第十一章界面现象
1．表面能、表面自由能、比表面自由能、表面张力是否是一个概念？相同否？
答：总的说来四者都是描述表面的过剩能量，但概念上有区别，表面能为物质表面较其
内部多余的能量；若在T，p恒定时，这部分能量称为表面自由能（表面吉布斯自由能）；若在T，p恒定时，单位表面的自由能，便称为比表面自由能，其单位为J·m－2，因J ＝N·m，故J·m－2也可化为N·m－1，这样表面自由能又转变为另一概念，成为垂直作用于单位长度相表面上沿着相表面的切面方向的力，称为表面张力。虽然比表面自由能和表面张力的数值相同，也可混用，但概念有差别，前者是标量，后者是矢量。
2．若在容器内只是油与水在一起，虽然用力振荡，但静止后仍自动分层，这是为什么？答：油与水是互不相溶的，当二者剧烈振荡时，可以相互分散成小液滴，这样一来，表面能增大，这时又没有能降低表面能的第三种物质存在，因此这时为不稳定体系，体系有自动降低能量的倾向，分层后，体系能量降低，因此会自动分层。
3．铅酸蓄电池的两个电极，一个是活性铅电极，另一个是活性氧化铅电极，你是怎样理
解这理解这“活性”两字？
答：这里活性是指铅或氧化铅处于多孔性，即具有大的比表面积，具有较高比表面自由能，处于化学活性状态。这是在制备电极时经过特殊活化工序而形成的高分散状态，根据热力学理论及表面性质，若铅蓄电池长期使用或者长期放置而未能及时充电，电极的高分散状态会逐渐减低，这种活性也就消失。
4.在化工生产中，固体原料的焙烧，目前很多采用沸腾焙烧，依表面现象来分析有哪些优点？答：沸腾焙烧是将固体原料碎成小颗粒，通入预热的空气或其它气体，使炉内固体颗粒在
气体中悬浮，状如沸腾，这样就增大了固气间的接触界面，增强了传质与传热，使体系处于较高的化学活性状态。
5. 在滴管内的液体为什么必须给橡胶乳头加压时液体才能滴出，并呈球形？
答：因在滴管下端的液面呈凹形，即液面的附加力是向上的，液体不易从滴管滴出，因此
若要使液滴从管端滴下，必须在橡胶乳头加以压力，使这压力大于附加压力，此压力通过液柱而传至管下端液面而超过凹形表面的附加压力，使凹形表面变成凸形表面，最终使液滴滴下，刚滴下的一瞬间，液滴不成球形，上端呈尖形，这时液面各部位的曲率半径都不一样，不同部位的曲面上所产生附加压力也不同，这种不平衡的压力便迫使液滴自动调整成球形，降低能量使液滴具有最小的表面积。
6. 在进行蒸馏实验时要在蒸馏烧瓶中加些碎磁片或沸石以防止暴沸其道理何在？
答：若无碎磁片或沸石，由于液体内部不易形成新相( 气相)，因若形成新相的刹那间，该新气泡相的凹形表面的曲率很大，则根据开尔文公式，这样微小的气泡便自发消失，因此体系便不能在正常情况下沸腾，便会升高温度形成局部过热的介稳定状态，导至暴沸。如果在液体内加上沸石，则在沸石表面的尖端有较大的凸端，此处p r( 气泡内压强)＞＞p*(液体饱和蒸气压)，因而容易沸腾，并且沸石内部吸附的空气，也因受热而脱附，成为形成气泡气核，又因沸石与瓶底紧密相接，而成为局部过热处，两者相接处的液膜在瞬间过热，p r＞p*，便成为微泡，使沸石跳动，结果便成为一新气泡上升。
7．如果在一杯含有极微小蔗糖晶粒的蔗糖饱和溶液中，投入一块较大的蔗糖晶体，在恒温密闭的条件下，放置一段时间，这时这杯溶液有什么变化？
答：任何物质的饱和溶液，当其中存在着大小不同的被溶解物质晶态物质时，实际上这
些大小不同的同种晶态物质的溶解度是不同的，由公式：RT n(C r/C*)＝2M rσ(S)/rρ(S)可知，r越小，即晶粒越小越微，其溶解度C r越大，其溶解度大于大块晶体的溶解度C*，因此，
将这饱和溶液长期放置后，微晶、小晶 体便逐渐消失，而大块晶体却逐渐增大。
8．表面吸附量、表面浓度、表面过剩量是否是一个概念？
答：表面吸附量、表面浓度、表面过剩量是三个不同的概念。表面浓度是表面上每单位 体积中所含溶质的摩尔数。表面吸附量与表面过剩量是同一个概念，表面吸附量是指溶液单位表面上与溶液内部相应部分的所含溶质的过剩量，即表面浓度与本体浓度之差。对于由表面活性剂形成的溶液，由于体相浓度与表面浓度相比，其值甚小，因此，表面浓度之值与表面吸附量之值相近或一致。
9．表面活性剂在溶液中是采取定向排列吸附在溶液表面上，还是以胶束的形式存在于溶 液中？为什么？
答：表面活性剂在溶液表面形成定向排列，以降低水的表面张力，使体系趋向稳定，但在溶液内部，表面活性剂也能把增水基团靠在一起，形成胶束，一般来说，浓度较稀时以定向排列吸附在表面为主，但溶液内部也可能有简单的胶束形成；随着表面活性剂的浓度增加，表面定向排列增加的同时，内部胶束数量也增多，一旦表面形成单分子膜，这时便达到临界胶束浓度，以后再增加表面活性剂浓度，只增加胶束数量，表面张力不再改变。
10．两性离子型与非离子型表面活性剂有何不同？
答：两性离子型表面活性剂在某一定的 p H 值时，在溶液中呈等电点，当溶液低于这个 p H 值时，即在酸性溶液中，它呈阳离子表面活性剂，而在大于该 p H 值的溶液中，它呈阴离子表面活性剂。 非离子型表面活性剂在溶夜中不能电离，不能成为离子型表面活性剂，非离子型表面活性剂多含有在水中不解离的羟基(－OH)和（－O －)结合的含氧基团，并以这类基团为亲水基团。
1.“物质的表面自由能就是单位表面积的表面层分子所具有的自由能”。此说法是否正确？ 答：错误。表面自由能是指单位表面积上的分子比相同数量的内部分子过剩的自由能。或称
比表面自由能。
12.一定温度压力下，润湿性液体在毛细管中上升的高度与哪些量成正比？
(A)表面张力 (B)毛细管半径 (C)液体密度 (D)液体粘度
答：B 和C 。h=
13.当一毛细管插入水中时，毛细管中水面上升5cm ，在3cm 处将毛细管截断，此时毛细管上端的现象是
(A)水从上端溢出 (B) 水面呈凸面形
(C)水面呈凹形弯月面 (D)水面呈水平面
答：(C )
14.多孔硅胶有强烈的吸水性能，硅胶吸附水后其表面激布斯自由能将
(A)升高 (B)降低 (C)不变 (D)无法确定
答：(B)
15.郎格缪尔吸附公式适用于哪一种吸附？BET 吸附公式主要区别于郎格缪尔吸附公式之处是什么？
答：郎格缪尔吸附公式适用于单分子层吸附。而BET 吸附公式主要适用于多分子层
吸附。
gr ρσ2
第十二章胶体分散体系和大分子溶液
1．纯液体有无散射光? 为什么? 一般溶液如何? 溶胶具有乳光现象，但体系透明，为何？答：(1) 对于纯液体或纯气体，其n1＝n2，便应无散射现象，但实际上它们也都有微弱的乳光，这是由于密度的涨落致使其折射率变化而引起的。
(2) 对一般真溶液的散射光是很微弱的，一般低分子溶液，其分子体积很小，乳光很微弱，远不如溶胶明显，因此丁铎尔效应是判别溶胶与真溶液的简单方法。
(3) 溶胶胶粒较大，散射光较强，具有乳光，但溶胶是均匀分散体系，所以是透明。2．超显微镜为何要用强的光源？
答：因为根据Raylligh 公式，对一个体系，其散射光的强度与入射光的强度成正比。超显微镜是观察胶粒的散射光，因此使用超显微镜，强光源于能有效地提高超显微镜的观测能力。3．为何说我们观察到的布朗运动，不是胶粒真实的运动情况?
答：布朗运动是由于分散介质的分子热运动不断地由各个方向同时冲击胶粒，其合力未被抵消，短时间向某一方向有一显著作用，而导致胶粒运动，因此布朗运动不是胶粒的真实运动。又因胶粒受不平衡的冲击引起振动，周期约为10－8秒，而人们的肉眼能分辨的周期最低为0.1秒，因此我们所观察到的胶粒平均位移是胶粒在每秒钟内受各个方向冲击百万次运动变化的宏观结果。
4．布朗运动扩散方程式，可以解决哪些问题?
答：根据Δ＝2D t＝RTt/3πrηL，解决列问题：
(1) 证实原子、分子存在的真实性。
(2) 分子运动学说的可靠性。
(3) 测算阿佛加德罗常数的实验手段。
(4) 运用该体系可研究分散体系的动力性质，胶粒扩散系数以及粒子大小等。
5．为什么胶体粒子量(胶团量)M＝(4/3)·πr3ρL ?
答：因(4/3)πr3ρ为一个胶团粒的质量，L 为阿佛加德罗常数，根据ＳＩ制，摩尔的概念是指体系中所包含物质的基本单元的数目与0.012kg 12C 的原子数目(Ｌ)相等，所谓基本单元可以是原子、分子、离子、电子及其它粒子或这些粒子的特定组合，因此对于胶体体系来说，具有6.022×1023(即Ｌ)数目的胶粒，便可谓是1 mol的胶粒，这样(4/3)πr3ρＬ便是胶体粒子量(胶团量)。
6．试比较胶粒表面电势，S tern层(紧密层)电势及ζ电势?
答：胶粒表面电势是指固相表面由于电离或吸附离子等原因使溶胶粒子带电，固体表面与溶液深处的电势差，是热力学的平衡电势差。S tern层电势是指溶胶粒子表面由于静电或分子间的相互作用而紧密吸附一层的总电势，显然这层电势小于胶粒表面电势。ζ电势(滑动面电势)是指当溶胶粒子在液相中运动时，在上述紧密层之外有一层滑动面，以滑动面的电势与液相内部电势为零处的电势差，称为滑动面电势或称ζ(zeta)电势。
7．亚铁氰化铜溶胶的稳定剂是亚铁氰化钾，试写出其胶团表示式，胶粒电荷符号如何? 答：以K4Fe(CN)6为亚铁氰化铜的稳定剂，则必然是Fe(CN)64－进入溶胶粒子的紧密层内，胶团为{[Cu2Fe(CN)6]m·n Fe(CN)64－·(4n－q)K＋}q－·qK＋，胶粒带负电荷。
8．如何理解溶胶是动力学上稳定而热力学上不稳定的体系，且有聚沉不稳定的特性?
答：由于溶胶的布朗运动以及扩散运动，又由于胶粒表面的双电层结构及离子溶剂化膜, 造成溶胶的动力学稳定性，但溶胶是高度分散的非均相体系，具有很大的表面自由能,有自发聚沉以降低体系能量的趋势，因此是热力学的不稳定体系，有聚沉不稳定的特性。
9．在三个烧杯中各装有20cm3同种溶胶，加入电解质溶液使其开始显著聚沉时，在第一个
烧杯需加1mol·dm－3KCl溶液2.1cm3。第二个需加12.5cm3的0.005mol·dm－3Na2SO4溶液，第三个烧杯需加7.5cm3的3.3×10－4mol·dm－3Na3p O4溶液。试确定其聚沉值及该溶胶电荷符号。
答：在溶胶中加入电解质溶液，当溶胶开始明显聚沉时，每升溶胶中加入电解质的最小体积浓度称为这种电解质的聚沉值(CFC)。
1mol·dm－3KCl溶液聚沉值：1×2.1×1000/(20＋2.1)＝95.02m·mol·dm－3
0.005mol·dm－3Na2SO4聚沉值0.005×12.5×1000/(20＋12.5)＝1.923m·mol·dm－3
3.3×10－4mol·dm－3Na3p O4溶液聚沉值：
0.00033×7.5×1000/(20＋7.5)＝0.091m·mol·dm－3该溶胶是带正电荷的。
10．考虑唐南平衡建立后，大分子溶液渗透压关系如何？
答：当唐南平衡建立后，由于电解质对高分子溶液渗透压的影响，溶液两侧的浓度差低于纯高分子溶液的浓度，因此有电解质时大分子溶液的渗透压一般低于无电解质的情况。11.用As2O3与过量的H2S制成的As2S3溶胶，试写出胶团的表示式
答：[(As2S3)m.nHS-.(n-x)H+].xH+
12.以KI和AgNO3作原料制备AgI溶胶时，当稳定剂是KI和AgNO3时，胶核所吸附的有何不同？胶核吸附稳定离子有何规律？
答：(AgI)m胶核在KI过量作稳定剂时，吸附I-，在AgNO3时则吸附Ag+。胶核吸附离子的规律是，首先吸附使胶核不易溶解的离子及水化作用较弱的负离子。
13.丁铎尔效应是由光的什么作用引起的？其强度与入射光的波长有什么关系？离子大小范围落在什么范围内丁铎尔效应？
答；丁铎尔效应是由光的散射作用引起的，其强度与入射光波长的4次方成反比。粒子半径小于入射光波长时，可观察到丁铎尔效应。
14.增液溶胶在热力学上是
(A)不稳定，可逆体系(B) 不稳定，不可逆体系
(C) 稳定，可逆体系(D) 稳定，不可逆体系
答：(B)
15.外加直流电场于胶体溶液，向某一电极作定向移动的是
(A)胶核(B)胶粒(C)胶团(D)紧密层
答：(B)
16.下述电动电位描述错误的是
(A)表示胶粒溶剂化层界面至均匀相内的电位差
(B)电动电位值易随少量外加电解质而变化
(C)其值总是大于热力学电位值
(D)当双电层被压缩到溶剂化层相合时，电动电位值变为零
答：(C)
第11章表面化学与胶体化学 1．在293 K时，把半径为1×10st1:chmetcnv TCSC="0" NumberType="1" Negative="True" HasSpace="False" SourceValue="3" UnitName="m">-3m的水滴分散成半径为1×10-6m的小水滴，比表面增加多少倍?表面吉布斯自由能增加多少?环境至少需做功多少?已知293 K时 。 （答案：9.15×10-4 J） 解：一滴大水滴可分散成N个小水滴： 小水滴的面积为：，大水滴的面积为：4π 面积增加倍数为： 2．在298 K时，1,2—二硝基苯(NB)在水中所形成的饱和溶液的浓度为5.9×10-3mol·L-1，计算直径为1×10-8m的NB微球在水中的溶解度。已知298 K时NB／水的表面张力为25.7 mN·m-1，NB 的密度为1 566 kg·m-3。 （答案：2.625×10-3 mol·dm-3） 解：根据开尔文公式：，将数值代入，得： 3．373 K时，水的表面张力为58.9 mN·m-1，密度为958.4 kg·m-3，在373 K时直径为
1×10-7m的气泡内的水蒸气压为多少?在101.325 kPa外压下，能否从373 K的水中蒸发出直径为1×10-7m的气泡? （答案：99.89kPa） 解：气泡为凹面，且r = 0.5×10-7m 因p r p外，故不能蒸发出直径为1×10-7m的气泡。 4．水蒸气骤冷会发生过饱和现象。在夏天的乌云中，用干冰微粒撒于乌云中使气温骤降至293 K，此时水气的过饱和度(p／pｓ)达4，已知293 K时， ρ(H2O)＝997 kg·m-3。求算：(1)开始形成雨滴的半径；(2)每一滴雨中所含的水分子数。 （答案：7.8×10-10 m，66个） 解：（1）据开尔文公式得： (2) 设雨滴为球形，则一个雨滴的体积为： 雨滴中的水分子数为： （个） 5．已知293 K时，，，。试判断水能否在汞表面上铺展开来?
自由液滴或气泡成球形 因为只有在球面上各点的曲率相同，各处的压力也相同液滴才会呈稳定的形状，另外相同体积的物质，球形的表面积最小，则表面总的Gibbs自由能最低，所以变成球形就最稳定。 用界面现象解释下列现象 人工降雨：根据Kelvin公式可以理解，若不存在任何可以作为凝结中心的粒子，水可以达到很大的过饱和度而不凝结出来，因此液滴难以形成。人工降雨的基本原理就是为云层中的过饱和水汽提供凝聚中心（例如AgI微粒）使凝聚水滴的初始曲率半径加大，蒸汽就可以在较低的过饱和度时开始在这些微粒上凝结出来，形成雨滴。 加沸石：根据Kelvin公式，气泡中的液体饱和蒸汽压将小于平面液体的饱和蒸汽压，而且气泡越小，蒸汽压越低。沸腾时最初形成的半径极小的气泡其蒸汽压小于外压，所以小气泡难以形成，致使液体过热，容易暴沸。加入沸石由于沸石内孔贮存有气体，绕过了产生极微小气泡的困难阶段，使液体过热程度大大降低。 接触角的定义，大小受哪些因素影响，如何判断液体对固体的润湿情况 当系统达平衡时，在汽，液，固三相交界处，气-液界面与固-液界面之间的夹角称为接触角，用θ表示。接触角大小是由气、液、固三相交界处，三种界面张力的的相对大小决定。θ＝0完全润湿，θ＜90o固体能被液体润湿，θ＞90o固体不能被液体润湿。 为什么泉水和井水都有较大的表面张力？当将泉水小心注入干燥的杯子时，水面会高出杯面，这是为什么?如果在液面上滴一滴肥皂液，会出现什么现象？ 因为泉水和井水中含有较多的无机盐离子，这些离子都是非表面活性物质，会使泉水和井水的表面张力增大，较大的表面张力会使水面高出杯面。能使滴在上面的肥皂气泡。
胶体化学 研究胶体体系的科学。是重要的化学学科分支之一。 表面活性剂 使表面张力在稀溶液范围内随浓度的增加而急剧下降，表面张力降至一定程度后（此时溶液浓度仍很稀）便下降很慢，或基本不再下降，这种物质被称为表面活性剂。 3固体表面吸附 是固体表面对其他物质的捕获，任何表面都有自发降低表面能的倾向，由于固体表面难于收缩，所以只能靠降低界面张力的办法来降低表面能，这就是固体表面产生吸附作用的根本原因。 润湿 是用一种流体取代固体表面上存在的另一种流体的过程。 固体表面改性 通过物理或化学的方法，使固体表面性质发生改变的过程。 吸附剂 能够通过物理的或化学的作用，吸附其它物质的物质。 乳状液的变型 乳状液的变型也叫反相，是指O/W型（W/O型）乳状液变成W/O型（O/W型）乳状液的现象。 触变作用 凝胶振动时，网状结构受到破坏，线状粒子互相离散，系统出现流动性；静置时，线状粒子又重新交联形成网状结构。 净吸力 在气液界面，液体表面分子受到体相分子的拉力大，受到气相分子的拉力小，所以表面分子受到一个垂直于液体表面、指向液体内部的合吸力，称为"净吸力"。 Krafft 点 离子型表面活性剂在水中的溶解度随着温度的变化而变化。当温度升高至某一点时，表面活性剂的溶解度急剧升高，该温度称为krafft点。 浊点 加热非离子型表面活性剂的透明水溶液，其在水溶液中的溶解度随温度上升而降低，在升至一定温度值时出现浑浊，这个温度被称之为该表面活性剂的浊点。 表面张力 表面张力是为增加单位面积所消耗的功。 临界胶束浓度： 在表面活性剂溶液中，开始大量形成胶束的表面活性剂浓度。 起泡剂 在气液分散体系中，使泡沫稳定的表面活性剂，称为起泡剂。 凝胶 一定浓度的溶胶体系，在一定的条件下失去流动性而形成的半固体物质。 高分子溶液 分散相是高分子物质的分散体系。 比表面积 对于粉末或多孔性物质，1g固体所占有的总表面积为该物质的比表面。
目录（试卷均已上传至“百度文库”，请自己搜索）第一章热力学第一定律及其应用物化试卷（一）第一章热力学第一定律及其应用物化试卷（二）第二章热力学第二定律物化试卷（一） 第二章热力学第二定律物化试卷（二） 第三章统计热力学基础 第四章溶液物化试卷（一） 第四章溶液物化试卷（二） 第五章相平衡物化试卷（一） 第五章相平衡物化试卷（二） 第六章化学平衡物化试卷（一） 第六章化学平衡物化试卷（二） 第七章电解质溶液物化试卷（一） 第七章电解质溶液物化试卷（二） 第八章可逆电池的电动势及其应用物化试卷（一）第八章可逆电池的电动势及其应用物化试卷（二）第九章电解与极化作用 第十章化学动力学基础（一）物化试卷（一） 第十章化学动力学基础（一）物化试卷（二） 第十一章化学动力学基础(二) 物化试卷（一） 第十一章化学动力学基础(二) 物化试卷（二） 第十二章界面现象物化试卷（一） 第十二章界面现象物化试卷（二） 第十三章胶体与大分子溶液物化试卷（一） 第十三章胶体与大分子溶液物化试卷（二） 参考答案
1. 液体的表面自由能γ 可以表示为： ( ) (A) （α H/αA）T,p,n(B) （αF/αA）T,p,n (C) （αU/αA）S,V,n(D) （αG/αA）T,V,n 2. 对大多数纯液体其表面张力随温度的变化率是： ( ) (A) (αγ/αT)p> 0 (B) (αγ/αT)p< 0 (C) (αγ/αT)p= 0 (D) 无一定变化规律 3. 已知400 K 时，汞的饱和蒸气压为 p0，密度为ρ ，如果求在相同温度下，一个直径为10－7m 的汞滴的蒸气压，应该用公式：( ) (A) p = p0+ 2γ/R' (B) ln(p/p0) =ΔVapHm(1/T0－1/T)/R (C) RTln(p/p0) = 2γM/ρＲ' (D) p = nRT/V 4. 弯曲表面上附加压力的计算公式：Δp = p'－p0= 2γ/R' 中，R' 的符号：( ) (A) 液面为凸面时为正，凹面为负(C) 总为正 (B) 液面为凸面时为负，凹面为正(D) 总为负 5. 液体在毛细管中上升的高度与下列那一个因素无关： (A)温度(B)液体密度(C)重力加速度(D)大气压力 6. 把玻璃毛细管插入水中，凹面下液体所受的压力p 与平面液体所受的压力p 相比：( ) (A) p = p0(B)p < p0(C) p > p0(D) 不确定
第十章界面现象练习题 一、是非题（对的画√错的画×） 1、液体的表面张力总是力图缩小液体的表面积。（） 2、液体的表面张力的方向总是与液面垂直。（） 3、分子间力越大的物体其表面张力也越大。（） 4、垂直插入水槽中一支干净的玻璃毛细管，当在管中上升平衡液面外加热时，水柱会上升。（） 5、在相同温度下，纯汞在玻璃毛细管中呈凸液面，所以与之平衡的饱和蒸气压必大于其平液面的蒸汽压。（） 6、溶液表面张力总是随溶液的浓度增大而减小。（） 7、某水溶液发生负吸附后，在干净的毛细管中的上升高度比纯水在该毛细管中上升的高度低。（） 8、通常物理吸附的速率较小,而化学吸附的速率较大。（） 9、兰格缪尔等温吸附理论只适用于单分子层吸附。（） 10、临界胶束浓度(ＣＭＣ)越小的表面活性剂，其活性越高。（） 11、物理吸附无选择性。（） 12、纯水、盐水、皂液相比，其表面张力的排列顺序是：γ（盐水）<γ（纯水）<γ（皂液）。（） 13、在相同温度与外压力下，水在干净的玻璃毛细管中呈凹液面，故管中饱和蒸气压应小于水平液面的蒸气压力。（） 14、朗缪尔吸附的理论假设之一是吸附剂固体的表面是均匀的。（） 15、同一纯物质，小液滴的饱和蒸气压大于大液滴的饱和蒸气压。（） 16、弯曲液面的饱和蒸气压总大于同温度下平液面的蒸气压。（） 17、表面张力在数值上等于等温等压条件下系统增加单位表面积时环境对系统所做的可逆非体积功。（） 18、某水溶液发生正吸附后，在干净的毛细管中的上升高度比在纯水的毛细管中的水上升高度低。（） 19、弯曲液面处的表面张力的方向总是与液面相切。（）
20、吉布斯所定义的“表面过剩物质的量”只能是正值，不可能是负值。( ) 21、封闭在容器内的大、小液滴若干个，在等温下达平衡时，其个数不变，大小趋于一致。（） 22、凡能引起表面张力降低的物质均称之为表面活性剂。（） 23、表面过剩物质的量为负值，所以吸附达平衡后，必然引起液体表面张力降低。（） 24、在吉布斯模型中，选择表面相的位置使溶剂的表面过剩物质的量n1(γ)，则溶质的表面过剩物质的量ni(γ)可以大于零、等于零或小于零。（） 25、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大的 比表面吉布斯函数。（） 二、选择题 1、液体表面分子所受合力的方向总是（），液体表面张力的方向总是（） （1）沿液体表面的法线方向，指向液体内部。 （2）沿液体表面的法线方向，指向气体内部。 （3）沿液体表面的切线方向， （4）无确定的方向。 2、在定温定压下影响物质的表面吉布斯函数的因素是（） （1）仅有表面积As （2）仅有表面张力γ （3）表面积As和表面张力γ（4）没有确定的函数关系 3、附加压力产生的原因是（） （1）由于存在表面（2）由于在表面上存在表面张力 （3）由于表面张力的存在，在弯曲表面两边压力不同 （4）难于确定 4、在水平放置的玻璃毛细管中注入少许水（水润湿玻璃）在毛细管中水平水柱 的两端呈凹液面，当在右端水凹面处加热，毛细管中的水向何端移动。（）（1）向左移动（2）向右移动 （3）不动（4）难以确定 5、今有一球形肥皂泡，半径为r，肥皂水溶液的表面张力为γ，则肥皂泡内附加压力是（）
第8章 表面化学与胶体 8．1 重要概念和规律 1．比表面能与表面张力 物质的表面是指约几个分子厚度的一层。由于表面两侧分子作用力不同，所以在表面上存在一个不对称力场，即处在表面上的分子都受到一个指向体相内部的合力，从而使表面分子具有比内部分子更多的能量。单位表面上的分子比同样数量的内部分子多出的能量称为比表面能(也称比表面Gibbs函数)。表面张力是在表面上的相邻两部分之间单位长度上的相互牵引力，它总是作用在表面上，并且促使表面积缩小。表面张力与比表面能都是表面上不对称力场的宏观表现，即二者是相通的，它们都是表面不对称力场的度量。它们是两个物理意义不同，单位不同，但数值相同，量纲相同的物理量。 2．具有巨大界面积的系统是热力学不稳定系统 物质表面所多余出的能量γA称表面能(亦叫表面Gibbs函数)，它是系统Gibbs函数的一部分，表面积A越大，系统的G值越高。所以在热力学上这种系统是不稳定的。根据热力学第二定律，在一定温度和压力下，为了使G值减少，系统总是自发地通过以下两种(或其中的一种)方式降低表面能γA:①在一定条件下使表面积最小。例如液滴呈球形，液面呈平面；②降低表面张力。例如溶液自发地将其中能使表面张力降低的物质相对浓集到表面上(即溶液的表面吸附)，而固体表面则从其外部把气体或溶质的分子吸附到表面上，从而改变表面结构，致使表面张力降低。 3．润湿与铺展的区别 润湿和铺展是两种与固—液界面有关的界面过程。两者虽有联系，但意义不同。润湿是液体表面与固体表面相互接触的过程1因此所发生的变化是由固—液界面取代了原来的液体表面和固体表面。润湿程度通常用接触角表示，它反映液、固两个表面的亲密程度。当θ值最小(θ=0o)时,润湿程度最大，称完全润湿。铺展是指将液体滴洒在固体表面上时，液滴自动在表面上展开并形成一层液膜的过程，因此所发生的变化是由固—液界面和液体表面取代原来的固体表面。铺展的判据是上述过程的?G:若?G<0,则能发生铺展；若?G≥0，则不能铺展。显然，如果能发生铺展，则必然能够润湿；但能够润湿(θ＜90°)，则不一定发生铺展。只有完全润湿时才能铺展。因此润湿与铺展是两个不同的概念。 4．溶液的表面吸附量 在一定条件下为了使表面张力最小,溶液能自动地将其中引起表面张力减小的物质相对浓集到表面上，因此表面相的浓度与溶液本体不同，这种现象称表面吸附。达吸附平衡时，单位表面上溶质的物质的量与同量溶剂在溶液本体中所溶解的溶质的物质的量的差值，称为表面吸附量，用符号Γ表示。Γ也常叫做表面超量，单位为mol.m-2。Γ反映溶液表面吸附的性质和强弱：Γ>0表示正吸附(表面活性物质属于这种情况)，且Γ值越大表示正吸附程度越大；Γ<0，表示负吸附，且Γ值越负表示负吸附程度越大。Γ值可由Gibbs吸附方程求出。当浓度很大时，表面吸附量不再随浓度而变化，此时称最大吸附量或饱和吸附量。 5．表面活性剂 表面活性剂是一类能够显著降低水表面张力的物质，其特点是加入量很小而降低表面张力的收效很大，所以它们在溶液表面具有很强的正吸附。表面活性剂分子具有不对称性结构，其一端是有极性的亲水基，另一端是无极性的憎水基，所以它们在表面上呈定向排列，其憎水基朝外，亲水基朝向液体内部。在溶液内部，表面活性剂分子缔合成胶束。表面活性剂在水溶液中开始形成胶束时的浓度称临界胶束浓度CMC。有关胶束的实验及理论研究是目前一个十分活跃的领域。表面活性剂在生产、生活及科研活动中具有广泛的应
第一定律部分 为什么第一定律数学表示式dU=δQ-δW 中内能前面用微分号d，而热量和功的前面用δ符号？ 答：因为内能是状态函数，具有全微分性质。而热量和功不是状态函数，其微小改变值用δ表示。 2、公式H=U+PV中H > U,发生一状态变化后有ΔH =ΔU +Δ（PV）， 此时ΔH >ΔU吗？为什么？ 答：不一定。因为Δ（PV）可以为零、正数和负数。 3、ΔH = Qp , ΔU = Qv两式的适用条件是什么？ 答：ΔH = Qp此式适用条件是：封闭系等压非体积功为零的体系。 ΔU = Qv此式适用条件是：封闭系等容非体积功为零的体系。 4、ΔU= dT C T T v ?2 1，ΔH= dT Cp T T ?2 1两式的适用条件是什么？ 答：ΔU= dT C T T v ?2 1此式适用条件是：封闭系等容非体积功为 零的简单状态变化体系。 ΔH= dT Cp T T ?2 1此式适用条件是：封闭系等压非体积功为零的 简单状态变化体系。 5、判断下列说法是否正确 （1）状态确定后，状态函数的值即被确定。 答：对。 （2）状态改变后，状态函数值一定要改变。 答：不对。如：理想气体等温膨胀过程，U和H的值就不变化。（3）有一个状态函数值发生了变化，状态一定要发生变化。 答：对。 6、理想气体绝热向真空膨胀，ΔU=0，ΔH=0对吗？ 答：对。因理想气体绝热向真空膨胀过程是一等温过程。 7、恒压、无相变的单组分封闭体系的焓值当温度升高时是增加、减少还是不变？ 答：增加。 8、在P?下，C（石墨）+O2（g）——>CO2（g）的反应热为Δr H θm， 对于下列几种说法，哪种不正确？ （A）Δr H θ m是CO 2的标准生成热， （B）Δr H θ m是石墨的燃烧热， （C）Δr H θ m=Δ r U m， （D）Δr H θ m>Δ r U m 答：D不正确。 9、当体系将热量传递给环境后，体系的焓值是增加、不变还是不一定 改变？ 答：不一定改变。 10、孤立体系中发生的过程，体系的内能改变值ΔU=0对吗？ 答：对。 11、实际气体节流膨胀过程，体系的焓变ΔH=0对吗？ 答：对。 12、当一个化学反应的ΔC p=0时，反应的热效应与温度无关，此结论 对否，为什么？ 答：对。因：（T ? ?H ? ）p = ΔCp 13、1mol理想气体，经历一个循环后，W=400J，因ΔU的值没有给 出，所以该过程的热量值也无法确定，此结论对吗，为什么？ 答：不对。经过一循环过程后，ΔU=0，所以Q=400J 14、等压热效应与等容热效应关系式，Q p=Q v+ΔnRT中的Δn为生成 物与反应物中气相物质摩尔数的差值，此结论对吗？ 答：对。 15、等温等压进行的某化学反应，实验测得T1和T2时的热效应分别 为Δr H1和Δr H2，用基尔霍夫公式验证时，发现数据不相等。为什么？ 解：用基尔霍夫公式计算的Δr H m,1和Δr H m,2是反应物完全变成 产物时的值。而Δr H1和Δr H2是该化学反应达到平衡时实验测 得的值。 第二定律部分 1、有人说，根据热力学第二定律可以断定下两句话是正确的 Ⅰ、从单一热源吸热不可能完全变成功， Ⅱ、热量从低温物体向高温物体扩散是不可能的。 你对上两句话是如何理解的。 答：这两句话是不正确的。热力学第二定律的正确说法是：在不 引起其它变化的条件下，从单一热源吸热不可能完全变成功。及 在不引起其它变化的条件下，热量从低温物体向高温物体扩散是 不可能的。 2、计算绝热不可逆过程的ΔS时，能否设计一个始终态相同的绝热可 逆过程去计算，为什么？ 答：不能。因为从ΔS≥0判据式的条件是绝热过程和孤立体系，可 以看出，从同一始态出发，绝热可逆过程和绝热不可逆过程达不到 同一终态。 3、理想气体等温过程的ΔG=ΔF，此结论对否？为什么？
第十二章 界面现象复习题解答 1、 为什么气泡、液滴、肥皂泡等等都呈圆形？玻璃管口加热后会变的光滑并缩小(俗称圆口),这些现象的本质就是什么？ 答:这些现象的本质就是:表面层分子总就是受到本体内部分子的拉力,有进入本体内部的趋势,即总就 是使表面积缩小到最小的趋势,因为相同体积的球形表面积最小,所以都成球形,而玻璃管口加热后变为 圆口也就是减小曲率半径((缩小表面积)。 2、 用学到的关于界面现象的知识解释以下几种做法或现象的基本原理:(1)人工降雨,(2)有机蒸馏中加沸石,(3)毛细凝聚,(4)过饱与溶液、过饱与蒸汽、过冷液体等过饱与现象,(5)重量分析中的“陈化”过程,(6)喷洒农药时为何常常要在药液中加少量表面活性剂。 答:都用开尔文公式RTlnP/P 0=2 r m/ρR’或RTlnP 1/P 2=(2 r m/ρ)*(1/R 1′-1/ R 2′)或RTlnS/S 0=2 r m/ρR’或 RTlnS 1/S 2=(2 r m/ρ)*(1/R 1′-1/ R 2′)来解释。 3、如图所示,在三通活塞的两端涂上肥皂液,关断右端通路,在左端吹一个大泡;然后关闭左端,在右端吹一个小泡,最后让左右两端相通,试问接通后两泡的大小有何变化？到何时达到平衡？讲出 变化的原因及平衡时两泡的曲率半径的比值。 答:接通后小泡变小,大泡变大,即小气泡的附加压力Ps 大于大气泡的附加压力,当达平衡时两气泡的曲 率半径相等。 4、因吉布斯自由能越低,体系越稳定,所以物体总有降低本身表面吉布斯自由能的趋势。请说说纯液体、溶液、固体就是如何降低自己的表面吉布斯自由能的。 答:纯液体通过缩小表面积来降低表面吉布斯自由能。溶液通过减小表面积与表面吸附两种途径来降低 表面吉布斯自由能,对表面活性剂产生正吸附(Pi= -a i /RT(dr/da i ),对非表面活性剂产生负吸附。固体通过 吸附气体分子或液体分子来降低体系吉布斯自由能。 5、为什么小晶粒的熔点比大块的固体的熔点略低而溶解度却比大晶粒大？ 答:根据开尔文公式RTlnS 1/S 2=2 r m/ρR’说明小晶粒的溶解度大于大块固体的溶解度(因为相同质量的 小晶粒的表面吉布斯自由能大于大晶体的表面吉布斯自由能。因为熔点就是三相平衡点 , ∵RTlnP 小/P 大=(2 r m/ρ)*(1/R 小-1/ R 大),小晶体的蒸汽压大于大晶体的蒸汽压,所以小晶体的熔点比大晶
物理化学练习题－－胶体化学（胶体分散系统及其基本性质、憎液溶胶的稳定与聚沉乳状液泡沫悬浮液和气溶胶高分子化合物溶液） 10-138 当入射光的波长（）胶体粒子的线度时，则可出现丁达尔效应。A．大于 B．等于 C．小于 D．无关于 10-139 胶体系统的电泳现象表明（）。 A．分散介质是带电的 B．胶体粒子带有大量的电荷 C．胶团是带电的 D．胶体粒子处等电状态。 10-140 电渗现象表明（）。 A．胶体粒子是电中性的 B．分散介质是电中性的 C．分散介质是带电的 D．胶体系统处于等电状态 10-141 在胶体系统中，ξ电势（）的状态，则称为等电状态。 A．大于零 B．等于零 C．小于零 D．等于热力学电势 10-142 若分散相微小粒子的表面上选择性地吸附了大量相同元素的负离子，则该溶胶的ξ电势必然是（）。 A．大于零 B．小于零 C．等于零 D．无法确定 10-143 在过量的AgNO 3 水溶液中，AgI溶胶的胶体粒子则为（）。 A．[AgI(s) m ]·nAg＋ B．{[AgI(s)] m ·nAg+·(n-x)NO- 3 }x+ C．{[AgI(s)] m ·nAg+·(n-x)NO- 3 }x+·xNO- 3 D．[AgI(s)] m 10-144 天然的或人工合成的高分子化合物溶液与憎水溶胶在性质上最根本的区别是（）。 A．前者是均相系统，后者为多相系统 B．前者是热力学稳定系统，后者为热力学不稳定系统 C．前者黏度大，后者黏度小 D．前者对电解质的稳定性较大，而后者加入少量的电解质就能引起聚沉
10-145 在20ml、浓度为0.005mol·dm-3的AgNO 3 溶液中，滴入20 mL浓度为0.01mol·dm-3的KBr溶液，可制备AgBr溶胶，则该溶胶的ξ电势（）。A．大于零 B．等于零 C．小于零 D．无法确定 10-146 为使以KI为稳定剂的AgI溶胶发生聚沉，下列电解质溶液中聚沉能力最强者为（）。 A．KNO 3 B．Ba(NO 3) 2 C．Cu(NO 3) 2 D．La(NO 3) 3 10-147 在一定温度下，在四个装有相同体积的As 2S 3 溶胶的试管中，分别加入体 积V和浓度c皆相等的下列电解质溶液，能使As 2S 3 溶胶最快发生聚沉的是（）。 A．KCl B．NH 4 Cl C．ZnCl 2 D．AlCl 3 10-148 在油-水混合物中，加入的乳化剂分子亲水一端的横向大于亲油一端的横截面，则形成（）型乳状液。 A．W/O B．O/W C．无法确定 D．无特定类
一、是非题 1.表面超量的英文具体描述： The surface excess of solute is that the number of moles of solute in the sample from the surface minus the number of moles of solute in the sample from the bulk under a condition of the same quantity of solvent or the surface excess of solvent has been chosen to be zero. 2.囊泡的形成途径： The final surfactant structures we consider as models for biological membranes are vesicles. These are spherical or ellipsoidal particles formed by enclosing a volume of aqueous solution in a surfactant bilayer. Vesicles may be formed from synthetic surfactants as well. 3.絮凝与聚焦之间的区别： Coalescence ：the process that many small particles take together to form a new big particle,total surface area of the dispersion system decreases. Aggregation:the process by which small particles clump together like a bunch of grapes (an aggregate), but do not fuse into a new particle,total surface area of the dispersion system do not decrease as well. 4.胶束micelle ：A monophasic, fluid, transparent, isotropic and thermodynamically stable system composed by surfactant and water, the particle has some linear dimension between 10-9-10-6m. 5.乳液emulsion ：A multiphasic, no-transparent and thermodynamically unstable system composed by surfactant, cosurfactant, oil and water. 6.微乳液microemulsion ：A monophasic, fluid, transparent, isotropic and thermodynamically stable system composed by surfactant, cosurfactant, oil and water. 7.囊泡vesicle ：能不能直接从双联续制备转换过来？（√） 8.憎水溶胶 亲水溶胶 连续相与分散相有没有明显界限？（没有） 9.胶束体系的稳定性与哪些因素有关？与哪些因素无关？ 10.瑞利散射：条件 粒子大小 11.表面吸附超量γ：物理意义 溶剂的量是不是都为零？（×） 12.TEM 、SEM 都需要把样品放入真空中，最后结果都可以表明原来分散度。（×） 13.在Langmuir 膜、LB 膜 单层 理想气体方程式 能否用理想气体关系式描述？（能） 二、多项选择题 1.表面吉布斯自由能： The Gibbs equation:multicomponent systems γμAd dn SdT V G i i ++ =∑-dp From Gibbs-Duhen equation:∑μi dn i =0 注：S G G G G ++=β α ； ∑+-+=i i i n TS pV E G μ； ∑+-+=i i i s s s n TS A E G μγ； dA Ad d n dn SdT TdS Vdp pdV dE dG i i i s i i i γγμμβ α++++-++=∑∑∑)-(,,； dA Ad w d n dn dG pV nom s i i i i i i γγδμμβ α++++=∑∑∑)-SdT -(Vdp -,,； γμμβ αAd d n dn SdT Vdp dG i i i s i i i +++= ∑∑∑)-(,,； ∑+=i i i dn SdT Vdp dG μ-
1、可逆电池必须具备的条件 1）电池在放电时所进行的反应与充电时的反应必须互为逆反应2）根据热力学可逆过程的概念，只有当电池充电或放电时E 与 E 外只差一个无限小即E 外=E±dE，使电流为无限小，因此不会有电能不可逆的转化为热能现象发生，方符合可逆过程的条件。 2、液体接界电势，如何消除 一是避免使用有液接界面的原电池，但并非任何情况都能实现;二是使用盐桥，使两种溶液不能直接接触。 3、第二类导体的导电机理 考正负离子的移动导电，气导电任务是由正负离子共同承担的 4、科尔劳施离子独立运动定律 在无限稀释的溶液中，离子彼此独立运动，互不影响，无限稀释电解质的摩尔电导率等于无限稀释阴、阳离子的摩尔电导率之和5、离子氛 中心离子好象是被一层异号电荷包围着，这层异号电荷的总电荷在数值上等于中心离
子的电荷，统计的看，这层异号电荷是球形对称的，这层电荷所构成的球体称为离子氛6、基元反应 反应物微粒经碰撞直接生成产物 7、反应速率随温度的变化通常有的五种类型 (a)型r--T之间呈指数上升关系；（b)为爆炸型；（c)为先升后降型（d)型较为复杂，前半段与（c）型相似，继续升高温度，速率又开始增加；（e)为下降型。 8、活化分子；阿仑尼乌斯活化能 每摩尔活化分子的平均能量与每摩尔普通分子的平均能量之差值，称为活化能 9、催化剂的基本特征 参与了反应，缩短达平衡的时间，改变了活化能。不改变反应热，不改变平衡常数，有选择性 10、多相催化反应的一般步骤 1）反应物由气体主体向催化剂的外表面扩散；2）反应物由外表面向内表面扩散；3）反应物吸附在表面上；4）反应物在表面上进行化学反应，生成产物；5）产物从表面
第10章界面现象 10.1 请回答下列问题： （1）常见的亚稳定状态有哪些？为什么会产生亚稳定状态？如何防止亚稳定状态的产生？ 解：常见的亚稳定状态有：过饱和蒸汽、过热或过冷液体和过饱和溶液等。 产生亚稳定状态的原因是新相种子难生成。如在蒸气冷凝、液体凝固和沸腾以及溶液结晶等过程中，由于要从无到有生产新相，故而最初生成的新相，故而最初生成的新相的颗粒是极其微小的，其表面积和吉布斯函数都很大，因此在系统中产生新相极其困难，进而会产生过饱和蒸气、过热或过冷液体和过饱和溶液等这些亚稳定状态。 为防止亚稳定态的产生，可预先在系统中加入少量将要产生的新相种子。 （2）在一个封闭的钟罩内，有大小不等的两个球形液滴，问长时间恒温放置后，会出现什么现象？ 解：若钟罩内还有该液体的蒸气存在，则长时间恒温放置后，出现大液滴越来越大，小液滴越来越小，并不在变化为止。 其原因在于一定温度下，液滴的半径不同，其对应的饱和蒸汽压不同，液滴越小，其对应的饱和蒸汽压越大。当钟罩内液体的蒸汽压达到大液滴的饱和蒸汽压时。该蒸汽压对小液滴尚未达到饱和，小液滴会继续蒸发，则蒸气就会在大液滴上凝结，因此出现了上述现象。 （3）物理吸附和化学吸附最本质的区别是什么？ 解：物理吸附与化学吸附最本质的区别是固体与气体之间的吸附作用力不同。 物理吸附是固体表面上的分子与气体分子之间的作用力为范德华力，化学吸附是固体表面上的分子与气体分子之间的作用力为化学键力。 （4）在一定温度、压力下，为什么物理吸附都是放热过程？ 解：在一定温度、压力下，物理吸附过程是一个自发过程，由热力学原理可知，此过程系统的ΔG<0。同时气体分子吸附在固体表面，有三维运动表为二维运动，系统的混乱度减小，故此过程的ΔS<0。根据ΔG=ΔH-TΔS可得，物理吸附过程的ΔH<0。在一定的压力下，吸附焓就是吸附热，故物理吸附过程都是放热过程。 10.2 在293.15K及101.325kPa下，把半径为1×10-3m的汞滴分散成半径为1×10-9m小汞滴，试求此过程系统的表面吉布斯函数变为多少？已知汞的表面张力为0.4865N·m-1。
1.什么是气凝胶？有哪些主要特点和用途？当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量比固体含量少得多，或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外表呈固体状，这即为干凝胶，也称为气凝胶。气凝胶是一种固体物质形态，世界上密度最小的固体。气凝胶貌似“弱不禁风”，其实非常坚固耐用。它可以承受相当于自身质量几千倍的压力，在温度达到1200摄氏度时才会熔化。此外它的导热性和折射率也很低，绝缘能力比最好的玻璃纤维还要强39倍。 用途：（1）制作火星探险宇航服（2）防弹不怕被炸 （3）过滤与催化（4）隔音材料（5）日常生活用品 2.试述凝胶形成的基本条件？ ①降低溶解度，使被分散的物质从溶液中以“胶体分散状态”析出。②析出 的质点即不沉降，也不能自由行动，而是构成骨架，在整个溶液中形成连续的网状结构。2.简述光学白度法测定去污力的过程。 将人工制备的污布放在盛有洗涤剂硬水的玻璃瓶中，瓶内还放有橡皮弹子，在机械转动下，人工污布受到擦洗。在规定温度下洗涤一定时间后，用白度计在一定波长下测定污染棉布试片洗涤前后的光谱反射率，并与空白对照。 4.试述洗涤剂的发展趋势。 液体洗涤剂近几年的新的发展趋势： (1)浓缩化 (2)温和化、安全化(3)专业化 (4)功能化(5)生态化: ①无磷化②表面活性剂生物降解③以氧代氯 5.简述干洗的原理 干洗是在有机溶剂中进行洗涤的方法，是利用溶剂的溶解力和表面活性剂的加溶能力去除织物表面的污垢。 3. 脂肪酶在洗涤剂中的主要作用是什么？ 脂肪酶，人的皮脂污垢如衣领污垢中因含有甘油三脂肪酸酯而很难去除，在食品污垢中也含有甘油三脂肪酸酯类的憎水物质，脂肪酶能将这些污垢分解成甘油和脂肪酸。 4.在洗涤剂中作为柔和剂的SAA主要是什么物质？用作柔和剂的表面活性剂主要是两性表面活性剂 8.用防水剂处理过的纤维为什么能防水？织物防水原理：将纤维织物用防水剂进行处理，可使处理后的纤维不表面变为疏水性，防水织物由于表面的疏水性使织物与水之间的接触角θ>90°，在纤维与纤维间形成的“毛细管”中的液面成凸液面，凸液面的表面张力的合力产生的附加压力△P的方向指向液体内部因此有阻止水通过毛细管渗透下来的作用。 5.请举出几个润湿剂的应用实例。 （1）润温剂在农药中的应用。加入润湿剂后，药液在蜡质层上的润湿状况得到改善甚至可以在其上铺展。 （2）润湿剂在原油开采中的应用。溶有表面活性剂的水，称之为活性水，活性水中添加的表面活性剂主要是润湿剂。它具有较强的降低油—水界面张力和使润湿反转的能力 （3）润湿剂在原油集输中的应用。在稠油开采和输送中，加入含有润湿剂的水溶液，即能在油管、抽油杆和输油管道的内表面形成—层亲水表面，从而使器壁对稠油的流动阻力降低，以利于稠油的开采和辅送。这种含润湿剂的水溶液 即为润湿降阻
第四部分：简答题（60题） 第一章；气体 501压力对气体的粘度有影响吗？ 答：压力增大时，分子间距减小，单位体积中分子数增加，但分子的平均自由程减小，两者抵消，因此压力增高，粘度不变。 第二章 ：热力学第一定律 502说明下列有关功的计算公式的使用条件。 （1）W ＝－p(外)ΔV （2）W ＝－nRTlnV2/V1 （3）)1/()(12γ---=T T nR W γ＝Cp/Cv 答：由体积功计算的一般公式? -=dV p W )(外可知： （1）外压恒定过程。 （2）理想气体恒温可逆过程 （3）理想气体绝热可逆过程。 503从同一始态膨胀至体积相同的终态时，为什么理想气体的恒温膨胀功总大于绝热可逆膨胀功？ 答：两过程中压力下降程度不同，理想气体恒温可逆膨胀过程中从环境吸热因此压力下降较小，而理想气体绝热可逆膨胀过程中无法从环境吸热故压力下降较大，因此理想气体恒温可逆膨胀过程所做的功总是大于绝热可逆膨胀过程所做的功。 504系统经一个循环后，ΔH 、ΔU 、Q 、W 是否皆等于零？ 答：否。其中H 和U 为状态函数，系统恢复至原态后其值复原，即ΔH ＝0、ΔU ＝0。而热与功是与途径有关的函数，一般不会正好抵消而复原，除非在特定条件下，例如可逆绝热膨胀后又可逆绝热压缩回至原态，或可逆恒温膨胀后又可逆恒温压缩回至原态等。 505 25℃100KPa 下液态氮的标准摩尔生成热(298)f m H K ?$为零吗？ 答：否。因为按规定只有25℃100Kpa 下最稳定的单质的标准摩尔生成热才为零。液态氮虽为单质，但在25℃100Kpa 下不能稳定存在，故其(298)f m H K ?$不等于零。只有气态氮的(298)f m H K ?$才为零。 506热力学平衡态包括哪几种平衡？ 答：热平衡、力平衡、相平衡、化学平衡。 507卡诺循环包括哪几种过程？ 答：等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀、等温可逆压缩、绝热可逆压缩。 508可逆过程的特点是什么？ 答：1）可逆过程以无限小的变化进行，整个过程由一系列接近平衡态的状态构成。 2）在反向的过程中，循着原来的逆过程，可以使体系和环境恢复原来的状态，无
第十二章界面现象复习题解答 1、为什么气泡、液滴、肥皂泡等等都呈圆形玻璃管口加热后会变的光滑并缩小（俗称圆口），这些现象 的本质是什么 答：这些现象的本质是：表面层分子总是受到本体内部分子的拉力，有进入本体内部的趋势，即总是使表面积缩小到最小的趋势，因为相同体积的球形表面积最小，所以都成球形，而玻璃管口加热后变为圆口也是减小曲率半径（（缩小表面积）。 2、用学到的关于界面现象的知识解释以下几种做法或现象的基本原理：（1）人工降雨，（2）有机蒸馏中加沸石，（3）毛细凝聚，（4）过饱和溶液、过饱和蒸汽、过冷液体等过饱和现象，（5）重量分析中的“陈化”过程，（6）喷洒农药时为何常常要在药液中加少量表面活性剂。 答：都用开尔文公式RTlnP/P0=2 r m/ρR’或RTlnP1/P2=（2 r m/ρ）*（1/R1′-1/ R2′）或RTlnS/S0=2 r m/ρR’或RTlnS1/S2=（2 r m/ρ）*（1/R1′-1/ R2′）来解释。 3、如图所示，在三通活塞的两端涂上肥皂液，关断右端通路，在左端吹一个大泡；然后关闭左端，在右端吹一个小泡，最后让左右两端相通，试问接通后两泡的大小有何变化到何时达到平 衡讲出变化的原因及平衡时两泡的曲率半径的比值。 答：接通后小泡变小，大泡变大，即小气泡的附加压力Ps大于大气泡的附加压力，当达平衡时两气泡的曲率半径相等。 4、因吉布斯自由能越低，体系越稳定，所以物体总有降低本身表面吉布斯自由能的趋势。请说说纯液体、溶液、固体是如何降低自己的表面吉布斯自由能的。 答：纯液体通过缩小表面积来降低表面吉布斯自由能。溶液通过减小表面积和表面吸附两种途径来降低表面吉布斯自由能，对表面活性剂产生正吸附（Pi= -a i/RT（dr/da i），对非表面活性剂产生负吸附。 固体通过吸附气体分子或液体分子来降低体系吉布斯自由能。 5、为什么小晶粒的熔点比大块的固体的熔点略低而溶解度却比大晶粒大 答：根据开尔文公式RTlnS1/S2=2 r m/ρR’说明小晶粒的溶解度大于大块固体的溶解度（因为相同质量的小晶粒的表面吉布斯自由能大于大晶体的表面吉布斯自由能。因为熔点是三相平衡点， ∵RTlnP小/P大=（2 r m/ρ）*（1/R小-1/ R大），小晶体的蒸汽压大于大晶体的蒸汽压，所以小晶体的熔点
胶体练习题 一、判断题： 1．溶胶在热力学和动力学上都是稳定系统。 2．溶胶与真溶液一样是均相系统。 3．能产生丁达尔效应的分散系统是溶胶。 4．通过超显微镜可以看到胶体粒子的形状和大小。 5．ζ电位的绝对值总是大于热力学电位φ的绝对值. 6．加入电解质可以使胶体稳定，加入电解质也可以使肢体聚沉；二者是矛盾的。7．晴朗的天空是蓝色，是白色太阳光被大气散射的结果。 8．旋光仪除了用黄光外，也可以用蓝光。 9．大分子溶液与溶胶一样是多相不稳定体系。 二、单选题： 1．雾属于分散体系，其分散介质是： (A) 液体；(B) 气体；(C) 固体；(D) 气体或固体。2．将高分子溶液作为胶体体系来研究，因为它： (A) 是多相体系；(B) 热力学不稳定体系； (C) 对电解质很敏感；(D) 粒子大小在胶体范围内。 3．溶胶的基本特性之一是： (A) 热力学上和动力学上皆属于稳定体系； (B) 热力学上和动力学上皆属不稳定体系； (C) 热力学上不稳定而动力学上稳定体系； (D) 热力学上稳定而动力学上不稳定体系。 4．溶胶与大分子溶液的区别主要在于： (A) 粒子大小不同；(B) 渗透压不同； (C) 丁铎尔效应的强弱不同；(D) 相状态和热力学稳定性不同。 5．大分子溶液和普通小分子非电解质溶液的主要区分是大分子溶液的： (A) 渗透压大；(B) 丁铎尔效应显著； (C) 不能透过半透膜；(D) 对电解质敏感。 6．以下说法中正确的是： (A) 溶胶在热力学和动力学上都是稳定系统； (B) 溶胶与真溶液一样是均相系统； (C) 能产生丁达尔效应的分散系统是溶胶； (D) 通过超显微镜能看到胶体粒子的形状和大小。 7．对由各种方法制备的溶胶进行半透膜渗析或电渗析的目的是： (A) 除去杂质，提高纯度； (B) 除去小胶粒，提高均匀性； (C) 除去过多的电解质离子，提高稳定性； (D) 除去过多的溶剂，提高浓度。 8．在AgNO3溶液中加入稍过量KI溶液，得到溶胶的胶团结构可表示为： (A) [(AgI)m·n I-·(n-x) ·K+]x-·x K+；(B) [(AgI)m·n NO3-·(n-x)K+]x-·x K+；
1.一隔板将一刚性容器分为左、右两室，左室气体的压力大于右室气体的压力。现将隔板抽去，左、右室气体的压力达到平衡。若以全部气体作为系统，则 U、Q、W 为正？为负？或为零？ 答：因为容器时刚性的，在不考虑存在其他功德作用下系统对环境所作的功 0 ；容器又是绝热的，系统和环境之间没有能量交换，因此Q=0，根据热力学第一定律 U = Q ＋W，系统的热力学能（热力学能）变化 U = 0。 3.若系统经下列变化过程，则Q、W、Q + W 和U 各量是否完全确定？为什么？（1）使封闭系统由某一始态经过不同途径变到某一终态（2）若在绝热的条件下，使系统从某一始态变化到某一终态【答】（1）对一个物理化学过程的完整描述，包括过程的始态、终态和过程所经历的具体途径，因此仅仅给定过程的始、终态不能完整地说明该过程。Q、W 都是途径依赖（path-dependent）量，其数值依赖于过程的始态、终态和具体途径，只因为Q + W = U，只要过程始、终态确定，则 U 确定，因此Q + W 也确定。（2）在已经给定始、终态的情况下，又限定过程为绝热过程，Q = 0，Q 确定；W = U，W和 U 也确定。 4.试根据可逆过程的特征指出下列过程哪些是可逆过程？ （1）在室温和大气压力（101.325 kPa）下，水蒸发为同温同压的水蒸气； （2）在373.15 K 和大气压力（101.325 kPa）下，蒸发为同温同压的水蒸气； （3）摩擦生热； （4）用干电池使灯泡发光； （5）水在冰点时凝结成同温同压的冰； （6）在等温等压下将氮气和氧气混合。 【答】（1）不是可逆过程。（一级）可逆相变过程应该是在可逆温度和压力下的相变过程， 题设条件与之不符，室温下的可逆压力应该小于101.325 kPa，当室温为298 K 时，水的饱和蒸气压为3168 Pa。（2）可能是可逆过程。（3）不是可逆过程。摩擦生热是能量耗散过程。（4）不是可逆过程。无穷小的电流不能将灯泡点亮。（5）可能是可逆过程。273 K、1 atm 下水可以可逆地形成冰。（6）可能是可逆过程。通过范霍夫平衡箱可以实现可逆混合。 7.夏天打开室内正在运行中的电冰箱的门，若紧密门窗（设门窗及墙壁均不传热），能否使室内温度降低？为什么？不能。电冰箱属于热机，当电冰箱正常工作时，通过消耗电功，Q1 的热量从冰箱内被取出排放到室内，其值为Q2。根据能量守恒，有Q 2=Q 1+W1；当打开电冰箱的门，两个热源（室内空气和冰箱内空气）联为一体，称为单一热源。以室内空气为体系其热力学能变化：U =-Q 1+Q 2=Q 1+ (Q 1+W )= W上式表示室内空气的热力学能变化等于电源的电功值，因此空气的温度升高。 2.当两个相的温度相同但压力不同时，两个相能达到平衡吗？如果两相的压力相同而温度 不同，两相能达到平衡吗？ 【解】一般而言，当系统达到热力学平衡时，系统将同时满足热平衡、力平衡、相平衡和化学 平衡。具体到相平衡，其条件是各物质在两相中的化学势相同。影响化学势的因素有温度和压力，达到相平衡时一般温度和压力亦相等。如果温度相同，而压力不等同样有达到相平衡的可能，如渗透系统；同样地，在压力相同而温度不同的情况下，也应该有达到相平衡的可能性。 5.说明物系点和相点的区别，什么时候物系点和相点是统一的？ 【解】物系点表示系统的组成，而相点表示系统相的组成。当系统是单相的时候，两者是重合的 7.如用二氧化碳超临界流体作萃取剂，最低的工作压力是多少？能在室温下进行此操作吗？ 【解】二氧化碳的临界参数是Tc = 31.26 C、pc = 7.2 MPa，因此最低压力是7.2 MPa。因 为Tc = 31.26 C 十分接近典型的室温值25 C，因此CO2 超临界流体萃取可以在近室温下操作。