1、 1 为什么自然界中液滴、 气泡总是圆形的? 为什么气泡比液滴更容易破裂? 同样体积的水， 以球形的表面积为最小， 亦即在同样条件下， 球形水滴其表面吉布斯自由能相对为最小。 气泡同理。 半径极小的气泡内的饱和蒸气压远小于外压， 因此在外压的挤压下， 小气泡更容易破裂。2 天空为什么会下雨? 人工降雨依据什么原理?向高空抛撒粉剂为什么能人工降雨? 天上的雨来自空中的云， 空中的云其实就是水的凝结物， 它来自地面的水汽蒸发。 当云中的水滴达到一定程度， 也就是不能被上升的气流顶托住的时候，水滴(也可能是冰滴、 雪花) 就会落到地面上， 即是我们所见的雨( 雹、 雪)。一般来说， 云中的水汽胶性状
2、态比较稳定， 不易产生降水， 而人工增雨就是要破坏这种胶性稳定状态。 通常的人工降雨就是通过一定的手段在云雾厚度比较大的中低云系中播散催化剂(碘化银) 从而达到降雨目的。 一是增加云中的凝结核数量， 有利水汽粒子的碰并增大， 二是改变云中的温度， 有利扰动并产生对流。 而云中的扰动及对流的产生， 将更加有利于水汽的碰并增大， 当空气中的上升气流承 受不住水汽粒子的飘浮时， 便产生了降雨。天上的雨来自空中的云, 空中的云其实就是水的气溶胶 , 它来自地面的水汽蒸发。当水蒸气压大于水的饱和蒸汽压， 云中水滴增大， 达到一定程度, 也就是不能被上升的气流顶托住的时候, 水滴( 冰滴、 雪花) 就会落
3、到地面上, 即是我们所见的雨、 雹、 雪 。 2 只有过饱和水蒸气的云才能实施人工增雨。 雾状小水滴的半径很小， 根据开尔文公 式， 由于小水滴的饱和蒸气压 pr*大于水的饱和蒸汽压， 水滴难以长大， 可以添加碘化银 、 干冰， 增大粒径(干冰还降低温度) ， 降低 pr* ， 使水滴凝结。 3 实施人工隆雨时就是向空中撒入凝结核心， 使最初的小水滴的曲率半径加大， 这时 小水滴的饱和蒸气压小于高空中的蒸气压， 从而形成降雨。3 水在玻璃上能铺展， 水银在玻璃上却形成液滴， 为什么? 由 Young 方程 sg-sl=lgcos， 由 sg、 sl 和 lg 决定， 对于指定的固体， 液体表面
4、张力越小， 其在该固体上的 也越小。 因为水与玻璃的亲和作用比水银与玻璃的亲和作用大， 所以水更易在玻璃上展开， 而水银却形成液滴。4 为什么在参观面粉厂时,不能穿带铁钉鞋? 面粉厂里，细小的面粉悬浮在空中，形成巨大的比表面，有大的表面能，一个小小的火星会加速面粉表面的氧化反应，反应中放出的热量又会加速其他颗粒表面的氧化反应，引起爆炸，穿铁与地面会摩擦产生火花,面粉是可燃物, 而且是粉末状的,也就是说和氧气接触面变大,更容易爆炸。5 土壤为什么能将水份保存起来? 土壤是由无机物和有机物组成的。 因为土壤分布在地球表面， 所以其中也含有水分和空气。 这些物质的含量和性质， 极大地左右着土壤的物理
5、、 化学特性。 1 粘土主要由非常小的粘粒组成。 这些颗粒互相靠得很近， 它们之间的空隙非常小， 不含有很多空气。 如果你拿起一些干粘土， 就会感到它是粉末状的。 湿粘土很粘， 而且干得很慢， 水不能很快从中流出。粘土能保持水分。2 砂土的砂粒含量高， 它们之间就会有许多大空隙。 这些空隙里大多有空气。有时这些空隙里有水。 但是水很快通过这些空隙流失。 水流过后， 砂土很快又变干。 当砂砾、 粉粒和粘粒在土壤中比例相等时， 该土壤称作壤土。 3 壤土含有合适比例的空气、水和由动植碎片组成的腐殖质 。 是最佳土壤类型。4 土壤阳离子交换量 随着土壤在风化过程中形成， 一些矿物和有机质被分解成极细
6、小的颗粒。化学变化使得这些颗粒进一步缩小，肉眼便看不见。 这些最细小的颗粒叫做“胶体”。 每一胶体带净负电荷。 电荷是在其形成过程中产生的。 它能够吸引保持带正电的颗粒 ， 就像磁铁不同的两极相互吸引一样。 阳离子是带正电荷的养分离子， 如钙(Ca)、 镁(Mg)、 钾(K)、 钠(Na)、 氢(H)和铵(NH4)。 粘粒是土壤带负电荷的组份。 这些带负电的颗粒 (粘粒) 吸引、 保持并释放带正电的养分颗粒 (阳离子) 。 有机质颗粒也带有负电荷， 吸引带正电荷的阳离子。 砂粒不起作用。 5 而阳离子交换量(CEC) 是指土壤保持和交换阳离子的能力， 也有人将它称之为土壤的保肥能力。6 木制家
7、具和油画为什么会自动裂损?木制家具的漆， 以及油画颜料， 涂刷会比较厚， 时间久了水分流失颜料热胀冷缩后会干裂。7 鸭子为什么会浮在水中? 1 鸭子腹部扁平， 象只平底船浮在水面。 这种形态特征适于浮在水面。 2 鸭子的尾部有一个尾脂腺， 能不断分泌出脂肪。 鸭子有个经常扭回头， 把头贴在尾部， 然后在羽毛上擦来擦去的动 作， 就是用头把这些脂肪涂在羽毛上。 3 脂肪把水和羽毛隔开了， 所以鸭子的羽毛不会被水浸湿。 4 另它的脚有脚蹼， 有助于它浮在水上。8.夏天牛奶为什么容易变质?a 夏季气温高， 牛奶在生产加工， 运输和保藏过程中， 稍有疏忽， 就很容易被细菌污染。细菌侵入牛奶手， 不数据
8、生长繁殖。 如不及时消毒， 细菌就殖增多， 进而分解乳糖。 产生乳酸， 使牛奶酸度上升。 酸度达一定程度以后， 捉奶中的蛋白质开始凝固， 并有明显醉味， 便不可食用了。 这时牛奶煮开后有絮状物， 饮后对方体无益有害。 9.洗衣粉为什么有去污作用? 1 洗衣粉主要有效成分是表面活性剂。 洗涤机制包括润湿作用和洗涤过程。 如果没有润湿作用， 想把物体洗净是不可能的。 润湿作用涉及有关表面的性质。 2 通常吸附在衣物和皮肤上的污物如尘埃、 煤烟、 油渍、 汗分泌物等，大都是疏水物质。 3 丝、 毛、 棉、 麻等动植物及人造纤维， 虽然有的本身亲水(含多个羟基)， 但大都有一层油膜， 故表面也多是疏水
9、 的。 若要使被吸附的污垢与衣物表面分离， 就要求洗涤剂分子一方面能“挤入”织物和污垢之间， 在其界面形成一亲水的吸附层， 使界面张力降低， 因而削弱其粘附力。4 另一方面， 洗涤剂分子又会渗进原来粘在一起的污垢的间隙和裂缝中把他们分散成更小的颗粒。这一作用就是润湿。 液体对固体表面的润湿能力可用接触角 来表示。 5 所谓接触角就是指液滴在固体表面形成的角度。 当 =0o 时为完全润湿， =90o 为润湿， 90180o 不润湿， 180o 完全不润湿。 6 表面活性剂包括亲水基和亲油基， 其中亲油机与污渍结合， 然后通过物理运动(如手搓， 洗衣机搓洗) 使污渍和织物分离。 机械作用。 通常与
10、起泡沫有关，借助揉搓及泡沫的活动， 使污垢从纤维上脱落; 乳化作用。 使污垢分散， 不再回附于纤维; 增溶作用。 污垢可能进入洗涤分子的胶束， 最终脱离被洗物。 7 洗涤剂的去污作用就是由于表面活性剂降低界面张力而产生的润湿、 渗透、 起泡、 乳化、 增溶等多种作用的综合结果。9 明矾为什么能净水 明矾净水是过去民间经常采用的方法， 它的原理是明矾在水中可以电离出两种金属离子: KAl(SO4)2= K+ + Al 3+ +2SO42-; 而 Al3+很容易水解， 生成胶状的氢氧化铝 Al(OH)3: Al3+ + 3H2O = Al(OH)3(胶体) + 3H+ (可逆) 氢氧化铝胶体的吸附
11、能力很强，可以吸附水里悬浮的杂质， 并形成沉淀， 使水澄清。 所以， 明矾是一种较好的净水剂。10 活性碳为什么可以做防毒面具? 冰箱除臭剂? 活性炭是一种非常优良的吸附剂， 活性炭具有一种强烈的“物理吸附”和“化学吸附”的作用， 可将某些有机化合物吸附而达到去除效果， 利用这个原理，我们就能很快而有效地去除水族箱水质中的有害物质、 臭味以及色素等等， 使水质获得直接而迅速的改善。 11.肥皂为什么能去污?a 因为普通的肥皂， 它的主要成分是高级脂肪酸的钠盐和钾盐。 这些盐的分子， 一部分能溶于水， 叫“亲水基”; 另一部分却不溶于水， 而溶于油， 叫“亲油基”。 当肥皂分子与油污分子相遇的时
12、候， 肥皂的亲水基溶于水， 而亲油基则溶于油中。 肥皂分子因为既有亲水又有亲油的两重性， 所以就能使原来互不相溶的油和水联系起来。 b 油污等物被肥皂分子和水分子包围后， 它们与衣服纤维间的附着力减小， 一经搓洗， 肥皂液就渗入不等量的空气， 生成了大量泡沫。 泡沫表面好象有一层紧张的薄膜， 它既扩增了肥皂液的表面积， 又使肥皂液更具有收缩力， 通常把这种液面的收缩力叫做表面张力。 在表面张力的作用下， 衣服所沾有的油污灰尘等微粒， 就容易脱离衣物， 随水而去， 这就是肥皂能去污的秘密。12.什么是表面活性剂? 选择性的加入一些表面活性剂， 为什么起到净化水质的作用?表面活性剂(surfact
13、ant)， 是指具有固定的亲水亲油基团， 在溶液的表面能定向排列， 并能使表面张力显著下降的物质。 表面活性剂通过在气液两相界面吸附降低水的表面张力， 也可以通过吸附在液体界面间来降低油水界面张力。许多表面活性剂也能在本体溶液中聚集成为聚集体。 13.为什么利用矿物浮选可得到高品位的矿? 自然界中除煤、 石墨、 硫磺、 滑石和辉钼矿等矿物颗粒表面疏水、 具有天然的可浮性外，大多数矿物均是亲水的， 加一种药剂能改变矿物颗粒的亲水性而产生疏水性使之可浮， 这种药剂通常称之为表面活性剂。 表面活性剂通常是极性表面活性剂和非极性表面活性剂。 极性表面活性剂由能与矿物颗粒表面发生作用的极性基团和起疏水作
14、用的非极性基团两部分组成。 当这类表面活性剂吸附于矿粒表面时， 其分子或离子呈定向排列， 极性基团朝向矿物颗粒表面， 非极性基团朝外形成疏水膜， 从而使矿位具有可浮性。 14.江河出口处为什么形成三角洲?是河流入海时所夹带的泥沙沉积而成的。 在河流注入大海时流速降低， 加上潮水阻滞，另外海水中有大量氯化钠电离出的离子， 河水携带的泥沙就沉淀下来。 越积越多， 露出水 面， 河流绕过沙堆从两边流。 沙堆的迎水面直接受到河流的冲击， 不断受到流水 的侵蚀，往往形成尖端状， 而北方水面却比较宽大， 使沙堆成为一个三角形， 人们就给它们 命名为“三角洲“。 15.雷雨是如何产生的 夏季， 阳光直射使地
15、面水蒸汽蒸发较多。 贴近地面的空气受热升温， 能够容纳更多的水汽， 导致空气密度减小， 重量变轻而上浮。 随着高度的上升， 温度逐渐下降， 当空气无法容纳更多的水汽时， 一部分水汽开始凝结成小水滴。 此时， 小水滴被上升的热气流托住， 不断向上推进， 好似“滚雪球”一样， 越积越多， 越堆越大， 形成积雨云。 当积雨云内无数个小水滴不断碰撞合并成较大的小水滴开始下降时， 地面升腾的热空气仍义无返顾地向上冲，两者猛烈地碰撞带电。 用不了多久， 积雨云的顶部就积累了大量的正电荷， 底部则聚集了大量负电荷， 而地面由于受积雨云底部负电荷的感应而带上正电。此时， 云中的小水滴还在不停地合并增大， 当上
16、升的热气流实在无力托住它们时， 就形成雨滴从云中直落下来。 下层的热气流被雨淋过后， 突然变冷， 向地面猛扑下来， 大有“山雨欲来风满楼”的态势。 空中的电荷开始放电了，并伴随着隆隆的雷声。 16.胶体具有动力性质、 光学性质、 电学性质等。 上述三种性质中的那一种性质有助于了解胶体体系的稳定性? 说说你所知道的测定胶体电学性质的一些实验方法， 并举例说明。 动力性质; 电泳 : 在外加电场作用下， 带电表面 (胶体粒子)相对静止不动的液相做相对运动。(举例: 医学中利用血清的“纸上电泳” 可以协助诊断患者是否有肝硬变) 电渗 : 在外加电场作用下， 液相相对于静止不动的带电表面( 毛细管或多
17、孔塞)运动。(举例:一些难于过滤的浆液的脱水可用电渗析法) 沉降电势: 在外力作用下， 带电表面相对于静止不动的液相运动而诱导产生电场。 流动电势: 在外力作用下， 液相相对于静止不动的带电表面运动而诱导产生电场。17.怎样除烟去尘? 静电感应吸尘 18.在月球上看天空， 能否看到晴朗、 兰色的天空 ? 美丽的朝霞和落日的余辉? 不能看到， 因为地球上能看到这些现象主要是地球表面有一层大气层， 是通过大气层中粒子的散射、 反射等作用后形成的， 月球上没有大气， 所以也就没有这些现象 19 如何解释晴朗的天空呈兰色? 旭日和夕阳呈红色? a 根据瑞利散射定律， 太阳光谱中的波长较短的紫、 蓝、
18、青等颜色的光最容易散射出来，而波长较长的红、 橙、 黄等颜色的光透射能力很强。 b 因此， 我们看到晴朗的天空总是呈蔚蓝色， 霞是由于日出和日落前后， 阳光通过厚厚的大气层， 被大量的空气分子散射的结果。c 当空中的尘埃、 水汽等杂质愈多时， 其色彩愈显著。 如果有云层， 云块也会染上橙红艳丽的颜色。20. 毛细凝结现象为什么会产生? 根据 Kelvin 公式 RTln(pr/po) =2V /r, 曲率半径极小的凹液面蒸气压降低, 低于正常饱和蒸气压, 即可以在孔性固体毛细孔中的凹液面上凝结。 因毛细管曲率半径极小, 所以会产生毛细凝结现象。21. 防雨布为什么防水纤维织物用防湿剂处理，增加
19、水布之间的接触角，使水不能透过布，空气可以透过 1 表面性质与什么有关？服用同样质量同样成份的药丸和药粉，哪一种的药效快？为什么？ 提示 答案：（药粉的比表面大，药效快。） 2 试计算在 20 时将 1cm3 水分散成半径为 110-5cm 的小水滴所需要的功。 提示 答案：(2.16J) 3 将一个系有细线圈的金属环，在肥皂液中浸一下然后取出，这时金属环被一层液膜所覆盖，而细线圈也保持着最初不规则的形状（见图），现若将线圈内的液膜刺破，问线圈将变成什么形状？为什么？ 提示 答案：（变成一圆圈，因为表面张力的作用。） 4 有人从“表面扩展过程是一熵增过程“出发，得到 “表面扩展是一自发过程“这
20、一结论。试指出此结论的错误所在。 提示 答案：（体系熵增加并不等于总熵增加。） 5 设纯水的表面张力与温度的关系符合下面的关系式 假定表面积改变不会引起总体积变化。试求 (1)在 283K 及 压力下可逆地使水的表面积增加 1cm2 时，必须对体系做功多少？ (2)计算该过程中体系的 U、H、S 、F 、G 及所吸收的热。 (3)除去外力，使体系不可逆地自动收缩到原来的表面积；并设不做收缩功。试计算该过程的 U、H、S、F 、G 及热。答案：(1) W-7.424 10-6J (2)UH7.56410-6J、FG7.42410-6J、S4.9510-10JK-1、Q1.410-7J (3)UH
21、-7.56410-6J、FG -7.42410-6J、S-4.9510-10JK-1、QU 6 如图所示两根毛细管中分别装有两种不同的液体，若在毛细管右端加热，问液体将如何移动。 提示 答案：(上管向左，下管向右) 7 在下列体系中将活塞两边连通时将出现什么情况？为什么？若连通大气又如何？ 提示 答案：（小泡变小，大泡变大，若连通大气，则两气泡均变小，直至曲率半径变成无限大。） 8. 在一管径不均匀的毛细管中有一些可润湿管壁的液体存在（见图）。问平衡时，液体所在位置？ 提示 答案：（在大管与小管的交界处和小管之间。） 9 某学生用硅胶作吸附剂，苯作吸附质测定硅胶的比表面，实验中发现当苯的蒸气压
22、超过某一数值时，硅胶的吸附量突然增大，问这是什么原因造成的？ A发生化学吸附 B毛细凝聚 C未达平衡吸附 D硅胶吸水 提示 答案：（B） 10 假定一固体溶于某溶剂形成理想溶液。 (1)导出固体溶解度与颗粒大小的关系； (2)解释为什么会有过饱和现象发生，为什么在过饱和溶液中投入晶种会大批析出晶体；(3)25 时，已知大颗粒 CaSO4 在水中的溶解度为 15.3310-3moldm-3，r310-7m 的 CaSO4 细晶溶解度为 18.210-3moldm-3，CaSO4 2.96Kgdm-3 试求 CaSO4 的界面张力 。 提示 答案：(S-l1.39Nm-1) 11 有人建议由测定同
23、一液体在两个管径不同的毛细管中的上升高度来求出液体的表面张力。请导出计算公式，并说明此法的优点。 提示 答案： 12 在一定温度下，用半径为 0.1009cm 的毛细管以毛细上升法测定一液体的表面张力，测得平衡时上升高度为 1.4343cm 已知此液体的密度与气相密度差为 0.9972gcm-3，求液体的表面张力。 提示 答案：(0.0707N m-1) 13 假设稀油酸钠水溶液的表面张力 与浓度呈线性关系： 0ba ，其中 b 为常数，0 为纯水的表面张力：298K 时 00.072Nm-1 ，测得该溶液表面吸附油酸钠的吸附量 24.3310-6molm-2 ，试计算该溶液的表面张力。 提示
24、 答案：(0.061N m-1) 14 十二烷基苯磺酸钠的细流落入比液流更细的圆形孔中，液流外层被刮下，收集此液进行分析，得知其浓度为 7.510-6moldm-3，表层厚度为 510-4cm。已知原液浓度为 5.510-6moldm-3，自表面张力测定得知其。请用这些数据验证 Gibbs 吸附公式。实验温度为 25。 解 15 两块平板玻璃在干燥时，叠放在一起很容易分开。若在其间放些水，再叠放在一起，使之分开却很费劲，这是什么原因。若其间不是放水而是放非极性有机液体。则结果又将如何？为什么？ 提示 答案：（水润湿玻璃，两玻璃间形成凹面，有机液体不润湿玻璃；两玻璃与液体形成凸面。） 16 已知
25、 293K 时水辛醇的界面张力为 0.009Nm-1，水汞的界面张力为 0.375Nm-1，汞-辛醇的界面张力为 0.348Nm-1，请判定辛醇是否能在水一汞界面上铺展开。 提示 答案：(可以铺开) 17 不溶膜的表面浓度与吉布斯表面过剩是否相同？如何计算成膜分子平均占有面积？ 提示 答案： 18 在一干净的水面上放一小浮片，若用一烧热的铁片插入浮片一边的水中。浮片将向什么方向移动？当浮片停止移动时，用沾有油的玻璃棒在其任何一侧的水面碰一下，浮片又将如何运动？为什么？ 提示 答案：（温度升高 下降，浮片将向铁片的另一方向移动，用油玻棒碰一下， 下降，则浮片向相反方向移动。） 19 某棕榈酸(M
26、r256) 的苯溶液， 1dm3 溶液含酸 4.24g。当把该溶液小心地滴到水的表面，等苯蒸发后，棕榈酸在水面形成固相的单分子膜。如果我们希望复盖 500cm2 的水面，仍以单分子层的形式，需用多少体积的溶液？（设每个棕榈酸分子所占平均面积为 2110-20m2。 提示 答案：(V0.0239cm3) 20 (a)兰格缪尔吸附等温式 中常数 b 的物理本质是什么？ (b)利用炭自水溶液中吸附苯胺的实验数据，作吸附等温线，并用兰格缪尔方程处理以求出极限吸附量和 b 值。 0.1 0.4 0.75 1.25 1.750.3 0.58 0.70 0.87 0.90 解 21 用木炭吸附水溶液中溶质
27、A，已知符合弗伦德里胥公式， ，式中 a 为每克木炭所吸附 A 的克数，C 的单位为 gdm-3。若 1dm3 溶液最初含 A 和木炭各为 2g，试计算平衡后溶液中尚余 A 若干克。 提示 答案；(1g) 22 花岗岩石板材的染色是一固液吸附过程。其染色过程一般是将染料溶解于沸点较高的有机溶剂中，然后加热石板材至一定温度，再浸入染料溶液中，经一定时间后取出。在实际过程中，人们发现低温时，染色速度极慢，而随着温度升高，染色速度加快，同时，当温度升高时，发现有固体染料析出。这种现象与我们讨论的温度对吸附的影响是否矛盾。为什么？ 提示 答案：（主要是动力学因素起作用。） 23 表面活性剂的结构特点是什么？如何按化学结构将表面活性剂分类？ 提示 答案：（结构的不对称性是其主要特定。） 24 测定阴离子型表面活性剂胶团溶液的迁移数时发现阳极室增加的表面活性离子的量比按所通过电量理论计算值高许多；而阴极室中阳离子的量竟没有增加。请对此加以解释。 提示 答案：（形成胶束）25 欲使甲苯乳化成油 /水型乳浊液，要求乳化剂的 H.L.B 值为 12.5，现有 A(H.L.B18)、B(H.L.B)8.6，两种乳化剂均已配成 4% 的溶液，若用这两种溶液配制 100g 混合溶液，问分别用多少克才能使其 H.L.B 值恰好等于 12.5？ 答案：(A：41.5g、B：58.5)
