表面物理化学习题集和答案解析

1、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. 一个 U 型管的两臂直径不同，一端为 1×10-3 m，另一端为 3×10-3 m，水的表 面张力为 0.072 N·m-1。如用这个 U 型管装上水来测量压力，将引入的误差

2、为： ( B ) (A) 72 Pa (B) 192 Pa (C) 96 Pa (D) 288 Pa  4. 低压下，气体 A 在表面均匀的催化剂上进行催化转化反应, 其机理为： A(g) KA K B(g) K 第一步是快平衡, 第二步是速控步, 则该反应表观为几级? ( B ) (A) 零级 (B) 一级 (C) 二级 (D) 无级数 5 . 表面过程中G（表面）= -W'的充要条件除了等温等压外，还有：( D ) A，不做其它功； B，热力学可逆； C，组成不变； D，是B和C。6. 物质表面张力的值与：( C ) A，温度无关； B，压力无关； C，表面大小

3、无关； D，另一相物质无关。7. 以P平、P凸、P凹分别表示平面、凸面、凹面液体上的饱和蒸汽压，三者关系为：( B )  A，P平>P凹>P凸； B，P凸>P平>P凹； C，P凸>P凹>P平； D，三者相同。8. 常见亚稳态现象都与表面性质有关，下面说法正确的是：( D ) A，过饱和蒸气是由于小液滴的蒸气压小于大液滴的蒸气压所致；B，过热液体形成原因是新相种子小气泡的附加压力太小；C，饱和溶液陈化、晶粒长大，因为小晶粒溶解度比大晶粒大；D，人工降雨时在大气中撒入化学物质主要的目的是促进凝结中心形成9. 对亲水性固体表面，其相应接触角是：

4、( B ) A， >90°； B，<90°； C， =180°； D，可为任意角1O. Langmuir吸附理论中说法符合基本假定得是：( A ) A，固体表面均匀、各处吸附能力相同；B，吸附分子可以是单层或多层分子层；C，被吸附分子间有作用、相互影响；D，吸附和解吸附之间很难建立动态平衡。11. Langmuir吸附形式之一：=bp/(1+bp),它不适用于：( C ) A，化学吸附；B，单分子层吸附；C，多种分子同时被强吸附；D，固体对稀溶液中溶质的吸附。12. 表面活性物质的实质性作用是：( B ) A， 乳化作用；B，降低表面张力；C，加溶作用

5、；D，降低物质的溶解性13. 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 ( B ) (A) 表面能 (B) 表面张力 (C) 比表面 (D) 液面下的附加压力14. 某物质R 1kg，当为一立方时，总面积0.24m2，表面能0.3J，当粉碎为边长为10-9m的立方体时，其表面能为(kJ):（ A ）A,6x104； B，3.84x104； C，5.88x104； D，7.35x10415 . 有两根半径相同的玻璃毛细管插入水中，水面上升高度为h，其中一根在0.5h处使其弯曲向下，试问水在此毛细管端出的行为是（ A ）凹形弯月面（A）毛细管

6、端水面呈凹形弯月面 （B）水从毛细管端滴下 (c ) 毛细管端水面呈凸型弯月面 （D） 毛细管端水面呈水平16. 用同一只滴管滴下水的滴数和滴相同体积苯的滴数哪个多（ C ）（A） 水的多 （B）一样多 （C）苯得多 （D）一样多17 下面说饭不正确的是（B ）（A）生成的新鲜液面都有表面张力 （B）弯曲液面的表面张力方向指向曲率中心 (C) 平面液面没有附加压力 （D）弯曲液面的附加压力指向曲率中心18 天空中的水滴大小不同，在其运动过程中，其变化趋势如何？（ B）(A)大水滴分散成小水滴，半径趋于相等 （B） 大水滴变大，小水滴变小（C）大小水滴的变化没有规律 （D） 小水滴凝聚成大水滴1

7、9 同一固体，大块颗粒和粉状颗粒，其溶解度哪个大（ B ）（A）大颗粒大 （B）粉状颗粒大 （C）一样大 （D） 无法比较20 若某液体可以在某固体上自动铺展，则铺展系数S必须（C ）（A）小于零 （B） 等于零 （C）大于等于零 （D）小于等于零21 水平仪中有一个椭球形的液泡，长短半轴分别为 0.8 和 0.3cm，已知水的表面张力为0.07197N·m-1液泡的附加压力为： ( B ) A18Pa B33Pa C48Pa D66Pa22 两液体A和B表面张力A=B，密度rA=2rB，一毛细管插入A中液面上升 2.0cm，插入B中液面上升多少？（假定两液体皆完全润湿管壁）( C

8、)A 1.0cm； B 2.0cm； C 4.0cm ； D 5.0cm。23 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。如用这个U型管装上水来测量压力，将引入的误差为( B )A 72Pa B 92Pa C 96Pa D 288Pa24. 对理想水平液面，其值为零的表面物理量是：( C ) A，正压力； B，表面张力； C，附加压力； D，表面能。25 一根毛细管插入水中，液面上升的高度为 h，当在水中加入少量的 NaCl,这时毛细管中液面的高度为( B )A等于 h； B 大于 h； C 小

9、于h； D无法确定。26 BET公式最主要用途之一是 （ D ）A 获得高温下的吸附机理 B 获得吸附等量线 C 获得吸附等压线 D 测定固体的比表面27 当表面活性物质加入溶剂后，产生的结果（A ）A dr/da<o,正吸附 B dr/da<o,负吸附 C dr/da>o , 正吸附 D dr/da>o, 负吸附28 多孔固体表面易吸附水蒸气，而不易吸附 O2、N2 主要原因是：( C ) A. 水蒸气分子量比 O2、N2 小 B. 水蒸气分子的极性比 O2、N2 要大 C. 水蒸气的凝聚温度比 O2、N2 高 D. 水蒸气在空气中含量比 O2、N2 要少29 用同一

10、支滴管分别滴取纯水与下列水的稀溶液，都是取得1 cm3，哪一种液体所需液滴数最少？( B ) A. 纯水 B. NaOH水溶液 C. 正丁醇水溶液 D. 苯磺酸钠水溶液30 同一液体其弯曲液面的蒸汽压为p1， 水平面的蒸汽压为p2, 在相同温度和外压下：（ D）A p1 < p2, B p1 > p2 C p1 = p2, D p1 < p2, 或者p1 > p2二、填空题  1. 植物的叶子一般是憎水性的, 所以在配制农药时常常要加_ ， 以增加药液对植物表面的润湿程度, 使药液能在植物叶子上铺展。  2. 液态汞的表面张力 g = 0.4636

11、N·m-1 + 8.32×10-3 N·m-1·K-1·T - 3.13×10-7 N·m-1·K-2·T2 在 400 K 时，汞的 （¶U/¶A）T, V = 。  3. 室温时，水在一根粗细均匀的玻璃毛细管中，将上升到高度 h，如将毛细管折断 至 h/2处，水将沿壁升至 _ 处，此时管中水面的曲率半径将 _ 。  4. 溶液中溶质活度增加表面张力下降则 _ 0，溶液中溶质活度增加表面张力增加则_ 0。 5. 小晶粒的熔点_大块固体熔点，小晶粒的溶解度_大块固体

12、溶解度。 6. 固体能为液体完全润湿时_，固体不为液体所润湿时_ 。 7 形成胶束的最低浓度称为_，表面活性物质的 HLB 值表示表面活性物质的_ 。 8. 当水中加入表面活性剂后，将发生 dr/dc_ 0, _吸附。 9 多孔硅胶有强的吸水性能，硅胶吸水后表面吉布斯自由能将 _ 化学吸附与物理吸附的本质差别在于_。10. 矿石浮选法的原理是根据表面活性剂的_。11 液体与固体之间的接触角是 _90°12 某液体中加入表面活性物质后，则该液体的表面张力将_。（变大，变小，不变）13 兰缪尔适用与 14 吸附理论主要用于描述 答案；（1）表面活性剂或称为润湿剂 （2）dU = TdS

13、- pdV + g dA (¶U/¶A)T, V = T (¶S/¶A)T, V + g = -T(¶g /¶T)A, V + g = 0.514 J·m-2（3）管端，变大。(4) > < (5) < > (6) （rs-grl-s）=rl-g; rs-g<rl-s (7) 临界胶束浓度;亲水性 (8) < 正 (9) 降低; 前者为化学键力，后者为分子间力(10) 润湿作用(11) <(12) 降低(13) 对单分子层的物理吸附还有化学吸附(14) 多相催化判断题 （1） 增溶系

14、统是热力学稳定系统，而乳状液或溶胶是热力学不稳定系统 （ ）（2） 增溶作用与真正的溶解作用一样，均使溶剂依数性有很大变化 （ ）（3） 溶液表面发生吸附后表面自由能增加 （ ）（4） 定温下表面张力不随浓度变化时，浓度增大，吸附量不变 （ ）（5） 饱和溶液的表面不会发生吸附现象 ( )（6） 在液面上某一小面积S周围表面对S有表面张力,则表面张力与液面垂直 （ ）（7） 微小晶体与普通晶体相比，其饱和蒸汽压要大 （ ）（8） 气体在固体表面发生吸附吉布斯自由能小于零 （ ）（9） 多孔硅胶的强烈吸水性能说明硅胶吸水后表面函数较高 （ ）（10） 对于物理吸附，其吸附速度较大，吸附热较小 （

15、 ）答案： 对，错，错，对，错，错，对，对，错，对四、计算题1.有一毛细管，其半径为0.60 mm，当它垂直插入水中，水面上升2.19 cm，设该毛细管的接触角为30°，水的密度是0.98 g·cm-3，求该温度下水的表面张力。解：液面是凹面，r < 0，p < 0，p' < p0p' + h(水) = p0 ，p = h(水) 2/r(毛) = hg (g 为重力加速度) 曲率半径与毛细管半径关系： rcos = r(毛) ，2cos/r(毛) = hg ， = hgr(毛)/2cos r(毛) = 0.60 mm = 6.0 ×

16、; 10-4 m ， = 0.98 g/cm3 = 980 kg·m-3， g = 9.8 m·s-2cos = cos30°= 0.866， h = 2.19cm = 2.19 × 10-2 m = 2.19 × 10-2 × 980 × 9.8 × 6.0 × 10-4/(2 × 0.866) = 7.286 × 10-3 N·m-12.水的比表面自由能与摄氏温度t 的关系式为：(× 10-3N·m-1)= 75.64 - 0.14t，若水的表面改变时

17、，总体积不变，试求10、p下，可逆地使水表面积增加5 cm2，必需做多少功？从外界吸收多少热？解：t = 10， = (75.64 - 0.14 × 10) × 10-3 = 74.24 × 10-3 N·m-1 W' = G = A = 74.24 × 10-3 × 5 × 10-4 = 3.71 × 10-5 J (环境做功为正) (/T)A,p = -0.14 × 10-3 N·m-1·K-1 Qr = TS = T-A(/T)A,p = 283 × 5 

18、15; 10-4 × 0.14 × 10-3 = 1.981 × 10-5 J3.乙醇的表面张力符合下列公式：( × 10-3N·m-1) = 72 - 0.5c + 0.2c2 ，c(mol·dm-3)为乙醇的浓度。试计算温度25 时：(1) 醇浓度为0.3、0.5 mol·dm-3 表面超量 ；(2) 求出饱和吸附量 ；(3) 算乙醇分子的截面积 。 解： = 72-0.5c +0.2 c2 ，(/c)A,p = ( -0.5 + 0.4 c) × 10-3(1) c = 0.3 M，1 = -c/RT·(/c)T,p = -0.3/(8.314 × 298) · (-0.5 + 0.4 × 0.3) × 10-3 = 4.6012 × 10-8 mol/m2c = 0.5 M，2 = -0.5/(8.314 × 298) · (-0.5 + 0.4 × 0.5) × 10-3 = 6.0543 × 10-8 mol/m2(2)由类似的 Langmuir 公式： = ·Kc/(1 + Kc)1/ = 1/ + 1/K·1