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、选择题1. 在相同的温度及压力下,把一定体积的水分散成许多小水滴经这一变化过程,以下性质保持不变的是(d)(a) 总表面能(b)比表面(c)液面下的附加压力(d)表面张力2. 直径为1x10-2m的球形肥皂泡所受的附加压力为(已知表面张力为0.025Nm-i)(d)(a)5Pa(b)10Pa(c)15Pa(d)20Pa思路:因为肥皂泡有内、外两个表面,内面的附加压力是负值,外面的附加压力是正值,故4P=,答案选dosR3. 已知水溶解某物质以后,其表面张力卩与溶质的活度a呈如下关系:=-Aln(1+Ba)0式中Y0为纯水的表面张力,A,r=Aa(a)2=RT,1+Ba)B为常数,则溶液表面过剩厂2为(C)b)r=ABa2=RTXx+Ba)ABa(C)2=RT(X+Ba)d)BaRT,1+Ba)思路:radaRTdaRT1+BaABa=RftiZBO),答案选Co4. 298K时,苯蒸汽在石墨上的吸附符合Langmuir吸附等温式,在苯蒸汽压力为40Pa时,覆盖率0=0.05,当0=0.5时,苯蒸汽的平衡压力为(b)(a)400Pa(b)760Pa(C)1000Pa(d)200Pa思路:Langmuir公式。=1+ap将已知条件的压强和覆盖率代入公式,计算得到a的值,然后根据新的覆盖度和a,计算出平衡压力。答案为bo(要求能够自己推导Langmuir公式)5. 在298K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,B液分别用相同的毛细管产生大小相同的气泡时,A液的最大气泡压力差等于B液的(a)(a)0.5倍(b)1倍(C)2倍(d)4倍2思路:P=,代入该公式计算比值,答案选aosR6. 将一毛细管插入水中,毛细管中水面上升5cm,在3cm处将毛细管折断,这时毛细管上端(C)(a) 水从上端溢出(b)水面呈凸面(c)水面呈凹形弯月面(d)水面呈水平面思路:液体具有流动性,Yang-Laplace公式中的半径是可以变化的,不可能出现“井喷”的情况。7. 用同一滴管分别滴下lcm3的NaOH水溶液、水、乙醇水溶液,各自的滴数多少的次序为(c)(a)三者一样多(b)水乙醇水溶液NaOH水溶液(c)乙醇水溶液水NaOH水溶液(d)NaOH水溶液水乙醇水溶液思路:乙醇对水而言是表面活性剂,NaOH对水而言是非表面活性剂。8. 当水中加入表面活性剂后,将发生(a)(a)dda0正吸附(b)dda0负吸附(c)dda,0正吸附(d)dda,0负吸附ad思路:r-,表面活性剂在水面富集,可以减小表面张力,为正吸附。答案选a。2RTda9. 把细长不渗水的两张纸条平行地放在纯水面上,中间留少许举例,小心地在中间滴一滴肥皂水,则两纸条间距离将(a)(a)增大(b)缩小(c)不变(d)以上三种都有可能思路:肥皂是表面活性剂,中间的界面张力减小,因此在两侧的水的界面张力作用下,距离增大。答案选a。10. 水不能润湿荷叶表面,接触角大于90o,当水中加入皂素后,接触角将(b)(a)变大(b)变小(c)不变(d)无法判断思路:接触角为锐角,表明是可以润湿。答案选bo11. 多孔硅胶有强烈的吸水性能,硅胶吸水后其表面Gibbs自由能将(b)(a)升高(b)降低(c)不变(d)无法比较思路:自发过程,故吉布斯自由能减小。答案选bo12. 某气体A2在表面均匀的催化剂(K)表面发生解离反应,生成产物B+C,其反应机理为A(g)+2Kka2AKB+C+2K2kd已知第二步为决速步,当A2(g)压力较高时,反应表现的级数为(d)(a)一级(b)二级(c)0.5级(d)零级思路因为第二步是决速步,所以速率方程写为:r-*kAK12dtAK是中间吸附态,根据稳态近似法,daK=2kK12kAK12kAK1=0dtap,dk上K1k丄k-AKJ2aK2=P00k+kd求解AK的平衡浓度,0.5pkLakj2P,0mZak=丄k0、0.51P1+mIP丿代入上面的速率方程表达式0.5K01P1+mIP丿m上P&丿0.5当初始压强很大的时候,上式简化为r=kK1,反应速率为一恒定值,所以为0级反应。013. 恒温恒压下,将一液体分散成小颗粒液滴,该过程液体的熵值将(a)(a)增大(b)减小(c)不变(d)无法判定思路:表面积增大,是混乱度增加的过程,所以熵增。答案选a。14. 微小晶体与普通晶体相比较,性质不正确的是(d)(a)微小晶体的饱和蒸汽压大(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思路:考察Kelvin公式。15. 气相中的大小相邻液泡相碰,两泡将发生的变化是(a)(a)大泡变大,小泡变小(b)大泡变小,小泡变大(c)大泡、小泡均不变(d)两泡将分离开思路:根据Yang-Laplace公式,气泡越小,所受的附加压力越大。小的变小,大的变大答案选a。16. 表面活性剂具有增溶作用,对增溶作用说法不正确的是(c)(a)增溶作用可以是被溶物的化学势大大降低;(b)增溶作用是一个可逆的平衡过程;(c)增溶作用也就是溶解作用;(d)增溶作用与乳化作用不同思路:增溶的原理是,被溶物被包裹在胶束内,该过程不是溶解过程,而是自发的包裹聚集。17. Langmuir吸附等温式满足的条件下,下列不恰当的是(c)(a)固体表面是均匀的(b)吸附质分子之间相互作用可以忽略不计(c)吸附是多分子层的(d)吸附热不随吸附量改变思路:Langmuir吸附是单分子层吸附。18. 对于物理吸附的描述中,不正确的是(d)(a)吸附力来源于VanDerWaals力,其吸附一般不具有选择性(b)吸附层可以是单分子层或多分子层(c)吸附热较小(d)吸附速率较小思路:物理吸附,吸附的快,脱附也容易。19. 已知H2的解离能为436kJm0I-1,用气态H原子在清洁的W表面上进行化学吸附时放热293kJmol-1。若用1molH2在W表面上全部进行解离吸附,估计其吸附热约为(c)(a)-150kJmol-1(b)586kJmol-1(c)150kJmol-1(d)-143kJmol-1思路:吸热取正号,放热取负号。20. 称为催化剂毒物的主要行为是(d)(b)增加逆反应的速率(d)占据催化剂的活性中心(a)和反应物之一发生化学反应(c)使产物变得不活泼思路:毒化的机理是催化剂表面的活性中心被毒物占领。二、填空题1.20oC,101.325kPa下,把一半径R1=5mm的水珠分散成R2=10-3mm的小水滴,则小水滴的数目为1.25x1011个,此过程系统AG=0.1143J。已知20oC时,水的表面张力Y=7.275xlO-2Nm-1。44思路:V=-R3V=-R3131232V=nV,计算得,n=1.25x1011o12dG=-SdTVdP,dA,在恒温、恒压条件下,AG=,AA=,x(n4兀R24兀R2),SS21计算得0.1143J。2.20oC,101.325kPa的标准大气压力下,在液体水中距液面0.01m处形成半径为1mm的小气泡时,气泡内气体的压力为p=1.0157x105Pa。思路:因为凹液面的附加压力是负值,所以当形成这个气泡时,为了抵消这个负的附加压力,其内部压强应该是0.07275p=p-p+pgh=101325Pa-Pa103x10x0.01Pa=1.0157x105Pa0s-0.0013. 同种液体,在一定温度下形成液滴、气泡和平面液体,对应的饱和蒸汽压分别是p滴,p泡和P平,若将二者按大小顺序排列应为p滴。平。泡。思路:考察Yang-Laplace公式。4.液态汞的表面张力Y=04636+8.32x10-3T/K-3.13x10-7(T/K)2Nm-1,在400K时,汞的=0.5137Jm-2。,U,A丿ST,V思路:dU=TdS一pdV+ydA,sl,TT,V丿As,Vs将上述两个等式联立,有,U,A丿T,V0丿As,V参看教材316页)5.T=298K时,水-空气表面张力尸7.17x10-2Nm-1,二一1.5710-4N-m-i-K-i。而丿P,As在T,,e时,可逆地增加2x10-4m2表面,对系统所做的功W=1.434x10J熵变S=3.14x10-8j。思路:W二YAA二7.1710-2210-4N-m二1.43410-5Js因为,S、,As所以AS二丿T,p,nB乔丿As,p,nBA二1.5710-4N-m-1-K-1210-4m2二3.1410-8Js水的表面张力尸0.0728Nm-1,密度=0.9965x103kgm-3。在该温度下,一个球6.300K时,形水滴的饱和蒸汽压是相同温度平面水饱和蒸汽压的2倍,这个小水滴的半径是1.52x10-9m。cftP2yM思路:Kelvin公式:RTInr=PRP0R0.9965103kg-m-32x0.0728N-m-11810-3kg-mol-1RTln2=解得R二1.5210-9m7. 从吸附的角度考虑,催化剂的活性取决于吸附强度,一个良好的催化剂应是中等吸附强度。8. 一般来说,物理吸附的吸附量随温度增高而降低,化学吸附的吸附量随温度增高而先增力口,后降低。三、计算题1. 在一封闭容器底部钻一个小孔,将容器浸入水中至深度0.40m处,恰可使水不浸入孔中。已知298K时水的表面张力为7.2xl0-2Nm-i,密度为1.0xl03kgm-3,求孔的半径。解:容器浸入水中,小孔的地方必然形成凸面液滴。平衡时,其表面的附加压力应等于外面液体的压强,即Pgh,P,-sR计算得,R=3.6xl0-5m。2. 室温时,将半径为1x10-4m的毛细管插入水与苯的两层液体之间,水在毛细管内上升的高度为0.04m,玻璃-水-苯的接触角为40o,已知水和苯的密度分别为1x103kgm3和8x102kgm-3,求水与苯间的界面张力。2cos0解:根据公式:一水-苯,PghR计算得,=5.12x10-2N-m-1水-苯3. 已知水在293K时的表面张力为0.072Nm-1,摩尔质量为0.018kgm0I-1,密度为1x103kgm-3,273K时水的饱和蒸汽压为610.5Pa,在273293K温度区间内的水的摩尔汽化热为40.67kJm0I-1,求在293K时,半径为10-9m水滴的饱和蒸汽压。解:用Kelvin公式计算液滴的饱和蒸汽压,但是题目中没有告诉298K时,液体平面对应的饱和蒸汽压。题目中给出了摩尔汽化热,所以可以用克-克方程来计算293K对应的液体平面上的饱和蒸汽压。lnp273KvapR1293K丿解得,p,2.074x103Pa293Kp2M再代入Kelvin公式:RTln-=
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