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界面物理化学 习题资料

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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

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剂。

8. 当水中加入表面活性剂后,将发生(a )

(a )0d da γ< 正吸附 (b )0d da γ< 负吸附

(c )0d da γ> 正吸附 (d )0d da γ> 负吸附 思路:2a d RT da

γΓ=-,表面活性剂在水面富集,可以减小表面张力,为正吸附。答案选a 。

9. 把细长不渗水的两张纸条平行地放在纯水面上,中间留少许举例,小心地在中间滴一滴肥皂水,则两纸条间距离将(a )

(a )增大 (b )缩小 (c )不变 (d )以上三种都有可能

思路:肥皂是表面活性剂,中间的界面张力减小,因此在两侧的水的界面张力作用下,距离增大。答案选a 。

10. 水不能润湿荷叶表面,接触角大于90o ,当水中加入皂素后,接触角将(b ) (a )变大 (b )变小 (c )不变 (d )无法判断

思路:接触角为锐角,表明是可以润湿。答案选b 。

11. 多孔硅胶有强烈的吸水性能,硅胶吸水后其表面Gibbs 自由能将(b )

(a )升高 (b )降低 (c )不变 (d )无法比较

思路:自发过程,故吉布斯自由能减小。答案选b 。

12. 某气体A 2在表面均匀的催化剂(K )表面发生解离反应,生成产物B+C ,其反应机理为

()2222a

d k k k A g K AK B C K +??→++

已知第二步为决速步,当A 2(g)压力较高时,反应表现的级数为(d )

(a )一级 (b )二级 (c )0.5级 (d )零级

思路:

因为第二步是决速步,所以速率方程写为:[][]212d AK r k AK dt

=-= []AK 是中间吸附态,根据稳态近似法,

[]

[][][]2222220a d d AK p k K k AK k AK dt p

Θ=--= [][][][]{}[][]{}2202

20a a d d p p k K k K AK p

p p AK m K AK k k k k p ΘΘΘ-===-++ 求解AK 的平衡浓度,

[][]0.5

00.51p m K p AK p m p ΘΘ?? ??

?=??+ ???

代入上面的速率方程表达式,得 [][]20.5020.51p m K p r k AK k p m p ΘΘ?????? ?????==??????+ ??????

? 当初始压强很大的时候,上式简化为[]20r k K =,反应速率为一恒定值,所以为0级反应。

13. 恒温恒压下,将一液体分散成小颗粒液滴,该过程液体的熵值将(a )

(a )增大 (b )减小 (c )不变 (d )无法判定

思路:表面积增大,是混乱度增加的过程,所以熵增。答案选a 。

14. 微小晶体与普通晶体相比较,性质不正确的是(d )

(a )微小晶体的饱和蒸汽压大 (b )微小晶体的溶解度大

(c )微小晶体的熔点较低 (d )微小晶体的溶解度较小

思路:考察Kelvin 公式。

15. 气相中的大小相邻液泡相碰,两泡将发生的变化是(a )

(a )大泡变大,小泡变小 (b )大泡变小,小泡变大

(c )大泡、小泡均不变 (d )两泡将分离开

思路:根据Yang-Laplace 公式,气泡越小,所受的附加压力越大。小的变小,大的变大。答案选a 。

16. 表面活性剂具有增溶作用,对增溶作用说法不正确的是(c )

(a )增溶作用可以是被溶物的化学势大大降低;

(b )增溶作用是一个可逆的平衡过程;

(c )增溶作用也就是溶解作用;

(d )增溶作用与乳化作用不同

思路:增溶的原理是,被溶物被包裹在胶束内,该过程不是溶解过程,而是自发的包裹聚集。

17. Langmuir 吸附等温式满足的条件下,下列不恰当的是(c )

(a )固体表面是均匀的 (b )吸附质分子之间相互作用可以忽略不计

(c )吸附是多分子层的 (d )吸附热不随吸附量改变

思路:Langmuir 吸附是单分子层吸附。

18. 对于物理吸附的描述中,不正确的是(d )

(a )吸附力来源于Van Der Waals 力,其吸附一般不具有选择性

(b )吸附层可以是单分子层或多分子层

(c )吸附热较小

(d )吸附速率较小

思路:物理吸附,吸附的快,脱附也容易。

19. 已知H 2的解离能为436kJ ?mol -1,用气态H 原子在清洁的W 表面上进行化学吸附时放热293kJ?mol -1。若用1mol H 2在W 表面上全部进行解离吸附,估计其吸附热约为(c ) (a )-150kJ?mol -1 (b )586kJ?mol -1 (c )150kJ?mol -1 (d )-143kJ?mol -1 思路:吸热取正号,放热取负号。

20. 称为催化剂毒物的主要行为是(d )

(a )和反应物之一发生化学反应 (b )增加逆反应的速率

(c )使产物变得不活泼 (d )占据催化剂的活性中心

思路:毒化的机理是催化剂表面的活性中心被毒物占领。

二、填空题

1. 20o C ,101.325kPa 下,把一半径R 1=5mm 的水珠分散成R 2=10-3mm 的小水滴,则小水滴的数目为 1.25×1011个,此过程系统ΔG=0.1143J 。已知20o C 时,水的表面张力γ=7.275×10-2N?m -1。 思路:31143V R π= 32243

V R π= 12V nV =,计算得,n=1.25×1011。

S dG SdT VdP dA γ=-++,在恒温、恒压条件下,()

222144S G A n R R γγππ?=?=?-,计算得0.1143J 。

2. 20o C ,101.325kPa 的标准大气压力下,在液体水中距液面0.01m 处形成半径为1mm 的小气泡时,气泡内气体的压力为p =1.0157×105Pa 。

思路:因为凹液面的附加压力是负值,所以当形成这个气泡时,为了抵消这个负的附加压力,其内部压强应该是

3500.0727510132510100.01 1.0157100.001

s p p p gh Pa Pa Pa Pa ρ=-+=-+??=?-

3. 同种液体,在一定温度下形成液滴、气泡和平面液体,对应的饱和蒸汽压分别是p 滴,p 泡和p 平,若将三者按大小顺序排列应为p 滴>p 平>p 泡。

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