1、一、 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 110-2m 的球形肥皂泡所受的附加压力为（已知表面张力为 0.025Nm-1） （d）（a）5 Pa （b）10 Pa （c）15 Pa （d）20 Pa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，答案选 d。4spR3. 已知水溶解某物质以后，其表面张力 与溶质的活度 a 呈如下关系：0ln1ABa式中 0 为纯水的表面张力，A，B 为常数，则溶液表面过剩 2
2、为（c ）（a） （b） 2RT21ABaRT（c） （d）21aB2思路： ，答案选 c。2 11dBAaRTaRT4. 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 =0.05，当 =0.5 时，苯蒸汽的平衡压力为（ b）（a）400 Pa （b）760 Pa （c）1000 Pa （d）200 Pa思路：Langmuir 公式 1ap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 b。 （要求能够自己推导 Langmuir 公式）5. 在 298K 时，已知 A 液的表面
3、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 倍思路： ，代入该公式计算比值，答案选 a。2spR6. 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 1cm3 的 NaOH 水溶液、水、乙醇水
4、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） 正吸附 （b） 负吸附0d0da（c） 正吸附 （d） 负吸附思路： ，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2aRTda。9. 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
5、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 b。11. 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 b。12. 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 222adkkgAKBC 已知第二步为决速步，当 A2(g)压力较高
6、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： 212ArkKt是中间吸附态，根据稳态近似法，AK2220addpkkAKkt220 22 0aaddpAKmKAkk求解 AK 的平衡浓度，0.5.1pmA代入上面的速率方程表达式，得 20.52.1pmKrkAK当初始压强很大的时候，上式简化为 ，反应速率为一恒定值，所以为 0 级反应。20rk13. 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
7、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）
8、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 Van Der Waals 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
9、知 H2 的解离能为 436kJmol-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 1mol H2 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）（a）和反应物之一发生化学反应 （b）增加逆反应的速率（c）使产物变得不活泼 （d）占据催化剂的活性中心思路：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
10、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 1.251011 个，此过程系统 G=0.1143J。已知 20oC 时，水的表面张力 =7.27510-2Nm-1。思路： 3114VR322，计算得，n=1.2510 11。2n，在恒温、恒压条件下， ，SdGSTdPA 2214SGAnR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=1.0157105Pa。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
11、，其内部压强应该是3 50 0.72513510.1.07spghPaaPaPa3. 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 ，若将三者按大小顺序排列应为 p 滴 p 平 p 泡 。思路：考察 Yang-Laplace 公式。4. 液态汞的表面张力 =0.4636+8.3210-3T/K-3.1310-7(T/K)2Nm-1，在 400K 时，汞的0.5137Jm-2。,STVUA思路： ，sdpdA, sAVsTVS将上述两个等式联立，有，（参看教材 316 页）, sAVsTVUA5. T=298K 时，水-空气表面张力 =7.
12、1710-2Nm-1， 。在 T，p 时，可逆地增加 210-4m2 表面，对系41,1.570spANmKT统所做的功 W=1.43410-5J，熵变 S=3.1410-8J。思路： 2457.101.310s因为 , sBBApnsTpnSA所以 41428,1.57003.10sBsApnNmKJ6. 300K 时，水的表面张力 =0.0728Nm-1，密度 =0.9965103kgm-3。在该温度下，一个球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 1.5210-9m。思路：Kelvin 公式： 02lnrpMRT13120.78ln965NmkgolR
13、T解得 1.57. 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加，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 7.210-2Nm-1，密度为 1.0103kgm-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 2sghpR计算得，R=3.610 -5m。2. 室温时，将半径为 110-4m 的毛细管插入水与苯的两层
14、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 1103kgm-3 和8102kgm-3，求水与苯间的界面张力。解：根据公式： -cosghR水 苯计算得， -21-=5.10Nm水 苯3. 已知水在 293K 时的表面张力为 0.072Nm-1，摩尔质量为 0.018kgmol-1，密度为1103kgm-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 40.67kJmol-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
15、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。 29371ln2739vapmKHRK解得， 293.04Pa再代入 Kelvin 公式： 0lnrpMTR解得，293K 下，半径为 1nm 的液滴表面的饱和蒸汽压为 601rpPa4. 291K 时，各种饱和脂肪酸水溶液的表面张力 与其活度 a 的关系式可表示为01lgbA是纯水的表面张力，该温度下为 0.07286Nm-1，常数 A 因酸不同而异，b=0.411，试求：0（1） 该脂肪酸的 Gibbs 吸附等温式；（2） 当 aA 时，在表
16、面的紧密层中，每个脂肪酸分子的截面积。解：（1）Gibbs 吸附等温式公式： adRT先把表面张力的公式进行变换，得 0ln10aAb0=llnbdaaA因此，表面超量为 0l1RT（2）当 aA 时， 6205.38lnbmol因此，单个脂肪酸分子的截面积为 ，即 3.0910-19m2。5. 用活性炭吸附 CHCl3，符合 Langmuir 吸附等温式，在 273K 时饱和吸附量为0.0938m3kg-1。已知 CHCl3 的分压为 13.4kPa 时的平衡吸附量为 0.0825m3kg-1。试求：（1）Langmuir 吸附等温式中的常数 a。（2）当 CHCl3 的分压为 6.67kP
17、a 时的平衡吸附量。解：（1）Langmuir 吸附等温式 1pa将已知条件代入公式，计算得 45.80（2）根据上述 a 的值，计算得出分压为 6.67kPa 时的覆盖度为 0.7842。因为饱和吸附量已知，所以用饱和吸附量乘以覆盖度即得在该分压下的平衡吸附量，为 0.0736m3kg-1。6. 在正常沸点时，如果水中仅含有直径为 10-6m 的空气泡，问这样的水开始沸腾，需过热多少度？已知水在 373K 时的表面张力 =0.05890Nm-1，摩尔蒸发焓 vapHm=40656Jmol-1。解：因为凹面气泡的附加压力是负值，所以尽管达到了沸点，但是气泡内部的实际压强仍小于这个值。为了沸腾，需要继续吸收热量，直至抵这部分取负号的附加压力。又已知水的摩尔蒸发焓，可以用克-克方程求解需要升高的温度。 01ln37vapmsHRT代入数据，解得 T=411K，因此，需要继续升高 38K。
