物理化學(xué)表面現(xiàn)象練習(xí)題(含答案及詳細(xì)講解)

物理化學(xué)表面現(xiàn)象練習(xí)題一、判斷題：1．只有在比表面很大時才能明顯地看到表面現(xiàn)象,所以系統(tǒng)表面增大是表面張力產(chǎn)生的原因.2．對大多數(shù)系統(tǒng)來講，當(dāng)溫度升高時，表面張力下降.3．比表面吉布斯函數(shù)是指恒溫、恒壓下，當(dāng)組成不變時可逆地增大單位表面積時，系統(tǒng)所增加的吉布斯函數(shù)，表面張力則是指表面單位長度上存在的使表面張緊的力。所以比表面吉布斯函數(shù)與表面張力是兩個毫無聯(lián)系的概念。4．恒溫、恒壓下，凡能使系統(tǒng)表面吉布斯函數(shù)降低的過程都是自發(fā)過程。5．過飽和蒸氣之所以可能存在，是因新生成的微小液滴具有很低的表面吉布斯自由能。6．液體在毛細(xì)管內(nèi)上升或下降決定于該液體的表面張力的大小。7．單分子層吸附只能是化學(xué)吸附，多分子層吸附只能是物理吸附。8．產(chǎn)生物理吸附的力是范德華力，作用較弱,因而吸附速度慢，不易達(dá)到平衡..在吉布斯吸附等溫式中，r為溶質(zhì)的吸附量，它隨溶質(zhì)（表面活性物質(zhì)）的加入量的增加而增加,并且當(dāng)溶質(zhì)達(dá)飽和時，r達(dá)到極大值。..由于溶質(zhì)在溶液的表面產(chǎn)生吸附，所以溶質(zhì)在溶液表面的濃度大于它在溶液內(nèi)部的濃度。.表面活性物質(zhì)是指那些加入到溶液中，可以降低溶液表面張力的物質(zhì)。二、單選題:.下列敘述不正確的是：比表面自由能的物理意義是，在定溫定壓下，可逆地增加單位表面積引起系統(tǒng)吉布斯自由能的增量；表面張力的物理意義是，在相表面的切面上，垂直作用于表面上任意單位長度切線的表面緊縮力；比表面自由能與表面張力量綱相同,單位不同；比表面自由能單位為J-m-2,表面張力單位為N?m-1時,兩者數(shù)值不同..在液面上，某一小面積S周圍表面對S有表面張力，下列敘述不正確的是：（A） 表面張力與液面垂直;（B）表面張力與S的周邊垂直；表面張力沿周邊與表面相切；表面張力的合力在凸液面指向液體內(nèi)部（曲面球心）,在凹液面指向液體外部。.同一體系，比表面自由能和表面張力都用。表示,它們：（A） 物理意義相同,數(shù)值相同； （B） 量綱和單位完全相同；（C） 物理意義相同,單位不同； （D） 物理意義不同,單位不同..一個玻璃毛細(xì)管分別插入25℃和75℃的水中,則毛細(xì)管中的水在兩不同溫度水中上升的高度：（A） 相同； （B） 無法確定;（C） 25℃水中高于75℃ 水中； （D） 75℃水中高于25℃水中 。.純水的表面張力是指恒溫恒壓下水與哪類相接觸時的界面張力：（A） 飽和水蒸氣； （B） 飽和了水蒸氣的空氣;（C） 空氣； （D） 含有水蒸氣的空氣..水的相圖中s、l、g分別表示固、液、氣三態(tài)，a、b、c、d是四種不同的狀態(tài),則在這四種狀態(tài)中沒有界面張力、只有一種界面張力、有兩種以上界面張力的狀態(tài)依次是：（A）d、a、b； （B） d、a、c;（C） a、c、b； （D）b、d、c..某溫度壓力下,有大小相同的水滴、水泡和氣泡,其氣相部分組成相同,見圖。它們?nèi)弑砻孀杂赡艽笮?TOC\o"1-5"\h\zG = G 〈 Gb ；Ga = Gbc 〉 G ；Ga < Gb 〈 Gc ；G=Gab=G。c.已知好℃時水~空氣的界面張力為7。27X10-2N-m-i,當(dāng)在20℃和pe下可逆地增加水的表面積4cm2,則系統(tǒng)的AG為：(A)2。91X10-5J； (B) 2。91X10-1J；(C)—2.91X10－5J； (D)—2.91X10－1J。.對處于平衡狀態(tài)的液體,下列敘述不正確的是:凸液面內(nèi)部分子所受壓力大于外部壓力；凹液面內(nèi)部分子所受壓力小于外部壓力；水平液面內(nèi)部分子所受壓力大于外部壓力 ；水平液面內(nèi)部分子所受壓力等于外部壓力 。.當(dāng)液體的表面積增大時,那么不正確的是:(A)AGS>0； (B) AHS〉0；(C) ASs〉0； (D)Q<0o.彎曲液面下的附加壓力與表面張力的聯(lián)系與區(qū)別在于：產(chǎn)生的原因與方向相同,而大小不同；作用點(diǎn)相同,而方向和大小不同；產(chǎn)生的原因相同,而方向不同；作用點(diǎn)相同,而產(chǎn)生的原因不同..在一個密閉的容器中,有大小不同的兩個水珠,長期放置后,會發(fā)生：大水珠變大,小水珠變小;大水珠變大,小水珠變大 ；大水珠變小,小水珠變大 ；大水珠、小水珠均變小o.開爾文方程RTln(P/P0)=2Y?M/(P?r)不能應(yīng)用下列哪個體系：空氣中分散有r=10-5cm的水珠體系；水中分散有r=10-6cm的油滴體系；水中分散有r=10-5cm的微晶體系；水中分散有r=10-8cm的氣泡體系。.微小固體顆粒在水中的溶解度應(yīng):(A) 與顆粒大小成正比； (B)與顆粒大小無關(guān);(C) 隨表面張力增大而增大； (D) 與固體密度成正比o.下列摩爾濃度相同的各物質(zhì)的稀水溶液中,哪一種溶液的表面發(fā)生負(fù)吸附：(A) 硫酸; (B) 己酸；(C) 硬脂酸； (D) 苯甲酸o.一根毛細(xì)管插入水中，液面上升的高度為h,當(dāng)在水中加入少量的NaCl,這時毛細(xì)管中液面的高度為:(A)等于h；(B)大于h； (C)小于h； (D) 無法確定。.某溶液表面張力。與溶質(zhì)濃度c的關(guān)系式：Q0—。=A+Blnc,式中Q0為純?nèi)艿谋砻鎻埩?A、B為常數(shù)。則表面超量為：(A)r=c/RT(do/dc)T； (B)r=B/RT；(C)r=-B/RT； (D)r=Bc/RT。18.用同一支滴管分別滴取純水與下列物質(zhì)的水稀溶液，都是取得1cm3,哪一種液體所需液滴數(shù)最少？(A)純水； (B)NaOH水溶液；(C) 正丁醇水溶液； (D) 苯磺酸鈉水溶液o.涉及溶液表面吸附的說法中正確的是：溶液表面發(fā)生吸附后表面自由能增加;溶液的表面張力一定小于溶劑的表面張力;定溫下，表面張力不隨濃度變化時，濃度增大，吸附量不變 ;飽和溶液的表面不會發(fā)生吸附現(xiàn)象。.某溫度時，對十二烷基苯磺酸鈉的Y?c曲線如圖所示，由圖說明烴基為直鏈時比帶有支鏈時表面活性劑的：效率高，有效值??；效率低，有效值大；效率高，有效值大；效率低，有效值小。.隨著溶質(zhì)的濃度增大,水溶液表面張力降低，其是原因?yàn)椋喝苜|(zhì)分子與水分子的親和力小于水分子之間的親和力;溶質(zhì)分子與水分子的親和力大于水分子之間的親和力；溶質(zhì)分子之間的親和力小于水分子之間的親和力；溶質(zhì)分子之間的親和力大于水分子之間的親和力。22.25℃時，乙醇水溶液的表面張力與濃度的關(guān)系為：o(N?m-i)=0.072-5X10-4C(mol?dm-3)+2X10-4C2(mol?dm-3).若要使表面吸附為正吸附，則要求濃度c(mol-dm-3)應(yīng)該：(A)c>0。5； (B)c〈0.5;(C)c>1.25； (D)c〈1.25..膠束的出現(xiàn)標(biāo)志著表面活性劑的：(A) 表面活性劑降低表面張力的能力下降； (B) 溶解已達(dá)到飽和；(C) 分子間作用超過它與溶劑的作用； (D) 分子遠(yuǎn)未排滿溶液表面。.在空間軌道站中,飄浮著一個足夠大的水滴，當(dāng)用一內(nèi)壁干凈，外壁油污的毛細(xì)管接觸水滴時：水不進(jìn)入毛細(xì)管；水進(jìn)入毛細(xì)管并達(dá)到一定高度 ；水進(jìn)入直到毛細(xì)管另一端；水部分進(jìn)入并從另一端出來,形成兩端有水球。.如圖所示，一支玻璃毛細(xì)管插入水中,有一段水柱，水柱內(nèi)b處的壓力Pb為：(A) Pb=P0； (B)Pb=P0+Pgh；(C)Pb=P0—Pgh; (D) Pb=Pgh。.水對玻璃潤濕，汞對玻璃不潤濕，將一玻璃毛細(xì)管分別插入水和汞中,下列敘述不正確的是：(A)管內(nèi)水面為凹球面; (B) 管內(nèi)汞面為凸球面；(C)管內(nèi)水面高于管外水面; (D) 管內(nèi)汞面與管外汞面一致。.如圖所示,a、b、c為內(nèi)徑相同的玻璃毛細(xì)管。a中水柱升高至h,b中間有擴(kuò)大部分，d為內(nèi)徑相同的石蠟毛細(xì)管(水不潤濕石蠟)，則下列敘述不正確的是：b管中水柱自動升至h’，若將水吸至高于h,去掉吸力,水面保持在h；c管中水柱自動升至h”并向下滴水；c管中水柱自動升至h”，不向下滴水；d管中水面低于槽中水平面。.礦石浮游選礦法的原理是根據(jù)表面活性劑的：(A) 乳化作用； (B)增溶作用;(C) 去污作用; (D)潤濕作用。.有機(jī)液體與水形成W/O型還是O/W型乳狀液與乳化劑的HLB值有關(guān)，一般是：HLB值大，易形成W/O型；HLB值小，易形成O/W型；HLB值大，易形成O/W型；HLB值小，不易形成川/0型.30．下列敘述不正確的是：農(nóng)藥中加入潤濕劑可使Q(l-g)和Q(l-s)減小,藥液在植物表面易于鋪展;(B)防水布上涂表面活性劑使Q(s—g)減小，水珠在其上不易鋪展；泡沫浮選法中捕集劑極性基吸附在礦石表面，非極性基向外被吸附在泡沫上；起泡劑的主要作用是增大液體表面張力.31．對于增溶作用，下列敘述不正確的是：增溶作用使被溶物質(zhì)化學(xué)勢降低；增溶系統(tǒng)是熱力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)，而乳狀液或溶膠是熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)；增溶作用與真正的溶解作用一樣，均使溶劑依數(shù)性有很大變化；增溶作用發(fā)生在有大量膠束形成的離子型表面活性劑溶液中。32．多孔固體表面易吸附水蒸氣，而不易吸附氧氣、氮?dú)?，主要原因是?A)水蒸氣分子量比0、N小；⑻水蒸氣分子的極性2比02、N2要大；水蒸氣的凝聚溫度比0、N高；水蒸氣在空氣中含量比0、、N要少。三、多選題: 221．某液體在一定溫度下,由微小液滴聚集成大液滴時，該體系發(fā)生了：(A)表面自由能降低； (B) 表面積增大; (C)蒸氣壓降低；(D) 體積增大; (E)表面張力升高.2．彎曲液面所產(chǎn)生的附加壓力：(A)一定等于零； (B) 一定不等于零； (C) 一定大于零；(D) 一定小于零； (E) 可正，可負(fù)，可不等于零.3.能潤濕玻璃毛細(xì)管的液體，在一定溫度下，若在管內(nèi)蒸氣壓為P，在大玻璃燒杯中蒸氣壓為P0，彎曲液面附加壓力Ap.則下面正確關(guān)系是： r(A) pr°〈P0,Ap>0； (B) pr<p0,Ap〈0；(C)pr=p0，Ap=0； (D) pr〉p0，Ap〉0；(E)p〉p0，Ap〈0。4.過飽和溶液所以能茁成，其因?yàn)槭牵?A)它是熱力學(xué)穩(wěn)定體系； (B) 大顆粒溶解度較大；(C)它的分散程度低； (D) 微小顆粒的化學(xué)勢較大；(E) 小顆粒溶解度較大。.表面活性劑的效率愈高,則溶液表面過剩吸附量對溶液濃度的比值(r/c)：(A)大于零，愈正； (B) 小于零，愈負(fù)；(C) 與溫度關(guān)系愈小; (D)與表面活性劑濃度關(guān)系愈??；(E)表面張力隨濃度變化率愈負(fù)。.若測得某溶液表面張力。與濃度C關(guān)系為：。=a+blnc(一定溫度下，a、b均為常數(shù))。當(dāng)發(fā)生正吸附時：(A)a〉0,(do/dc)T大于零； (B)a〈0,b>0；(C)a〉0,b〈0；T (D)a>0,(do/dlnc)T小于零；(E)a<0,(do/dc)大于零。 ,.溶有表面活性劑的水溶液，T下列表述不正確的：表面產(chǎn)生負(fù)吸附； (B)能形成膠束；它能在表面定向排列降低表面能; (D) 使溶液的表面張力顯著降低；表面濃度低于其本體濃度。.將一玻璃毛細(xì)管插入水銀槽中,則毛細(xì)管中水銀面：(A)比槽中水銀面高; (B) 比槽中水銀面低；(C)與槽中水銀面一樣高； (D) 管內(nèi)水銀面為凹面；(E) 管內(nèi)水銀面為凸面.9.對于一般液體,下列泡沫的起泡劑的作用描述不正確的是:降低氣—液界面的張力;能破壞不溶解的氣體產(chǎn)生的泡沫；能產(chǎn)生有一定機(jī)械強(qiáng)度有彈性的液膜；能增加局部氣-液界面的張力；有適當(dāng)?shù)谋砻嬲扯?以免膜中液體流走。10．當(dāng)在兩玻璃板間放一滴水后，比不放水前這兩塊玻璃：(A)容易分開； (B)分開困難； (C)與不放水差不多；(D)推動(滑動)較難； (E)推動(滑動)較易。四、計(jì)算及證明題：.有一毛細(xì)管，其半徑為0。60mm,當(dāng)它垂直插入水中，水面上升2。19cm,設(shè)該毛細(xì)管的接觸角為30°,水的密度是0。98g第十二章表面現(xiàn)象練習(xí)題答案一、思考題答案：.錯,表面張力產(chǎn)生的原因是表面層的分子與內(nèi)部的分子受力情況不一樣,與表面增大無關(guān)..對。由于溫度升高,分子運(yùn)動加快,分子之間吸引力減弱,表面張力下降。.錯,二者概念不同,一個標(biāo)量,一個是矢量,單位也不同,但是兩者有聯(lián)系,量綱相同,數(shù)值大小相同。.對，恒溫、恒壓，AG〈0是自發(fā)過程..錯,新生成的微小液滴有很大的比表面積,因而有很高的表面吉布斯自由能。.錯,液體在毛細(xì)管內(nèi)上升或下降決定于液體能否潤濕毛細(xì)管壁。.錯。多分子層吸附只能是物理吸附是對的,單分子層吸附只能是化學(xué)吸附是錯誤的,也可以是物理吸附。.錯。物理吸附吸附速度快,很容易達(dá)到平衡..錯,達(dá)到飽和吸附時,不一定達(dá)到飽和濃度..錯,溶質(zhì)在表面層的濃度也可以低于它在內(nèi)部的濃度,例如負(fù)吸附。.錯,能夠顯著降低溶液表面張力的物質(zhì)才稱為表面活性物質(zhì),具有雙親基團(tuán)結(jié)構(gòu)。二、單選題答案：.D；2.A； 3。D；4.C；5。 B；6.A;7。 A；8。A;9。C； 10.D；.C;12.A； 13.D；14.C;15。A； 16.B；17.B； 18。B；19.C;20.A；21。A；22.D； 23.A；24.C；25。A;26。D；27.B； 28。D；29.C；30.D；31。C;32。C。說明:1、比表面自由能與表面張力量綱相同，單位不同，數(shù)值相同。選(D).2、表面張力的方向在液面的切面上,指向液面收縮的方向，不是與液面垂直。選(A)3、比表面自由能和表面張力的物理意義不同,量綱相同單位不同；前者是標(biāo)量,后者是矢量.4、,毛細(xì)管中的水上升的高度與表面張力成正比.而表面張力受溫度影響,溫度升高，表面張力減少，75℃水的表面張力小于25℃水。選(C)。5、嚴(yán)格來說,純水的表面張力是指液態(tài)水與水蒸氣共存時的界面張力,而實(shí)際中通常是指液態(tài)水與飽和了水蒸氣的空氣界面張力.6、d點(diǎn)在臨界狀態(tài)以上，氣液成為一相，沒有相界面張力。a點(diǎn)存在l—s一種表面張力，c點(diǎn)存在g—l一種界面張力。b點(diǎn)三相共存，有g(shù)—l、l—s、g—s三種界面張力。7、表面自由能大小與比表面自由能和表面積有關(guān),在比表面自由能(表面張力)一樣條件下,與表面積成正比。由于氣水泡有前后兩個表面,它的表面積最大。8、9、水平液面不產(chǎn)生附加壓力,水平液面內(nèi)部分子所受壓力等于外部壓力。10、表面積增大時，，。11、附加壓力與表面張力產(chǎn)生的原因相同，都有分子之間作用力引起的,但兩者的作用點(diǎn)不同，方向不同，大小不同。12、水珠半徑越小，飽和蒸氣壓越大,氣體化學(xué)勢也越大。在一個密閉的容器的上方水的蒸氣壓，對于小水珠沒有達(dá)到飽和，還要?dú)饣?，而對于大水珠已?jīng)達(dá)到飽和，蒸氣要凝聚,因此大水珠變大,小水珠變小。13、開爾文方程適用于小液珠或小晶體，是凸面粒子，不適用水中小氣泡（凹面）。14、，溶解度反比于顆粒半徑和固體密度，正比于表面張力，隨表面張力增大,溶解度也增大.15、非表面活性物質(zhì),無機(jī)物硫酸水溶液的表面發(fā)生負(fù)吸附。16、加入的NaCl,是非表面活性物質(zhì)，表面張力增加，這時毛細(xì)管中液面高度上升。17、.18、滴管滴取液體時，外壓力相同,表面張力越大的，滴管向下滴液時，液滴就大,即半徑R越大，滴1cm3液所需也滴數(shù)少。19、溶液表面發(fā)生吸附后表面自由能降低而不是增加；溶液的表面張力可以大于溶劑的表面張力；定溫下，表面張力不隨濃度變化時，說明已經(jīng)達(dá)到飽和吸附,濃度再增大，吸附量也不變是正確的;飽和溶液的表面會發(fā)生吸附。20、直鏈烴基，只需要少量就可以使表面張力降低到極小。所以直鏈的效率高,有效值小。21、水溶液表面張力降低,說明溶質(zhì)是表面活性物質(zhì)，是有機(jī)物類的兩親分子，因此溶質(zhì)分子與水分子的親和力小于水分子之間的親和力.22、,，。23、膠束出現(xiàn)說明溶液表面吸附已經(jīng)達(dá)到飽和，溶液的表面已經(jīng)鋪滿單分子層.表面活性劑降低表面張力的能力下降，表面活性劑不能再很快降低表面張力降。24、由于水能潤濕毛細(xì)管，接觸角小于90°，水滴進(jìn)入毛細(xì)管.又因?yàn)樵诳臻g軌道站，沒有重力與附加壓力平衡，水滴一直進(jìn)入毛細(xì)管，直到另一端。25、在同一個水平面上，壓力相等，pb=p0;b點(diǎn)液柱產(chǎn)生的靜壓強(qiáng)與凹面的附加壓強(qiáng)對消了。26、汞不能潤濕毛細(xì)管，在管內(nèi)形成凸面,管內(nèi)汞面比管外汞面低。27、水潤濕毛細(xì)管，毛細(xì)管只能形成凹液面。在c管的上頭末端，水仍然是凹面，不可能形成凸面相下滴水。28、浮游選礦法的原理是根據(jù)表面活性劑的潤濕作用，表面活性劑把礦石小粒子包圍起來,起泡后浮起來.29、HLB值大，親水性強(qiáng)，容易形成水包油型（O/W）的乳狀液。30、起泡劑的作用是減小液體表面張力，而不是增大液體表面張力。31、增溶是溶物質(zhì)進(jìn)入膠束內(nèi)部或吸附在膠束表面上，溶質(zhì)是“整團(tuán)”溶解的,游離在溶劑中的溶質(zhì)濃度并沒有改變多少,因此溶劑的依數(shù)性變化很小。32、水蒸氣的凝聚溫度比O2、N2高,在相同溫度下，水蒸氣的飽和蒸氣壓較高，容易被吸附,吸附量大。三、多選題答案：1。AC； 2。BE； 3.B; 4。DE； 5。AE；6。CD; 7.AE； 8。BE； 9.BD； 10.BE。說明:1、液滴聚集成大液滴時,表面積減小,但整個體系的體積不變,表面自由能降低。半徑變大，由Kelvin方程，蒸氣壓變小。溫度不變，表面張力也不變。2、彎曲液面一定會產(chǎn)生附加壓力，附加壓力一定等于零，凸面附加壓力是正的，凹面附加壓力是負(fù)的。3、毛細(xì)管內(nèi)，形成凹液面，則曲率半徑越小，蒸氣壓也越小,P<p°.凹面，Ap<0.4、過飽和是亞穩(wěn)態(tài)，熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，因?yàn)槲⑿☆w粒的飽和蒸氣壓大,相應(yīng)化學(xué)勢大于大顆粒,同時小顆粒的溶解度又高.導(dǎo)致微小顆粒難以從飽和溶液中析出，從而形成了過飽和溶液。5、表面活性劑效率越高，很小的濃度就很快降低溶液的表面張力，即(db/dc)T越負(fù)，，越正。6、，,發(fā)生正吸附，，所以。又，表面張力。是>0的，貝U7、溶有表面活性劑的水溶液,表面產(chǎn)生正吸附.表面層濃度高于其本體濃度.8、汞不能潤濕玻璃毛細(xì)管，在管內(nèi)形成凸面，并且比槽內(nèi)水銀面低.9、起泡劑的作用是降低氣－液界面的張力，能產(chǎn)生有一定機(jī)械強(qiáng)度有彈性的液膜，增加表面粘度，以免膜中液體流走，它不是破壞不溶解的氣體產(chǎn)生的泡沫，也和能增加氣－液界面的張力。10、在兩玻璃板間放一滴水，水在板間形成凹液面，使液體內(nèi)部壓力小于液面壓力。相當(dāng)于大氣壓將兩玻璃板壓緊，所以分開困難.但因?yàn)楦郊訅毫Ψ较蚱叫杏诓ＡО?，所以動較容易。四、計(jì)算及證明題答案：.解：液面是凹面，r<0,Ap<0,p'<p0p'+h(水)=p0,Ap=h(水)2o/r(毛)=hPg(g為重力加速度)曲率半徑與毛細(xì)管半徑關(guān)系：rcos。=r(毛)，2ocos0/r(毛)=hPg,。=hPgr(毛)/2cos。r(毛)=0。60mm=6.0X10-4m,P=0.98g/cm3=980kg?m-3,g=9.8m?s-2cos0=cos30°=0。866,h=2.19cm=2。19X10-2m???。=2.19X10-2X980X9.8X6。0X10-4/(2X0.866)=7。286X10-3N?m-12.解：t=10℃,。=(75.64-0。14