1、物理化学表面现象练习题含答案及详细讲解物理化学表面现象练习题一、判断题：1只有在比表面很大时才能明显地看到表面现象，所以系统表面增大是表面张力产生的原因。2对大多数系统来讲，当温度升高时，表面张力下降。3比表面吉布斯函数是指恒温、恒压下，当组成不变时可逆地增大单位表面积时，系统所增加的吉布斯函数，表面张力则是指表面单位长度上存在的使表面张紧的力。所以比表面吉布斯函数与表面张力是两个毫无联系的概念。4恒温、恒压下，凡能使系统表面吉布斯函数降低的过程都是自发过程。5过饱和蒸气之所以可能存在，是因新生成的微小液滴具有很低的表面吉布斯自由能。6液体在毛细管内上升或下降决定于该液体的表面张力的大小。7单
2、分子层吸附只能是化学吸附，多分子层吸附只能是物理吸附。8产生物理吸附的力是范德华力，作用较弱，因而吸附速度慢，不易达到平衡。9在吉布斯吸附等温式中，为溶质的吸附量，它随溶质(表面活性物质)的加入量的增加而增加，并且当溶质达饱和时，达到极大值。10由于溶质在溶液的表面产生吸附，所以溶质在溶液表面的浓度大于它在溶液内部的浓度。11表面活性物质是指那些加入到溶液中，可以降低溶液表面张力的物质。二、 单选题：1下列叙述不正确的是：(A) 比表面自由能的物理意义是，在定温定压下，可逆地增加单位表面积引起系统吉布斯自由能的增量 ；(B) 表面张力的物理意义是，在相表面的切面上，垂直作用于表面上任意单位长度
3、切线的表面紧缩力 ；(C) 比表面自由能与表面张力量纲相同，单位不同 ；(D) 比表面自由能单位为Jm2，表面张力单位为 Nm1时，两者数值不同 。2在液面上，某一小面积S周围表面对S有表面张力，下列叙述不正确的是：(A) 表面张力与液面垂直 ； (B) 表面张力与S的周边垂直 ；(C) 表面张力沿周边与表面相切 ；(D) 表面张力的合力在凸液面指向液体内部(曲面球心)，在凹液面指向液体外部 。3同一体系，比表面自由能和表面张力都用表示，它们：(A) 物理意义相同，数值相同 ； (B) 量纲和单位完全相同 ；(C) 物理意义相同，单位不同 ； (D) 物理意义不同，单位不同。4一个玻璃毛细管分
4、别插入25 和75 的水中，则毛细管中的水在两不同温度水中上升的高度：(A) 相同 ； (B) 无法确定 ；(C) 25 水中高于75 水中 ； (D) 75 水中高于25 水中 。5纯水的表面张力是指恒温恒压下水与哪类相接触时的界面张力：(A) 饱和水蒸气 ； (B) 饱和了水蒸气的空气 ；(C) 空气 ； (D) 含有水蒸气的空气 。6水的相图中s、l、g分别表示固、液、气三态，a、b、c、d是四种不同的状态，则在这四种状态中没有界面张力、只有一种界面张力、有两种以上界面张力的状态依次是：(A) d、a、b ； (B) d、a、c ；(C) a、c、b ； (D) b、d、c 。7某温度压
5、力下，有大小相同的水滴、水泡和气泡，其气相部分组成相同，见图。它们三者表面自由能大小为：(A) Ga = 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胶束的出现标志着表面活性剂的： (A) 表面活性剂降低表面张力的能力下降 ； (B) 溶解已达到饱和 ；(C) 分子间作用超过它与溶剂的作用 ； (D) 分子远未排满溶液表面 。24在空间轨道站中，飘浮着一个足够大的水滴，当用一内壁干净，外壁油污的毛细管接触水滴时：(A) 水不进入毛细管 ；(B) 水进入毛细管并达到一定高度
6、；(C) 水进入直到毛细管另一端 ；(D) 水部分进入并从另一端出来，形成两端有水球 。25如图所示，一支玻璃毛细管插入水中，有一段水柱，水柱内b处的压力pb为：(A) pb = p0 ； (B) pb = p0 + gh ；(C) pb = p0-gh ； (D) pb = gh 。26水对玻璃润湿，汞对玻璃不润湿，将一玻璃毛细管分别插入水和汞中，下列叙述不正确的是：(A) 管内水面为凹球面 ； (B) 管内汞面为凸球面 ；(C) 管内水面高于管外水面 ； (D) 管内汞面与管外汞面一致 。27如图所示，a、b、c为内径相同的玻璃毛细管。a中水柱升高至h，b中间有扩大部分，d为内径相同的石蜡
7、毛细管(水不润湿石蜡)，则下列叙述不正确的是：(A) b管中水柱自动升至h，若将水吸至高于h，去掉吸力，水面保持在h ；(B) c管中水柱自动升至h 并向下滴水 ；(C) c管中水柱自动升至h ，不向下滴水 ；(D) d管中水面低于槽中水平面 。28矿石浮游选矿法的原理是根据表面活性剂的：(A) 乳化作用 ； (B) 增溶作用 ；(C) 去污作用 ； (D) 润湿作用 。29有机液体与水形成W/O型还是O/W型乳状液与乳化剂的HLB值有关，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
8、/O型 。30下列叙述不正确的是：(A) 农药中加入润湿剂可使(l-g)和(l-s)减小，药液在植物表面易于铺展；(B) 防水布上涂表面活性剂使(s-g)减小，水珠在其上不易铺展；(C) 泡沫浮选法中捕集剂极性基吸附在矿石表面，非极性基向外被吸附在泡沫上；(D) 起泡剂的主要作用是增大液体表面张力。31对于增溶作用，下列叙述不正确的是：(A) 增溶作用使被溶物质化学势降低 ；(B) 增溶系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 ；(C) 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 ；(D) 增溶作用发生在有大量胶束形成的离子型表面活性剂溶液中 。32多孔固体表面易吸附
9、水蒸气，而不易吸附氧气、氮气，主要原因是：(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 。三、多选题：1某液体在一定温度下，由微小液滴聚集成大液滴时，该体系发生了：(A) 表面自由能降低 ； (B) 表面积增大 ； (C) 蒸气压降低 ；(D) 体积增大 ； (E) 表面张力升高 。2弯曲液面所产生的附加压力：(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，可负，可不等于零 。3能润湿玻璃毛细管的液体, 在一定
10、温度下, 若在管内蒸气压为pr，在大玻璃烧杯中蒸气压为p0，弯曲液面附加压力p。则下面正确关系是：(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 ；(E) a 0，(/c)T 大于零 。7溶有表面活性剂的水溶液，下列表述不正确的：(A) 表面产生负吸附 ； (B) 能形成胶束 ；(C) 它能在表面定向排列降低表面能 ； (D) 使溶液的表面张力显著降低 ；(E) 表面浓度低于其本体浓度 。8将一玻璃毛细管插入水银槽中，则毛细管中水银面：(A) 比槽中水银面高
11、； (B) 比槽中水银面低 ； (C) 与槽中水银面一样高 ； (D) 管内水银面为凹面 ； (E) 管内水银面为凸面 。9对于一般液体，下列泡沫的起泡剂的作用描述不正确的是：(A) 降低气-液界面的张力 ； (B) 能破坏不溶解的气体产生的泡沫 ；(C) 能产生有一定机械强度有弹性的液膜 ；(D) 能增加局部气-液界面的张力 ； (E) 有适当的表面粘度,以免膜中液体流走 。10当在两玻璃板间放一滴水后，比不放水前这两块玻璃：(A) 容易分开 ； (B) 分开困难 ； (C) 与不放水差不多 ；(D) 推动(滑动)较难 ； (E) 推动(滑动)较易 。四、计算及证明题：1有一毛细管，其半径为
12、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第十二章 表面现象练习题答案一、思考题答案：1错，表面张力产生的原因是表面层的分子与内部的分子受力情况不一样，与表面增大无关。2对。由于温度升高，分子运动加快，分子之间吸引力减弱，表面张力下降。 3错，二者概念不同，一个标量，一个是矢量，单位也不同，但是两者有联系，量纲相同，数值大小相同。4对，恒温、恒压，G 0是自发过程。5错，新生成的微小液滴有很大的比表面积，因而有很高的表面吉布斯自由能。6错，液体在毛细管内上升或下降决定于液体能否润湿毛细管壁。7错。多分子层吸附只能是物理吸附是对的，
13、单分子层吸附只能是化学吸附是错误的，也可以是物理吸附。8错。物理吸附吸附速度快，很容易达到平衡。 9错，达到饱和吸附时，不一定达到饱和浓度。10错，溶质在表面层的浓度也可以低于它在内部的浓度，例如负吸附。11错，能够显著降低溶液表面张力的物质才称为表面活性物质，具有双亲基团结构。二、单选题答案：1. D； 2. A； 3. D； 4. C； 5. B； 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
14、；27.B； 28.D； 29.C； 30.D；31.C； 32.C。说明：1、比表面自由能与表面张力量纲相同，单位不同，数值相同。选(D)。2、表面张力的方向在液面的切面上，指向液面收缩的方向，不是与液面垂直。选(A)3、比表面自由能和表面张力的物理意义不同，量纲相同单位不同；前者是标量，后者是矢量 。4、, 毛细管中的水上升的高度与表面张力成正比。而表面张力受温度影响，温度升高，表面张力减少，75 水的表面张力小于25 水。选(C)。5、严格来说，纯水的表面张力是指液态水与水蒸气共存时的界面张力，而实际中通常是指液态水与饱和了水蒸气的空气界面张力。6、d点在临界状态以上，气液成为一相，没有
15、相界面张力。a点存在ls一种表面张力，c点存在gl一种界面张力。b点三相共存，有gl、ls、gs三种界面张力。7、表面自由能大小与比表面自由能和表面积有关，在比表面自由能（表面张力）一样条件下，与表面积成正比。由于气水泡有前后两个表面，它的表面积最大。8、9、水平液面不产生附加压力，水平液面内部分子所受压力等于外部压力。10、表面积增大时， 。11、附加压力与表面张力产生的原因相同，都有分子之间作用力引起的，但两者的作用点不同，方向不同，大小不同。12、水珠半径越小，饱和蒸气压越大，气体化学势也越大。在一个密闭的容器的上方水的蒸气压，对于小水珠没有达到饱和，还要气化，而对于大水珠已经达到饱和，
16、蒸气要凝聚，因此大水珠变大，小水珠变小。13、开尔文方程适用于小液珠或小晶体，是凸面粒子，不适用水中小气泡（凹面） 。14、，溶解度反比于颗粒半径和固体密度，正比于表面张力，随表面张力增大，溶解度也增大。15、非表面活性物质，无机物硫酸水溶液的表面发生负吸附。16、加入的NaCl，是非表面活性物质，表面张力增加，这时毛细管中液面高度上升。17、。18、滴管滴取液体时，外压力相同，表面张力越大的，滴管向下滴液时，液滴就大，即半径R越大，滴1cm3液所需也滴数少。19、溶液表面发生吸附后表面自由能降低而不是增加；溶液的表面张力可以大于溶剂的表面张力；定温下，表面张力不随浓度变化时，说明已经达到饱和
17、吸附，浓度再增大，吸附量也不变是正确的；饱和溶液的表面会发生吸附。20、直链烃基，只需要少量就可以使表面张力降低到极小。所以直链的效率高，有效值小。21、水溶液表面张力降低，说明溶质是表面活性物质，是有机物类的两亲分子，因此溶质分子与水分子的亲和力小于水分子之间的亲和力。22、，。23、胶束出现说明溶液表面吸附已经达到饱和，溶液的表面已经铺满单分子层。表面活性剂降低表面张力的能力下降，表面活性剂不能再很快降低表面张力降。24、由于水能润湿毛细管，接触角小于90，水滴进入毛细管。又因为在空间轨道站，没有重力与附加压力平衡，水滴一直进入毛细管，直到另一端。25、在同一个水平面上，压力相等，pb =
18、 p0 ；b点液柱产生的静压强与凹面的附加压强对消了。26、汞不能润湿毛细管，在管内形成凸面，管内汞面比管外汞面低。27、水润湿毛细管，毛细管只能形成凹液面。在c管的上头末端，水仍然是凹面，不可能形成凸面相下滴水。28、浮游选矿法的原理是根据表面活性剂的润湿作用，表面活性剂把矿石小粒子包围起来，起泡后浮起来。29、HLB值大，亲水性强，容易形成水包油型（O/W）的乳状液。30、起泡剂的作用是减小液体表面张力，而不是增大液体表面张力。31、增溶是溶物质进入胶束内部或吸附在胶束表面上，溶质是“整团”溶解的，游离在溶剂中的溶质浓度并没有改变多少，因此溶剂的依数性变化很小。32、水蒸气的凝聚温度比O2
19、、N2高，在相同温度下，水蒸气的饱和蒸气压较高，容易被吸附，吸附量大。三、多选题答案：1. AC； 2. BE； 3. B； 4. DE； 5. AE；6. CD； 7. AE； 8. BE； 9. BD； 10. BE。说明：1、液滴聚集成大液滴时，表面积减小，但整个体系的体积不变，表面自由能降低。半径变大，由Kelvin方程，蒸气压变小。温度不变，表面张力也不变。2、弯曲液面一定会产生附加压力，附加压力一定等于零，凸面附加压力是正的，凹面附加压力是负的。3、毛细管内，形成凹液面，则曲率半径越小，蒸气压也越小，pr p0。凹面，p0。4、过饱和是亚稳态，热力学不稳定体系，因为微小颗粒的饱和蒸
20、气压大，相应化学势大于大颗粒，同时小颗粒的溶解度又高。导致微小颗粒难以从饱和溶液中析出，从而形成了过饱和溶液。5、表面活性剂效率越高，很小的浓度就很快降低溶液的表面张力，即(/c)T越负，越正。6、，发生正吸附，所以。又，表面张力是0的，则7、溶有表面活性剂的水溶液，表面产生正吸附。表面层浓度高于其本体浓度。8、汞不能润湿玻璃毛细管，在管内形成凸面，并且比槽内水银面低。9、起泡剂的作用是降低气液界面的张力，能产生有一定机械强度有弹性的液膜，增加表面粘度, 以免膜中液体流走，它不是破坏不溶解的气体产生的泡沫，也和能增加气液界面的张力。 10、在两玻璃板间放一滴水，水在板间形成凹液面，使液体内部压
21、力小于液面压力。相当于大气压将两玻璃板压紧，所以分开困难。但因为附加压力方向平行于玻璃板，所以动较容易。四、计算及证明题答案：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 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 = 6.0 104 m ， = 0.98 g/cm3 = 980 kgm3， g = 9.8 ms2cos = cos30= 0.866， h = 2.19cm = 2.19 102 m =
22、 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 = 74.24 103 5 104 = 3.71 105 J (环境做功为正) (/T)A,p =0.14 103 Nm1K1 Qr = TS = TA(/T)A,p = 283 5 104 0.14 103 = 1.981 105 J3解：小气泡的附加压力P2/r20.0589/2.110-656095Pa56.095kPa 小气泡内的附加压力是负值，要使这样水沸腾，必须使小气泡内克服附加压力后的蒸气压达到标准压力P，也就是小气泡内压力为 PrPP101.325+56.095157.42 kPa 由克克方程： T2385.5K 即112.4 4解： = 720.5c +0.2 c2 ，(/c)A,p = (0.5 + 0.4 c) 103(1) c = 0.3 M，1 =c/RT(/c)T,p = 0.3/(8.314 298) (0.5 + 0.4 0.3) 103 = 4.6012 10
