昆工物理化学B表面现象基本概念题

物理化学表面现象练习题第一题：一张正方形纸片的质量为m，边长为l。

该纸片悬挂在水面上，完全浸没。

如果纸片边缘受到的浮力为F1，纸片下表面受到的压强为P1，上表面受到的压强为P2，求纸片周围的液体对纸片边缘的压力。

解题步骤：1. 首先，我们需要计算纸片的体积。

纸片的边长为l，可以计算出纸片的面积为A = l * l。

令纸片的厚度为δ，可以计算出纸片的体积为V = A * δ。

2. 然后，我们需要计算纸片受到的浮力。

根据阿基米德定律，浸没在液体中的物体受到的浮力等于其排开液体的体积乘以液体的密度。

所以，纸片受到的浮力为F = V * ρ，其中ρ为液体的密度。

3. 接下来，我们需要计算纸片下表面受到的压强P1。

假设液体对纸片下表面的压强为p。

由于压强的定义为P = F / A，我们可以得到P1 = F / A1，其中A1为纸片下表面的面积。

纸片下表面的面积可以表示为A1 = (l - 2δ) * (l - 2δ)。

因此，纸片下表面受到的压强为P1 = F / A1。

4. 最后，我们需要计算纸片周围的液体对纸片边缘的压力。

纸片周围的液体对纸片边缘的压力等于液体对纸片边缘施加的力除以纸片边缘的长度。

由于纸片边缘受到的力等于纸片边缘受到的浮力，我们可以得到液体对纸片边缘的压力为P = F1 / l。

根据以上步骤，我们可以计算出纸片周围的液体对纸片边缘的压力。

第二题：一块金属板被放置在一个达到热平衡的室温环境中。

金属板的初始温度为T1，室温为T2，金属板的质量为m，比热容为c。

金属板表面的面积为A，厚度为δ。

假设金属板和室温环境之间的热传导只发生在金属板的两个表面，并且忽略金属板的边缘效应。

请计算金属板表面温度随时间的变化。

解题步骤：1. 首先，我们可以根据热传导定律得出金属板表面温度随时间的变化率。

根据热传导定律，金属板表面温度随时间的变化率可以表示为dθ/dt = (1 / (ρcA)) * (dQ / dt)，其中ρ为金属板的密度，c为金屋比热容，A为金屋表面的面积，dQ / dt为单位时间内通过金属板表面传递的热量。

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瞧到表面现象,所以系统表面增大就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、比表面吉布斯函数就是指恒温、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,表面张力则就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就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就是自发过程。

5.过饱与蒸气之所以可能存在,就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、单分子层吸附只能就是化学吸附,多分子层吸附只能就是物理吸附。

８.产生物理吸附的力就是范德华力,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,Γ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,并且当溶质达饱与时,Γ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.表面活性物质就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、下列叙述不正确的就是:(A) 比表面自由能的物理意义就是,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)ﻩ表面张力的物理意义就是,在相表面的切面上,垂直作用于表面上任意单位长度切线的表面紧缩力 ;(Ｃ)ﻩ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J·m-2,表面张力单位为Ｎ·m-1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,下列叙述不正确的就是:(Ａ) 表面张力与液面垂直;ﻩﻩ(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)ﻩ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。

第七章 表面现象习题1. 在293K 时，把半径为10-3 m 的水滴分散成半径为10-6 m 小水滴，问比表面增加了多少倍？表面吉布斯能增加了多少？完成该变化时，环境至少需做功多少？已知293K 时水的表面张力为0.07288 N/m. 解：2363,2,13,13336391296232322134443(1)433310*********(2)[(10)]/[(10)]1033104(10)4(10)4100.072884109.15810(3)9.15810s s s s A r a V rr a a a V n V A A A m G A J W G Jπππππππσπ-----------==--=====∆-=⨯-≈⨯∆=∆=⨯⨯=⨯=-∆=-⨯球球＝分散后液滴数个＝2. 将10-6 m 3油分散到盛有水的烧杯内，形成半径为10-6 m 的粒子的乳状液。

设油水间界面张力为62×10-3 N/m ，求分散过程所需的功为多少？所增加的表面自由能为多少？如果加入微量的表面活性剂之后，再进行分散，这是油水界面张力下降到42×10-3 N/m 。

问此分散过程所需的功比原来过程减少多少？ 解：621223310(1)4343621030.186(2)0.186(3)21030.1260.1860.1260.06V A A m V W A J G W JW A J Jππσσσσ---=⨯∆≈=⨯⨯∆=-∆⨯⨯-62单个乳状油滴-63212’＝（10）＝（10）＝－＝－（A -A ）－A ＝＝-加入表面活性剂后，所需的功：＝－＝4＝比原来减少的功为：－＝3. 常压下，水的表面张力σ(N/m)与温度t (℃)的关系可表示为σ＝ 7.564×10-2 － 1.4×10-4t若在10℃时，保持水的总体积不变，试求可逆地扩大1cm 2表面积时，体系的W 、Q 、ΔS 、ΔG 和ΔH 。

第十三章表面现象一、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根本不同的概念。

( )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. 过饱和蒸汽之所以可能存在,是因新生成的微小液滴具有很大的比表面吉布斯函数。

( )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，Γ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，Γ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. 一个玻璃毛细管分别插入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2. 已知20℃时水～空气的界面张力为-2-17.2710 N m ⨯⋅，当在20℃和p Θ下可逆地增加水的表面积4 cm 2时，则系统的G ∆为: ( )(A) -52.9110 J ⨯ (B) -12.9110 J ⨯(C) -5-2.9110 J ⨯ (D) -1-2.9110 J ⨯3. 对处于平衡状态的液休，下列叙述不正确的是: ( )(A)凸液面内部分子所受压力大于外部压力(B)凹液面内部分子所受压力小于外部压力(C)水平液面内部分子所受压力大于外部压力(D)水平液面内部分子所受压力等于外部压力4. 当液体的表面积增大时，那么不正确的是: ( )(A)0S G ∆> (B) 0S H ∆> (C) 0SS ∆> (D)Q r <05. 弯曲液面下的附加压力与表面张力的联系与区别在于: ( )(A) 产生的原因与方向相同，而大小不同(B) 作用点相同，而方向和大小不同(C) 产生的原因相同,而方向不同(D) 作用点相同，而产生的原因不同6. 在一个密闭的容器中，有大小不同的两个水珠,长期放臵后，会发生: ( )(A)大水珠变大，小水珠变小 (B)大水珠变大，小水珠变大(C)大水珠变小，小水珠变大 (D)大水珠，小水珠均变小7. 一根毛细管插入水中，液面上升的高度为h ，当在水中加入少量的NaCl ，这时毛细管中液面的高度为: ( )(A)等于h (B)大于h (C)小于h (D)无法确定8. 某溶液表面张力σ与溶质浓度c 的关系式:0ln A B c σσ-=+，式中0σ为纯溶剂的表面张力，A 、B 为常数.则表面超量为: ( )(A)/()c c RT σΓΓ=∂-∂ (B) /B RT Γ=(C)/B RT Γ=- (D)/Bc RT Γ=9. 涉及溶液表面吸附的说法中正确的是: ( )(A)溶液表面发生吸附后表面自由能增加(B)溶液的表面张力一定小于溶剂的表面张力(C)定温下，表面张力不随浓度变化时，浓度增大，吸附量不变(D)饱和溶液的表面不会发生吸附现象10. 25℃时，乙醇水溶液的表面张力与浓度的关系为: -14-342-3(N m )0.072510(mol dm )210(mol dm )c c σ--⋅=-⨯⋅+⨯⋅。

表面现象课后习题一、是非题下述各题中的说法是否正确?正确的在题后括号内画“√”,错的画“⨯”。

1．液体的表面张力总是力图缩小液体的表面积。

（）2．液体表面张力的方向总是与液面垂直。

（）3．分子间力越大的液体，其表面张力越大。

（）4．通常物理吸附的速率较小，而化学吸附的速率较大。

（）5．兰缪尔定温吸附理论只适用于单分子层吸附。

（）二、选择题选择正确答案的编号，填在各题题后的括号内。

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（）。

（A）沿液体表面的法线方向，指向液体内部；（B）沿液体表面的法线方向，指向气相；（C）沿液体的切线方向；（D）无确定的方向。

2．温度与表面张力的关系是：（）。

（A）温度升高表面张力降低；（B）温度升高表面张力增加；（C）温度对表面张力没有影响；（D）不能确定。

三、计算题习题120℃时汞的表面张力σ=4.85×10-1N·m-1，若在此温度及101.325kPa时，将半径r1=1mm 的汞滴分散成半径为r2=10-5mm的微小液滴时，请计算环境所做的最小功。

习题2泡压法测定丁醇水溶液的表面张力。

20℃实测最大泡压力为0.4217kPa，20℃时测得水的最大泡压力为0.5472kPa，已知20℃时水的表面张力为72.75×10-3N·m-1，请计算丁醇溶液的表面张力。

习题320℃苯蒸气凝结成雾，其液滴半径为1μm，试计算其饱和蒸气压比正常值增加的百分率。

已知20℃时液体苯的体积质量(密度)为0.879g·cm-3，表面张力为0.0289N·m-1，C6H6的摩尔质量为78.11g·mol-1。

习题425℃时乙醇水溶液的表面张力σ随乙醇浓度c的变化关系为：σ/（10-3N·m-1）=72－0.5(c/＋0.2(c/2（a）试分别计算乙醇浓度为0.1mol·dm-3和0.5mol·dm-3时，乙醇的表面吸附量(·dm -3)习题5用活性炭吸附CHCl 3时，0℃时的最大吸附量为93.8dm 3·kg -1已知该温度下CHCl 3的分压力为1.34×104Pa 时的平衡吸附量为82.5dm 3·kg -1，试计算：（1）朗缪尔吸附定温式中的常数b ；（2）CHCl 3分压力为6.67×103Pa 时的平衡吸附量。

第九章表面现象一. 基本要求1.了解发生各种表面现象的根本原因，掌握表面Gibbs自由能和表面张力的概念, 了解它们的异同点。

2.了解弯曲表面下附加压力产生的根本原因，知道附加压力与曲率半径的关系，会熟练使用Laplace公式。

3.了解弯曲表面下的蒸气压与平面相比有何不同，能熟练使用Kelvin公式计算凸面和凹面下的蒸气压，会用这个基本原理来解释常见的过饱和现象。

4.了解产生表面吸附的原因，会使用Gibbs吸附等温式解释表面活性剂和非表面活性剂的表面超额情况。

5.了解表面活性剂在润湿、发泡、增溶、乳化、洗涤等方面的作用。

6 .了解固体表面吸附的基本原理和会使用吸附等温式。

二. 把握学习要点的建议所有表面现象产生的根本原因，是由于表面分子（原子）受力不均匀所造成的。

就是由于表面分子（原子）具有这个不平衡的剩余力场，使得固体和液体表面都有吸附能力，使得在弯曲表面下产生附加压力，而由于这个附加压力使得弯曲表面上的蒸气压与平面不同，因而产生了一系列的过饱和现象。

所以，本章主要掌握表面现象产生的根本原因和Laplace 公式、Kelvin 公式和Gibbs吸附等温式的意义和运用。

表面Gibbs自由能和表面张力虽然数量相同，用同一符号表示，但它们的物理意义和单位却不同，是从不同的角度来阐述表面分子受力不均匀的情况。

这一章计算题的类型不多，主要使用Laplace公式、Kelvin公式和Gibbs吸附等温式来做相应的计算。

但表面化学基本原理的应用面却十分广泛，表面现象在生产、生活、生命和环境等各个方面处处都有体现，各种表面活性剂被广泛应用于化工、制药、纺织、食品、采矿、农业及洗涤等各种领域。

在学习这一章时应结合自己的专业实际和生活环境，将所学的表面化学的基本原理与实际的生产、生活进行联系，以加深对基本原理的理解和拓宽有关应用的知识面。

三. 思考题参考答案1.表面Gibbs自由能与表面张力有哪些共同点和不同点？答：它们的共同点是：①都反映了表面分子（或原子）受力不均匀的情况；②两者的数值相同，通常用同一个符号表示。

表面现象1．对于大多数体系来说，当温度升高时，表面张力下降。

A．正确 B 错误[解]A，一般来说，温度升高，分子之间的力减弱，两相的密度差减小，所以表面张力下降。

（考察内容为影响表面张力的因素）2．表面张力在数值上等于定温定压，组成恒定下，系统可逆的增加单位表面积时环境对系统所作的非体积功。

A．正确 B 错误[解]A，,这个公式成立的条件就是等温等压可逆过程，所以表面张力就是在等温等压下，可逆的增加单位表面积时环境对系统做的非体积功（课本268页最上面）3.弯曲液面产生的附加压力的方向总是指向曲面的曲率中心。

A．正确 B 错误[解] A4.分子间力越大的液体，其表面张力越大。

A．正确 B 错误[解]A，表面张力的就是由于表面分子受到的不平衡的力而产生的表面张力，所以分子间作用力越大，表面张力越大。

5.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处加热时，水柱会上升。

A．正确 B 错误[解]B ，水在毛细管中呈凹液面，根据毛细管上升公式 ，θ<90。

当在液面处加热的时候σ减小，h 会减小。

（课本P279页图8-12即为毛细管插入水中的示意图，可见是凹液面）6.体系表面积增大过程中得到的表面功等于吉布斯自由能的增加量。

A ．正确B 错误[解]B ，少了前提条件等温等压组成不变，可逆的增加表面积。

（解析同2）7.已知20℃时水的表面张力为121028.7--⋅⨯m N ，在此温度和压力θp 下降水的表面积可逆增大10cm 2时，体系的G ∆等于（）A.J 51028.7-⨯B.J 51028.7-⨯-C.J 11028.7-⨯D.J 11028.7-⨯-[解]A ，A G ∆⋅=∆σ＝7.28×10－2×10×10－4＝J 51028.7-⨯8．液体在毛细管中上升的高度与（ ） 基本无关A.温度B.液体密度C.大气压力D.重力加速度[解]C ，gRh ρθσcos 2=，从公式中看出与大气压力无关。

物理化学表面现象选择题及解析练习题选择题1：表面张力的大小与以下哪个因素无关？A. 温度B. 溶液浓度C. 分子间作用力D. 物质的化学性质解析：答案是D。

表面张力与温度、溶液浓度以及分子间作用力密切相关，而与物质的化学性质无关。

表面张力是液体表面分子间相互作用力所形成的张力，与液体内部分子的性质和环境条件有关。

选择题2：以下哪个现象与界面活性剂有关？A. 水的沸点B. 液滴的形状C. 固体的密度D. 气体的扩散速率解析：答案是B。

界面活性剂是一种能降低液体表面张力的物质，它能够改变液滴的形状。

界面活性剂分子在界面上有吸附和取向作用，使液体表面形成一层薄膜，从而改变液滴的形状。

选择题3：以下哪个条件有助于增加液体的浸润性？A. 表面张力的增加B. 表面温度的降低C. 液体的表面积减小D. 液体分子间作用力的增强解析：答案是B。

浸润性是液体与固体接触时能够展开的能力，与液体的表面张力和界面张力有关。

降低表面温度，能够减小液体的表面张力和界面张力，从而增加液体的浸润性。

选择题4：以下哪个表述最准确地描述了吸附现象？A. 液体分子间的相互作用B. 固体表面的化学反应C. 溶液中溶质分子与溶剂分子的相互作用D. 气体分子或溶质分子在固体表面上聚集解析：答案是D。

吸附是气体分子或溶质分子在固体表面上聚集的现象。

吸附可分为化学吸附和物理吸附两种，与液体分子间的相互作用、固体表面的化学反应以及溶液中溶质分子与溶剂分子的相互作用无直接关系。

选择题5：等温条件下，对于汽液平衡，以下哪个观点是正确的？A. 在液体表面形成的薄膜越厚，汽化速率越快B. 汽化速率只与液体的沸点有关C. 汽液平衡时液体的蒸汽压等于外界压强D. 汽液平衡时液体的蒸汽压等于液体的饱和蒸汽压解析：答案是D。

对于等温条件下的汽液平衡，液体的蒸汽压等于液体的饱和蒸汽压。

液体表面形成的薄膜越厚，汽化速率越慢，因为厚薄的液膜会减缓蒸发和汽化现象的发生。