《物理化学》下册练习 -5 第 15 章 界面化学 基本概念 1． 两相的界面为什么存在收缩张力 ______________________________________________。表面张力的定 义是 ______________________________ 。 2． 表面张力随温度的升高而 _________ 。当液体的温度升高到临界温度时，表面张力等于 __________ 。 这是因为 __________________________________ 。 3． 在热力学上，通常用模型的方法将界面层处理为 ____________ 相。吉布斯的处理方法是 _________________________________________________________________________。按照吉布斯模 型，两相平衡系统的体积 V=_____________ ，物质的量 n =___________ ，亥氏函数 A=______________ 。界面过剩量 n i ()σ = _____________________ 。 4． 若有一个二元系，两相达到平衡。试用 Gibbs 界面模型在下图中标出 n 2 ()σ = ？是正吸附还是负吸附？ 5． 试写出界面相的一个热力学基本方程， = )( d σ G _______________________________。根据这个基本方 程，可得表面张力的热力学表示式 =σ _________________________。 6． 存在弯曲界面的多相系统的平衡条件为：热平衡 _____________ ；力平衡 ____________ ；相平衡 ________________ 。 7． 试写出 Laplace 方程： ___________________ 。对于半径为 r 的球形液滴，上式可写成 ______________ 。对于半径为 r 的液体中的气泡，上式可写成 _________________ 。 8． 如图所示，在一玻璃管两端分别有一个肥皂泡。今打开考克使它们接通， 其结果是大泡变大、小泡变小，还是大泡变小、小泡变大？二者最终能 否达到平衡状态？ 9． 将玻璃毛细管插入水中（如右图） ，经验告诉我们，毛细管中的液面升高 了，这是因为 ___________________________________________ 。 10．试写出 Kelvin 方程 ____________________ 。试指出微小液滴的饱和蒸汽压为什 么要比平面液体的大 。 11．试分析液体过热的原因，并指出为避免过热而采取的一些方法 ______________________________________________________________________ ___________________________________________________________ 。 12．试写出 Gibbs 吸附等温式 _______________________________________________ 。 何谓正吸附？ _____________ ，哪些物质加入水中呈正吸附 ______________________ 。 何谓负吸附？ _____________ ，哪些物质加入水中呈负吸附 _____________________ 。 《物理化学》下册练习 -6 13．有一表面活性剂加入水中，在浓度很低时，表面 Γ 2 (1) 张力与浓度间服从公式 b c σσ ? = ? 2 ，在浓度较高 时，服从公式 c 2 =Ae (σ?－ σ)/B 试示意画出单位界 c 2 面吸附量 () Γ 2 1 随表面活性剂浓度 2 c 的变化曲线。式中 σ ? 为纯水的表面张力， b、 A 和 B 为常数。 14．如何判断一液滴在固体表面上是否铺展 _____________________ ，铺展系数的表示式是 =? __________________________ ，它的物理意义是 _____________________ 。 15．如何判断液体在固体表面是否润湿 _________________________ ，试写出杨氏方程 __________________________ 。对于下列三种情况选填符号 >、 =、 <，指出何者铺展、何者润湿？ 0______? 0______? 0______? 0____cosθ 0____cosθ 16． 固体颗粒在液体中呈如下两种状态，试分别画出它们的接触角，并指出何者润湿，何者不润湿？ 液体在毛细管中呈如下两种状态，试分别画出它们的接触角，并指出何者润湿，何者不润湿？ 17．何谓临界胶束浓度？ ，当表面活性物 质的浓度超过临界胶束浓度后，溶液内将生成不同形式的胶 束，它们 是 。 18．试在下表所列指标中填写物理吸附与化学吸附的特征或区别： 物理吸附 化学吸附 吸附力 吸附热 选择性 吸附分子层 吸附速度 吸附可逆性 19．多相催化反应的基本步骤是 。 20．气体 A 在某催化剂表面发生分解反应 (g) 2B(g)A → 。若产物 B 在催化剂表面与 A 竞争吸附，则 A 和 B 的兰缪尔等温方程分别为： = A θ ， = B θ 。 《物理化学》下册练习 -7 计算题 一、试指出下列哪些偏导数是表面张力？ (1) j ,, )( s npT A A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? σ (2) j ,, )( s npS A H ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? σ (3) j ,, )( s npT A G ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? σ (4) j ,, )( s npT A H ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? σ (5) j ,, )( s npT A U ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? σ (6) j ,, )( s nUS A A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? σ 二、按照 Gibbs 界面模型，界面相的热力学基本方程 )( d σ G =？ 恒温下，在一带有活塞的汽缸里，半径为 r 的纯物质微小液滴与其蒸气达到气液平衡。试按照 Gibbs 界面模型，写出界面相的热力学基本方程 = )( d σ A ？ 三、下图表示四根毛细管插入某种液体后所引起的液面升高或降低，试指出何者是正确的？ 四、在一个锥形容器中，放入一滴液体，若液面微微呈凸形，如下图所示 。试画出接触角，并判断其是 润湿还是不润湿。 （ o 90<θ ） 五、若将一表面积为 A S 的固体在某液体中浸湿。试表示该过程的吉氏函数变化，并用杨氏方程证明，该 固体一定能被该液体所润湿。 六、已知水能润湿玻璃。今将三根半径不同的玻璃毛细管放在空气中，试简要描述，当空气的湿度逐渐增 大时，三根毛细管中所发生的变化。 七、从热力学角度分析，吸附应是吸热的还是放热的？为什么？请用热力学关系式 ΔG =ΔH－ TΔS 分析说明之。 八、有一表面活性剂浓度很稀的水溶液，在 25℃时用快速移动的刀片刮取该溶液的表面，测得表面活性剂 的单位界面吸附量 Γ 2 1（） = 3× 10 -10 molxcm -2 。 已知 25℃时纯水的表面张力为 72.0× 10 -3 Nxm -1 ，试计 算该溶液的表面张力。