胶体与界面化学习题

15 在炼钢过程中，为了提高钢的质量有 的工厂在装钢液的盛钢桶底部安放一
个多孔的透气砖，通过此透气砖可以向 钢液中通入氩气，净化钢液。不吹氩气 时，钢液却不能通过此通气砖的孔中漏 出，这是什么道理？
答 主要原因是钢液对多孔砖的耐火材料 的润湿性较差。其接触角为130到150° 若将透气砖的微细孔隙看成半径为R的毛 细管，则钢液在此毛细孔中，由于不润
观力的作用后的宏观表现。这样理解就 不会感到有矛盾了。
6 一把小麦，用火柴点燃并不容易着火 若将它磨成极细的面粉，并使之分散在 一定的容积的空气里，却很容易着火， 甚至会引起爆炸。这是为什么？
答 这有两方面的原因。磨成极细的面粉
后，比表面大大增加。磨的越细，其表 面能越高，所处的状态就越不稳定，其 化学活性也越大，因而容易着火。这是 热力学方面的原因。另外，由于细粉的 比表面很大，着火后，燃烧反应的速度 很大，单位时间放出的热量越多，也容 易引起爆炸。
G lg sg ls cos sg ls
lg 则 sg ls lg cos G lg (1 cos )
由此式可知，只要θ ＜180°，不论是润 湿性好还是润湿性较差，ΔG均为负值。 液体和固体接触，不管润湿程度如何， ΔG都降低。只有θ=180°，即完全不润 湿撕， ΔG才不会降低。所以，题目中前 半是对的，后半句是错的。
体系总界面的自由焓还是减少了，直到 总界面自由焓达到一个最小值时，液固 气三相的接触角就不会变化。
12 水在玻璃管中是呈凹形液面，而汞 在玻璃管中却呈凸形液面，这是为什么？
答 因为水能润湿玻璃，其接触角小于 90度，故呈凹形液面。而汞却不能润湿
玻璃，其润湿角大于90度，故在玻璃管 中是凸面的。

习题11. 一定体积的水，当聚成一个大水球或分散成许多水滴时，同温度下，两种状态相比，以下性质保持不变的有：(A)表面能(B)表面张力(C)比表面(D)液面下的附加压力2.在下图的毛细管内装入普通不润湿性液体，当将毛细管右端用冰块冷却时，管内液体将：(A)向左移动(B)向右移动(C)不移动(D)左右来回移动3.在298 K下，将液体水分散成小液滴，其热力学能：(A) 增加 (B)降低(C) 不变 (D)无法判定4.在相同温度下，固体冰和液体水的表面张力哪个大?(A)冰的大 (B)水的大(C)一样大 (D)无法比较5.在临界温度时，纯液体的表面张力(A) 大于零 (B)小于零(C)等于零 (D)无法确定6.在 298 K时，已知 A液的表面张力是 B液的一半，其密度是 B液的两倍。

如果A液在毛细管中上升1.0×10-2m，若用相同的毛细管来测 B液，设接触角相等，B液将会升高：(A) 2×10-2m(B) 1/2×10-2m(C) 1/4×10-2m(D) 4.0×10-2m7.下列说法中不正确的是：(A)生成的新鲜液面都有表面张力(B)平面液体没有附加压力(C)弯曲液面的表面张力的方向指向曲率中心(D)弯曲液面的附加压力指向曲率中心8.微小晶体与普通晶体相比较，哪一种性质不正确？(A)微小晶体的饱和蒸气压大(B)微小晶体的溶解度大(C)微小晶体的熔点较低(D)微小晶体的溶解度较小9.在空间轨道上运行的宇宙飞船中，漂浮着一个足够大的水滴，当用一根内壁干净、外壁油污的玻璃毛细管接触水滴时，将会出现：(A)水并不进入毛细管(B)水进入毛细管并达到管内一定高度(C)水进入毛细管并达到管的另一端(D)水进入毛细管并从另一端滴出10.同外压恒温下，微小液滴的蒸气压比平面液体的蒸气压：(A) 大(B) 一样(C) 小(D) 不定11.用同一支滴管滴下水的滴数和滴相同体积苯的滴数哪个多?(A)水的多 (B)苯的多(C)一样多 (D)随温度而改变12. 25℃时，一稀的肥皂液的表面张力为0.0232 N·m-1，一个长短半轴分别为0.8 cm和0.3 cm的肥皂泡的附加压力为：(A) 5.8 Pa (B) 15.5 Pa(C) 18.4 Pa (D) 36.7 Pa13.已知 293 K时，水-辛醇的界面张力为 0.009 N·m-1，水-汞的界面张力为0.375 N·m-1，汞-辛醇的界面张力为 0.348 N·m-1，故可以断定：(A)辛醇不能在水－汞界面上铺展开(B)辛醇可以在水－汞界面上铺展开(C)辛醇可以溶在汞里面(D)辛醇浮在水面上14.在农药中通常都要加入一定量的表面活性物质,如烷基苯磺酸盐,其主要目的是：(A) 增加农药的杀虫药性(B) 提高农药对植物表面的润湿能力(C) 防止农药挥发(D) 消除药液的泡沫15.将半径相同的三根玻璃毛细管分别插入水、乙醇水溶液和NaCl水溶液中，三根毛细管中液面上升高度分别为h1，h2，h3，则：(A) h1＞h2＞h3 (B) h1＞h3＞h2(C) h3＞h1＞h2 (D) h2＞h1＞h316.对于亲水性固体表面，其表面张力间的关系是：(A) g固-水 >g固-空气(B) g固-水 <g固-空气(C) g固-水 =g固-空气(D) 不能确定其液固间的接触角q值为：(A) q> 90°(B) q= 90°(C) q= 180°(D) q< 90°17. Langmuir吸附等温式一般可写成q= ap/(1+ap)，若一个吸附质粒子在吸附时解离成两个粒子，则Langmuir吸附等温式可写做：(A)q= 2ap/ (1 + 2ap)(B)q= a2p2/ (1 + a2p2)(C)q= a1/2p1/2/ (1 + a1/2p1/2)(D)q= 2ap/ (1 + ap)18.除了被吸附气体的气压须适当之外，下列因素中哪个对气体在固体表面发生多层吸附起主要影响？(A)气体须是理想气体(B)固体表面要完全均匀(C)气体温度须接近正常沸点(D)固体应是多孔的19.兰缪尔吸附等温式：(A)只适用于化学吸附(B)只适用于物理吸附(C)对单分子层的物理吸附及化学吸附均适用(D)对单分子层和多分子层吸附均适用20.描述固体对气体吸附的 BET公式是在 Langmuir理论的基础上发展而得的，它与Langmuir理论的最主要区别是认为：(A)吸附是多分子层的(B)吸附是单分子层的(C)吸附作用是动态平衡(D)固体的表面是均匀的二、填空题1.界面吉布斯自由能和界面张力的相同点是不同点是。

√3．20℃及l atm下，把半径r 1 =lmm的水滴分散为半径r2 = 10-3mm的水滴，问环境至少需作功多少焦耳? （20℃时水的表面张力为72.8mN/m）√ 4．已知毛细管半径r =50μm，将它插入盛有汞的容器中，毛细管内汞面下降高度h =11.20cm，汞与毛细管表面接触角为140˚，汞的密度为13.6g/cm3，重力加速度g =980cm/s2。

求汞在此温度时的表面张力。

√12. 已知20℃时水的表面张力为72.75 mN/m, 其在石蜡上的接触角测定值为105˚，通过计算判断水对石蜡能进行哪些润湿过程？√2、固体对气体吸附的本质是什么？√3、物理吸附与化学吸附有哪些区别？√4、已测得CO在活性炭上的等温吸附线如图1所示，试计算该吸附体系的等量吸附热。

√2、胶体纯化有几种方法？画出电渗析纯化装置示意图。

√4、溶胶老化的基本机理是什么？。

√4、电动现象直接与下列因素中哪个有关，并解释之。

(a)固体表面电位Ψ；(b)电动电位即ξ电位；(c)表面电荷密度σ。

√5、半径为4x10–7m的球形粒子分散在浓度为l x 10–2mol/L的NaCl水溶液中。

在25℃下，测得其电泳速率为2.5 x 10–8m/s·V。

计算其ξ-电位的近似值。

已知25 ℃时水的相对介电常数为78.5，水的粘度为8.9x10–4Pa·s。

《胶体与界面化学》作业题答案：1、胶体科学定义，胶体体系有哪些最重要的特点？胶体：指有粒径为1~100nm粒子组成的微观不均相的高度分散体系。

胶体化学：研究胶体体系形成、稳定和破坏过程中有关化学性质的科学。

胶体体系的特点有：（1）具有巨大的比表面积，界面现象十分重要（2）具有强烈的尺寸效应a、熔点变低b、硬度变大c、产生Kubo效应d、隧道效应3比表面定义。

1g汞分散至直径为50nm的汞溶液胶，试求其比表面积及比表面。

汞的相对密度为比表面：以单位体积（或质量）物体的表面积来表示物质分散程度。

6. z电位是胶体粒子所带电量的真实值（错）对/错。
7. 固体自身表面张力越低，则越难被液体所润湿（对）对/错。 8. 只有两性物质组成的溶胶才有等电点（错）对/错。
1. 憎液固体，其表面不能为液体所润湿，其相应的接触角θ > 90º。 4. 润湿液体在毛细管中上升的高度与毛细管内径成 反 比，与液体的表面张 力成 正 比。 液体在毛细管中上升的高度正比于附加压力 6. z电位是胶体粒子所带电量的真实值（错）对/错。
4．对于物理吸附和化学吸附的关系，以下描述正确的是( C ) A. 即使改变条件，物理吸附和化学吸附也不能相互转化 B. Langmuir吸附等温式只适用于物理吸附 C. 在适当温度下，任何气体都可在任何固体表面上发生物理吸附 D. 升高温度对物理吸附和化学吸附都有利
5.物理吸附和化学吸附的共同特点是( D ) A. 有选择性 B. 热效应大 C. 单分子吸附
7.当表面活性物质加入溶剂中后，所产生的结果是dγ/dc < 0，即正吸附（对） 8. 物质的表面张力与表面积的大小有关（错）。 3. 在相同温度下，同一液体被分散成有不同曲率半径的分散体系时，将具有不 同饱和蒸气压，以P平、P凹、P凸分别表示平面、凹面和凸面液体上的饱和蒸气 压，则三者的关系是（ B ） (A) P平＞P凹＞P凸 (B) P凸＞P平＞P凹 (C) P凹＞P平＞P凸 (D) P凸＞P凹＞P平 4. 用最大气泡法测定溶液表面张力，对实际操作的规定哪条不正确？（ D ） (A) 毛细管必须严格清洗保证干净 (B) 毛细管口必须平整 (C) 毛细管应垂直放置并刚好与液面相切 (D) 毛细管垂直深深插入液体内部，每次浸入浓度尽是保持不变
3.试解释过热液体产生的原因。（6分） 液体过热现象的产生是由于液体在沸点时无法形成气泡所造成的。根据开尔 文公式，小气泡形成时期气泡内饱和蒸气压远小于外压，但由于凹液面附加压力 的存在，小气泡要稳定存在需克服的压力又必须大于外压。因此，相平衡条件无 法满足，小气泡不能存在，这样便造成了液体在沸点时无法沸腾而液体的温度继 续升高的过热现象。 3.试解释毛细凝结现象发生的原因。（6分） 2007-2008A 答：根据Kelvin公式(2分)，凹面上的蒸汽压比平面上小(2分)，所以在小于 饱和蒸汽压时，气体凹面上已达饱和而发生凝聚，这就是毛细凝聚现象(2分)， 即蒸汽变成液体在毛细管中凝聚，吸附量迅速增加。 4. 试解释过饱和蒸汽产生的原因。（6分） 答：过饱和蒸汽现象的产生是由于如果蒸汽凝结成为液滴，那么需要先形成 半径极小的小液滴(2分)，其液面为凸面，小液滴液面上的饱和蒸汽压远大于此时 液体的蒸汽压(2分)，因此新相难成而导致过饱和(2分)。 常见的亚稳状态有哪些？为什么会产生亚稳状态？（9分） 答：常见的亚稳状态有过热液体、过饱和蒸汽、过饱和溶液等（3分）。产 生亚稳状态的主要原因是新相种子难以生成（3分），由于新相的颗粒极小，因 此其比表面积和表面吉布斯函数都很大，因此新相难以生成（3分）。 (若分别列出每种亚稳状态产生的具体原因，则每个亚稳状态加2分)