界面化學(xué)-練習(xí)題集

1、將正丁醇（摩爾質(zhì)量 M0.074kgmol-1）蒸氣聚冷至 273K，發(fā)現(xiàn)其過(guò)飽和度約達(dá)到4時(shí)方能自行凝結(jié)為液滴，若 273K時(shí)正丁醇的表面張力 0.0261Nm-1，密度 1103kgm-3 ，試計(jì)算（a）在此過(guò)飽和度下所凝結(jié)成液滴的半徑 r ；（b）每一液滴中所含正丁醇的分子數(shù)。解: （a）過(guò)飽和度即為p/p0 ，根據(jù)開(kāi)爾文公式開(kāi)爾文公式的應(yīng)用開(kāi)爾文公式的應(yīng)用mg02 (l)2 ln()pVMRTpRR 用最大氣泡法測(cè)量液體表面張力的裝置如圖所示：將毛細(xì)管垂直地插入液體中，其深度為h 。由上端通入氣體，在毛細(xì)管下端呈小氣泡放出，小氣泡內(nèi)的最大壓力可由 U 型管壓力計(jì)測(cè)出。 已知 300K

2、時(shí)，某液體的密度1.6103kgm-3，毛細(xì)管的半徑 r0.001m ，毛細(xì)管插入液體中的深度 h0.01m ，小氣泡的最大表壓 p(最大)207Pa。問(wèn)該液體在 300k 時(shí)的表面張力為若干？特殊式（對(duì)球面）：特殊式（對(duì)球面）：s2RP一般式：一般式：)11(21sRRP解：當(dāng)毛細(xì)管中足夠細(xì)時(shí)，管下端出現(xiàn)的彎月形液面，可視為球面的一部，隨著小氣泡的變大，氣泡的曲率半徑將變小，當(dāng)氣泡的半徑等于毛細(xì)管的半徑時(shí)，液面曲率半徑最小。由拉普拉斯公式可知，小氣泡所承受的附加壓力，在數(shù)值上應(yīng)為氣泡內(nèi)外的壓力差。293 K 時(shí)，苯蒸氣凝結(jié)成霧，其液滴半徑為1m，求液滴界面內(nèi)外的壓力差，并計(jì)算液滴飽和蒸氣壓比

3、平面液體飽和蒸氣壓增加的百分率。已知293 K 時(shí)液體苯的密度為0.879 g cm3 ， 表面張力 = 28.9 103 N m1 。根據(jù)Young-Laplace方程：p(l) - p(g) = 2 /r = 2* 28.9 *103/1*10-6 = 57.8 Pa根據(jù)Kelvin方程：mg02 (l)2 ln()pVMRTpRR對(duì)于球形：對(duì)于球形：R = rln (pr0/p0) = 2.11*10-3pr0/p0 = 1.002(Pr0-p0)/p0 = 0.2% 解：先要明確1(2)和濃度c之間的關(guān)系。根據(jù)Gibbs吸附等溫式：需求d/dc d/dc = -0.50*10-6 +

4、0.40*10-9c = -0.30*10-6 N m2 mol-1可得： (1)2 = 6.1*10-8 mol m-2222)1(ddcRTc 由由表面熱力學(xué)基本公式表面熱力學(xué)基本公式： dG = -SdT + VdP + idni + dA恒溫恒壓下，恒物質(zhì)量：恒溫恒壓下，恒物質(zhì)量：dG = dA As = (V/4 r3/3)4 r2 = 3V/r將1 cm3的油分散到水中，形成油滴半徑為1 m的乳狀液，求所需的最小功。設(shè)油水之間界面張力為62103 N m1。BBBdddddnAPVTSG*延伸延伸：運(yùn)用全微分的性質(zhì)，可得：BB,)()(nPAnPTTAS可以求熵變，進(jìn)而求焓變等等對(duì)

5、于水-苯體系，實(shí)驗(yàn)中觀察到苯在水面上發(fā)生先迅速展開(kāi)，然后又自動(dòng)收縮的現(xiàn)象。請(qǐng)說(shuō)明原因。已知： 20下純水的界面張力為72.2mN/M， 苯的界面張力為28.9mN/m, 兩液體互相飽和后水的表面張力降低到 62.2 mN/m，水-苯液-液界面張力為35.0mN/m對(duì)于苯在水面上的鋪展過(guò)程 起始鋪展系數(shù) S = 72.8-(28.9+35.0) = 8.0 0 ，可以自動(dòng)鋪展 飽和后鋪展系數(shù) S= 62.2-(28.8+35.0) = -1.6 0 不能鋪展將24cm3 0.02mol dm3 的KCl 溶液和100 cm3 0.005 mol dm3 的AgNO3 溶液混合以制備AgCl 溶膠

6、。試指出膠體顆粒的電荷符號(hào)。解：KCl： (24103 0.02) mol = 0.48103 mol AgNO3 ： (100103 0.005) mol = 0.5103 mol AgNO3 過(guò)量，故AgCl 膠粒帶正電。濃度均為0.01 mol dm3 的聚電解質(zhì)NaP 和NaCl 分別置于半透膜的兩邊，當(dāng)建立唐南平衡后，試求：(1) 有多少分率的NaCl 擴(kuò)散到另一邊。(2) 膜兩邊的溶液中各種離子的濃度是多少。x/c2 = 0.33內(nèi)側(cè)： P- = 0.01 mol dm3 Cl = x = 0.0033 mol dm3 Na = 0.01 + x = 0.0133 mol dm3

7、外側(cè)： Cl = 0.01- x = 0.0067 mol dm3 Na = 0.01- x = 0.0067 mol dm3 復(fù)習(xí)： 聚電解質(zhì)的滲透壓-Donnan 平衡天然的生物聚合體大多是聚電解質(zhì)P- (c1) Cl- (c2)Na+ (zc1) Na+ (c2)P- (c1) Cl- (c2-x)Na+ (zc1+x) Na+ (c2-x)Cl- (x) 內(nèi) （膜） 外滲透平衡時(shí) 內(nèi)外外內(nèi)外內(nèi)ClClNaNaNaClNaClaaaaaa 2 2122czccxNazP = zNa+ + Pz-)410001(22yMczMRTcc： 蛋白質(zhì)濃度 g ml-1M: 蛋白質(zhì)分子量y： 膜內(nèi)

8、Na+的濃度22 2211 21112112122(2)22zccczcc zcczcRTRTzcczcc= )( RTcc外內(nèi)進(jìn)一步求滲透壓？進(jìn)一步求滲透壓？某溶膠中膠粒的平均直徑為4.2 nm。設(shè)溶膠的粘度與純水的相同，試用斯托克斯愛(ài)因斯坦方程計(jì)算25時(shí)的擴(kuò)散系數(shù)。已知25時(shí)純水的粘度為0.8904103 Pa s 61 rLRTDD = 1.17 * 10-10 m2 s-14g 活性炭加入2L 1.0g/L的染料溶液中，使得溶液的染料濃度降至 0.60g/L。進(jìn)一步加入4g活性炭又使染料濃度降至0.4 g/L。假若此吸附遵循 Langmuir等溫線，必須加入多少克活性炭才能使染料濃度降至0.2g/L?改寫(xiě)：改寫(xiě)：llmbCbC1已知兩組 和平衡濃度Cl，可求得m 和b注意：要折算到每克吸附劑思考：如果服從Freundlich等溫線，能否計(jì)算？其它重點(diǎn)：1. 一些重要實(shí)驗(yàn)方法：表面張力測(cè)量，接觸角測(cè)量，膠體粒子大小及分布測(cè)定等2. 表面活性劑的效用及原理：