确 （ ) A B A A A B A B (A ) (C) (D) (B )αααβαβββμμμμμμμμ==== 3. 在101325Pa 下，水、冰和水蒸气平衡的系统中，自由度为 （ ） （A ） 0 （B ） 1 （C) 2 4. 在密闭容器中有食盐饱和溶液,并且存在着从溶液中析出的细小食盐结晶,则 系统的自由度是 （ ） (A) 0 (B) 1 (C ） 2 (D ） 3 5. 系统是N 2和O 2两种气体的混合物时,自由度应为 （ ） (A ） 1 （B) 2 （C ） 3 （D) 4 6。 在101325 Pa 下，水和水蒸气呈平衡的系统,其自由度f 为 （ ） (A) 0 （B ） 1 (C) 2 (D) 3 7。 NH 4Cl （s)在真空容器中分解达到平衡NH 4Cl(s) → HCl(g) + NH 3（g) ( ) （A ） K =3， Φ=2, f =2 （B ） K =2， Φ=2, f =1 （C) K =1, Φ=2, f =1 (D) K =4, Φ=2， f =1 8。 25 ℃及标准压力下，NaCl(s)与其水溶液平衡共存 ( ) （A ） K =1， Φ=2， f =1 （B) K =2， Φ=2， f =1 (C) K =2， Φ=2, f =0 (D) K =4, Φ=2, f =1 9. 已知在318 K 时纯丙酮的的蒸气压为43。063 kPa ，今测得氯仿的摩尔分数 为0.30的丙酮－氯仿二元溶液上丙酮的蒸气压为26.77 kPa ，则此溶液： ( )
第十章界面现象 10.1 界面张力 界面：两相的接触面。 五种界面：气—液、气—固、液—液、液—固、固—固界面。（一般常把与气体接触的界面称为表面，气—液界面=液体表面，气—固界面=固体表面。） 界面不是接触两相间的几何平面！界面有一定的厚度， 有时又称界面为界面相(层）。 特征：几个分子厚，结构与性质与两侧体相均不同 比表面积：αs=A s/m（单位：㎡·㎏-1） 对于一定量的物质而言，分散度越高，其表面积就越大，表面效应也就越明显，物质的分散度可用比表面积αs来表示。 与一般体系相比，小颗粒的分散体系有很大的表面积，它对系统性质的影响不可忽略。 1. 表面张力，比表面功及比表面吉布斯函数 物质表面层的分子与体相中分子所处的力场是不同的——所有表面现象的根本原因！ 表面的分子总是趋向移往内部，力图缩小表面积。液体表面如同一层绷紧了的富有弹性的橡皮膜。 称为表面张力：作用于单位界面长度上的紧缩力。单位：N/m, 方向：表面（平面、曲面）的切线方向 γ可理解为：增加单位表面时环境所需作的可逆功，称比表面功。单位：
J · m-2。 恒温恒压： 所以： γ等于恒温、恒压下系统可逆增加单位面积时，吉布斯函数的增加，所以，γ也称为比表面吉布斯函数或比表面能。单位J · m-2 表面张力、比表面功、比表面吉布斯函数三者的数值、量纲和符号等同，但物理意义不同，是从不同角度说明同一问题。(1J=1N·m故1J·m-2=1N·m-1，三者单位皆可化成N·m-1) 推论：所有界面——液体表面、固体表面、液-液界面、液-固界面等，由于界面层分子受力不对称，都存在界面张力。 2. 不同体系的热力学公式 对一般多组分体系，未考虑相界面面积时：
第十章界面现象 10.1 请回答下列问题： （1）常见的亚稳定状态有哪些？为什么会产生亚稳定状态？如何防止亚稳定状态的产生？ 解：常见的亚稳定状态有：过饱和蒸汽、过热或过冷液体和过饱和溶液等。产生亚稳定状态的原因是新相种子难生成。如在蒸气冷凝、液体凝固和沸腾以及溶液结晶等过程中，由于要从无到有生产新相，故而最初生成的新相，故而最初生成的新相的颗粒是极其微小的，其表面积和吉布斯函数都很大，因此在系统中产生新相极其困难，进而会产生过饱和蒸气、过热或过冷液体和过饱和溶液等这些亚稳定状态，为防止亚稳定态的产生，可预先在系统中加入少量将要产生的新相种子。 （2）在一个封闭的钟罩内，有大小不等的两个球形液滴，问长时间恒温放置后，会出现什么现象？ 解：若钟罩内还有该液体的蒸气存在，则长时间恒温放置后，出现大液滴越来越大，小液滴越来越小，并不在变化为止。其原因在于一定温度下，液滴的半径不同，其对应的饱和蒸汽压不同，液滴越小，其对应的饱和蒸汽压越大。当钟罩内液体的蒸汽压达到大液滴的饱和蒸汽压时。该蒸汽压对小液滴尚未达到饱和，小液滴会继续蒸发，则蒸气就会在大液滴上凝结，因此出现了上述现象。 （3）物理吸附和化学吸附最本质的区别是什么？ 解：物理吸附与化学吸附最本质的区别是固体与气体之间的吸附作用力不同。物理吸附是固体表面上的分子与气体分子之间的作用力为范德华力，化学吸附是固体表面上的分子与气体分子之间的作用力为化学键力。 （4）在一定温度、压力下，为什么物理吸附都是放热过程？ 解：在一定温度、压力下，物理吸附过程是一个自发过程，由热力学原理可知，此过程系统的ΔG<0。同时气体分子吸附在固体表面，有三维运动表为二维运动，系统的混乱度减小，故此过程的ΔS<0。根据ΔG=ΔH-TΔS可得，物理吸附过程的ΔH<0。在一定的压力下，吸附焓就是吸附热，故物理吸附过程都是放热过程。
物理化学概念辨析题解
物理化学教研组
热力学第一定律 、选择题 1. 在100 C, 101325 Pa下，1mol水全部向真空容器气化为100 C, 101325 Pa 的蒸气，则该过程() (A) 出<0,不可逆(B) 出=0,不可逆 (C) A G=0,可逆(D) A G>0,不可逆 2. 如图，将CuSO4水溶液置于绝热箱中，插入两个铜电极，以蓄电池为电源进 行电解，可以看作封闭体系的是： (A) 绝热箱中所有物质(B)两个铜电极 (C)蓄电池和铜电极(D) CuSO4水溶液 3. 体系的下列各组物理量中都是状态函数的是：() (A) T，p, V，Q (B) m，V m，C p，?V (C) T，p，V，n (D) T，p，U，W 4. 理想气体向真空膨胀，当一部分气体进入真空容器后，余下的气体继续膨胀 所做的体积功：() (A) W > 0 (B) W = 0 (C) W < 0 (D)无法计算 5. 在一个绝热刚瓶中，发生一个放热的分子数增加的化学反应，那么：() (A) Q > 0，W > 0，?U > 0 (B) Q = 0，W = 0，?U < 0 (C) Q = 0，W = 0，?U = 0 (D) Q < 0，W > 0，?U < 0 6. 对于封闭体系来说，当过程的始态与终态确定后，下列各项中哪一个无确定 厂1“L|蓄电池
值：() (A) Q (C) W (当Q = 0 时) 7. 下述说法中，哪一种不正确: (B) Q + W (D) Q (当W = 0 时)
(A) ?U AB > ?U AC (B) ?U AB < ?U AC (A) 焓是体系能与环境进行交换的能量 (B) 焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量 (C) 焓是体系状态函数 (D) 焓只有在某些特定条件下，才与体系吸热相等 8. 某高压容器中盛有的气体可能是 02、Ar 、CO 2、NH 3中一种，在298 K 时由 5 dm 3绝热可逆膨胀到6 dm 3,温度降低21 K ，则容器中的气体是： ( ) (A) 02 (B) CO 2 (C) NH 3 (D) Ar 9. 下述说法中，哪一种正确： ( ) (A) 热容C 不是状态函数 (B) 热容C 与途径无关 (C) 恒压热容C p 不是状态函数 (D) 恒容热容C V 不是状态函数 10. 热力学第一定律仅适用于什么途径： ( ) (A) 同一过程的任何途径 (B) 同一过程的可逆途径 (C) 同一过程的不可逆途径 (D) 不同过程的任何途径 11. 1 mol H 2(为理想气体)由始态298 K 、p 被绝热可逆地压缩5 dm 3,那么终态 温度T 2与内能变化？U 分别是： ( ) (A) 562K ，0 kJ (B) 275K ，-5.49 kJ (C) 275K ，5.49 kJ (D) 562K ，5.49 kJ 12. n mol 理想气体由同一始态出发，分别经(1)等温可逆；(2)绝热可逆两个过程 压缩到达相同压力的终态，以 H 1和H 2分别表示(1)和(2)过程终态的焓值，贝 (A) H 1 > H 2 (D) 上述三者都对 13. 如图，A -B 和A -C 均为理想气体变化过程，若 B 、C 在同一条绝热线上, 那么？U AB 与？U AC 的关系是: (B) H 1 < H 2 (C) H 1 = H 2 B
物理化学测验题（六） 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）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：（ ）。 （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）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）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：（ ），液体表面张力的方向总是：（ ）。 （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： （ ）； （1）； (2) ； (3) 。 7、气体在固体表面上吸附的吸附等温线可分为：( )。 （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σ，则肥皂泡内附加压力是：（ ）。 （1） ；（2）；（3）。 9、若某液体能在某固体表面铺展，则铺展系数?一定：（ ）。 （１）< ０； （２）> ０；（３）＝ ０。 10、等温等压条件下的润湿过程是：（ ）。 （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； p T A G ,??? ????p T A H ,??? ????V T A F ,? ?? ????r p σ2 =?r p 2σ=?r p σ4=?
感谢你的观看 感谢你的观看 一、 选择题 1. 在相同的温度及压力下，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 2. 直径为1×10-2m 的球形肥皂泡所受的附加压力为（已知表面张力为0.025N?m -1）（d ） （a ）5 Pa （b ）10 Pa （c ）15 Pa （d ）20 Pa 思路：因为肥皂泡有内、外两个表面，内面的附加压力是负值，外面的附加压力是正值，故 4's p R γ =，答案选d 。 3. 已知水溶解某物质以后，其表面张力γ与溶质的活度a 呈如下关系： 式中γ0为纯水的表面张力，A ，B 为常数，则溶液表面过剩Γ2为（c ） （a ）()21Aa RT Ba Γ=- + （b ）() 21ABa RT Ba Γ=- + （c ）()21ABa RT Ba Γ= + （d ）()21Ba RT Ba Γ=- + 思路：()211a d a B ABa A RT da RT Ba RT Ba γ??Γ=- =--= ?++??，答案选c 。 4. 298K 时，苯蒸汽在石墨上的吸附符合Langmuir 吸附等温式，在苯蒸汽压力为40Pa 时，覆盖率θ=0.05，当θ=0.5时，苯蒸汽的平衡压力为（b ） （a ）400 Pa （b ）760 Pa （c ）1000 Pa （d ）200 Pa 思路：Langmuir 公式1ap ap θ= + 将已知条件的压强和覆盖率代入公式，计算得到a 的值，然后根据新的覆盖度和a ，计算出平衡压力。答案为b 。（要求能够自己推导Langmuir 公式） 5. 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 ） （a ）0.5倍 （b ）1倍 （c ）2倍 （d ）4倍 思路：2's p R γ =，代入该公式计算比值，答案选a 。 6. 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 ）水从上端溢出 （b ）水面呈凸面 （c ）水面呈凹形弯月面 （d ）水面呈水平面 思路：液体具有流动性，Yang-Laplace 公式中的半径是可以变化的，不可能出现“井喷”的情况。 7. 用同一滴管分别滴下1cm 3的NaOH 水溶液、水、乙醇水溶液，各自的滴数多少的次序为（c ）
《物理化学》复习题 一．填空和选择题： 1、内能是系统的状态函数，若某一系统从一始态出发经一循环过程又回到始态，则系统(Q+W)的变化是： 2）(Q+W)>0；（3）(Q+W)<0；（4）不能确定 2、焓是系统的状态函数，H=U+PV，若系统发生状态变化时， ΔH=ΔU+Δ(PV),式中Δ(PV)的意思是：（1）P ΔV（3）PΔV- VΔP； 4、100℃，101 325 Pa的液态H2O的化学势为μl，100℃， 101 325 Pa的气态H2O的化学势为μg ，二者的关系是：: （1）μl＞μg；（2）μl＜μg 5、系统经历一个绝热可逆过程，其熵变ΔS： （1）＞0；（2）＜0 ；（4）不能确定 6、系统经过某过程后，其焓变ΔH=Qp，则该过程是： （1）理想气体任意过程；（3）理想气体等压过程；（4）真实气体等压过程。 7、下列说法正确的是：（1）放热反应均是自发反应；（2）ΔS为正值的反应均是自发反应；（3）摩尔数增加的反 应，ΔS 8、下述表达不正确的是：（1）能斯特方程适用于可逆电池；（2）能斯特方程不适用于同样计划存在的电池；（3） 9、Qv=ΔU，Qp=ΔH的的适用条件条件是封闭体系、非体积功为零、恒容（恒压）。 10、隔离系统中进行的可逆过程ΔS =0 ；进行不可逆过程的ΔS >0 。 11、化学反应是沿着化学势降低的方向进行。 10、在298K和100kPa下，反应3C(s)+O2(g)+3H2(g) →CH3COOCH3(l) 的等压热效应Q p与等容热效应Q v之差为（Q p=Q v + nRT ）A、9911 J·mol-1B、-9911 J·mol-1 C、14866 J·mol-1D、7433 J·mol-1 12. 把玻璃毛细管插入水中，凹面的液体所受的压力P与平面液体所受的压力P0相比： （1）P= P0）P> P0（4）不确定 13、系统经过某过程后，其焓变ΔH=Qp，则该过程是： A、理想气体任意过程；C、理想气体等压过程；D、真实气体等压过程。 14、若某液体在毛细管内呈凸液面，则该液体在毛细管中将沿毛细管（） ①上升③与管外液面相平 15、化学反应的Qp与Qv的关系。 16、熵判据的应用范围是所有过程。吉不斯函数判据的应用范围是封闭体系、恒温恒压、非体积功为零。 17、理想气体的内能和焓由温度决定，而且随着温度的升高而增加。 18、对于理想气体平衡反应，定温定容下添加惰性组分，平衡不移动？（对） 19、定温定压且非体积功为零时，一切放热且熵增大的反应均可自动发生。（对） 20、O2 + 1/2 O2 = SO3K1°
界面物理化学复习知识点 绪论 1、界面定义 界面：物体与物体之间的接触面，也称两种物质之间的接触面、连接层和分界层。 复合材料的界面是指基体与增强物之间化学成分有显著变化的、构成彼此结合的、能起载荷传递作用的微小区域。界面通常包含以下几个部分：基体和增强物的部分原始接触面；基体与增强物相互作用生成的反应产物，此产物与基体及增强物的接触面； 2、复合材料定义：用经过选择的、含一定数量比的两种或两种以上的组分（或称组元），通过人工复合、组成多相、三维结合且各相之间有明显界面的、具有特殊性能的材料。 外加颗粒增强和内生颗粒增强复合材料的比较 3、界面连接情况 根据界面的连接紧密程度，界面连接有两种情况:物质之间无相互渗透和物质之间有相互渗透 4、界面所起的作用 界面的效应 (1)传递效应界面能传递力，即将外力传递给增强物，起到基体和增强物之间的桥梁作用。 (2)阻断效应结合适当的界面有阻止裂纹扩展、中断材料破坏、减缓应力集中的作用。
(3)不连续效应在界面上产生物理性能的不连续性和界面摩擦出现的现象，如抗电性、电感应性、磁性、耐热性、尺寸稳定性等。(4)散射和吸收效应光波、声波、热弹性波、冲击波等在界面产生散射和吸收，如透光性、隔热性、隔音性、耐机械冲击及耐热冲击性等。 (5)诱导效应一种物质(通常是增强物)的表面结构使另一种(通常是聚合物基体)与之接触的物质的结构由于诱导作用而发生改变，由此产生一些现象，如强的弹性、低的膨胀性、耐冲击性和耐热性等 界面效应是任何一种单一材料所没有的特性，它对复合材料具有重要的作用。界面效应既与界面结合状态、形态和物理-化学性质有关，也与复合材料各组分的浸润性、相容性、扩散性等密切相关。 5、物质固液气态，表现出的界面种类，举例说明 气—液界面：蒸发、蒸馏、表面张力、泡沫。蒸发——部分液相分子在一定温度下转换为气相分子；蒸馏——液体分子蒸发后，部分气相分子凝结为液相分子。 液—液界面：乳液、界面张力。乳液——两不互溶液体相互接触时，一相的微滴分散在另一项的液体内，微滴对光线发生漫射反射；界面张力——互不相溶的两相液体接触界面上所特有的一种力。 气/固界面：气体吸附、气蚀、升华、灰尘、催化反应、固体的分解。气体吸附——吸附剂吸收气体的一种作用；气蚀——如汽轮机的叶片，长期受喷射气体的冲刷所发生的腐蚀；升华——固体直接气化的现象；灰尘——固体的微粒悬浮于空气中。