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

1、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(shí)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(shí)，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(shí)可逆地增大單位表面積時(shí)，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(gè)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

2、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。9在吉布斯吸附等溫式中，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(shí)，達(dá)到極大值。10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。11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：1下列敘述不正確的是：(A)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 ；(B)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 ；(C)比表面自由能與表

3、面張力量綱相同，單位不同 ；(D)比表面自由能單位為Jm2，表面張力單位為 Nm1時(shí)，兩者數(shù)值不同 。2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 ；(C)表面張力沿周邊與表面相切 ；(D)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 。3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。4一個(gè)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

4、：(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 。5純水的表面張力是指恒溫恒壓下水與哪類相接觸時(shí)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 。6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 。7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椋?A)Ga =

5、Gc Gc ；(C)Ga Gb 0 ；(B)HS 0 ；(C)SS 0 ；(D)Qr 0.5 ；(B)c 1.25 ；(D)c 1.25 。23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 。24在空間軌道站中，飄浮著一個(gè)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(shí)：(A)水不進(jìn)入毛細(xì)管 ；(B)水進(jìn)入毛細(xì)管并達(dá)到一定高度 ；(C)水進(jìn)入直到毛細(xì)管另一端 ；(D)水部分進(jìn)入并從另一端出來，形成兩端有水球 。25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

6、的壓力pb為：(A)pb = p0 ；(B)pb = p0 + gh ；(C)pb = p0-gh ；(D)pb = gh 。26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 。27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：(A)b管中水柱自動(dòng)升至h，若將水吸至高于h，去掉吸力，水面保持在h ；(B)c管中水柱自動(dòng)升至h 并向下滴水 ；(C)c管中

7、水柱自動(dòng)升至h ，不向下滴水 ；(D)d管中水面低于槽中水平面 。28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 。29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：(A)HLB值大，易形成W/O型 ；(B)HLB值小，易形成O/W型 ；(C)HLB值大，易形成O/W型 ；(D)HLB值小，不易形成W/O型 。30下列敘述不正確的是：(A)農(nóng)藥中加入潤濕劑可使(l-g)和(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(s-g)減小，水珠在其上不易鋪展；(C)泡沫浮選法中捕集劑極性

8、基吸附在礦石表面，非極性基向外被吸附在泡沫上；(D)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：(A)增溶作用使被溶物質(zhì)化學(xué)勢降低 ；(B)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) ；(C)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 ；(D)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O2、N2小 ；(B)水蒸氣分子的極性比O2、N2要大 ；(C)水蒸氣的凝聚溫度比O2、N2高；(D)水蒸氣在空氣中含量比O2、N2要少 。三、多選題：1某液

9、體在一定溫度下，由微小液滴聚集成大液滴時(shí)，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pr，在大玻璃燒杯中蒸氣壓為p0，彎曲液面附加壓力p。則下面正確關(guān)系是：(A)pr 0 ；(B)pr p0，p p0，p 0 ；(E)pr p0，p 0，(/c)T 大于零 ；(B)a 0 ；(C)a 0，b 0，(/lnc) T 小于零

10、 ；(E)a 0，(/c)T 大于零 。7溶有表面活性劑的水溶液，下列表述不正確的：(A)表面產(chǎn)生負(fù)吸附 ；(B)能形成膠束 ；(C)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 ；(E)表面濃度低于其本體濃度 。8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：(A)降低氣-液界面的張力 ；(B)能破壞不溶解的氣體產(chǎn)生的泡沫 ；(C)能產(chǎn)生有一定機(jī)械強(qiáng)度有彈性的液膜 ；(D)能增加局部氣-液界面的

11、張力 ；(E)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(dòng)(滑動(dòng))較難 ；(E)推動(dòng)(滑動(dòng))較易 。四、計(jì)算及證明題：1有一毛細(xì)管，其半徑為0.60 mm，當(dāng)它垂直插入水中，水面上升2.19 cm，設(shè)該毛細(xì)管的接觸角為30，水的密度是0.98 g第十二章表面現(xiàn)象練習(xí)題答案一、思考題答案：1錯(cuò)，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)。2對。由于溫度升高，分子運(yùn)動(dòng)加快，分子之間吸引力減弱，表面張力下降。3錯(cuò)，二者概念不同，一個(gè)標(biāo)量，一個(gè)是矢量，單位

12、也不同，但是兩者有聯(lián)系，量綱相同，數(shù)值大小相同。4對，恒溫、恒壓，G 0是自發(fā)過程。5錯(cuò)，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。6錯(cuò)，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。7錯(cuò)。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(cuò)誤的，也可以是物理吸附。8錯(cuò)。物理吸附吸附速度快，很容易達(dá)到平衡。9錯(cuò)，達(dá)到飽和吸附時(shí)，不一定達(dá)到飽和濃度。10錯(cuò)，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。11錯(cuò)，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：1. D； 2. A；3. D； 4. C； 5. B

13、； 6. A； 7. A；8. A； 9. C； 10.D；11.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

14、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(shí)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ls一種表面張力，c點(diǎn)存在gl一種界面張力。b點(diǎn)三相共存，有g(shù)l、ls、gs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(gè)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(shí)， 。11、附加壓力

15、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(gè)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(shí)毛細(xì)管中液面高度上升。17、。18、滴管滴

16、取液體時(shí)，外壓力相同，表面張力越大的，滴管向下滴液時(shí)，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(shí)，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(huì)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

17、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(gè)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/

18、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(shí)，表面積減小，但整個(gè)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

19、曲液面一定會(huì)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，pr p0。凹面，p0。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(shí)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(/c)T越負(fù)，越正。6、，發(fā)生正吸附，所以。又，表面張力是0的，則7、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、

20、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?dòng)較容易。四、計(jì)算及證明題答案：1解：液面是凹面，r 0，p 0，p p0 p + h(水) = p0 ，p = h(水) 2/r(毛) = hg (g 為重力加速度) 曲率半徑與毛細(xì)管半徑關(guān)系： rcos = r(毛) ，2cos/r(毛) = hg ， = hgr(毛)/2cos r(毛) = 0.60 mm = 6.0 104 m ， = 0.98 g/cm3 = 980 kgm3， g = 9.8 ms2cos = cos30= 0.866， h = 2.19cm = 2.19 102 m = 2.19 102 980 9.8 6.0 104/(2 0.866) = 7.286 103 Nm12解：t = 10， = (75.640.14 10) 103 = 74.24 103 Nm1 W = G = A = 74.24 10