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表面与胶体练习题1精品资料3.1表面化学3.1.1判断正误1. 两相之间的界面可以看成一个没有厚度的几何平面。（ ）2. 比表面自由能与表面张力实质相同，其数值和量纲也一样，但实际使用的单位不同，其物理意义也不同。（ ）3. 温度升高时，通常总是使表面张力下降。（ ）4.造成弯曲液面的原因是周界线上的表面张力不为零。（ ）5.附加压力的方向和表面张力的方向是一致的。（ ）6.同温度下，小液滴的饱和蒸汽压大于平液面的蒸汽压,且液滴越小，蒸汽压越大。（ ）7.把大小不等的液滴封在一个玻璃罩内，隔相当长时间后，两液滴将变得一样大。（ ）8.当把大小不同的两个肥皂泡连通时大泡会变小，小泡会变大。（ ）9对指定的液体来说，弯曲表面附加压力与曲率半径成反比，其方向总是指向曲面的球心。（ ）10.由开尔文公式知，曲率越小相差越大。（ ）11.玻璃毛细管插入液体中，液体一定沿毛细管上升。（ ）12.肥皂泡的附加压力为。（ ）13.固体颗粒半径越小，溶解度越小，熔点也越低。14.将泉水或井水小心注入干燥的杯子，泉水会高出杯面，这是因为泉水和井水中含有很多非表面活性物质无机盐离子，导致表面张力增大。（ ）15.胶束溶液属于热力学稳定系统。（ ）16.表面活性剂的亲水亲油平衡值越大，其亲油性越大。（ ）17.凡能铺展者，必能浸湿，更能粘湿。（ ）18.对于亲水性固体表面，固-液间的接触角90。（ ）19.当蒸汽的压力小于平面液体蒸汽压而大于毛细管中凹面液体的蒸汽压时，该蒸汽就会在毛细管内凝聚成液体，产生毛细凝聚现象。（ ）20. 表面过剩物质的量一定大于零。（ ）答案1.() 2.() 3.()4.（）5.（）6.（）7.（）8.（）9.（）10.（）11.（）12.（）13. ()14.（）15.（）16.（）17.（）18.（）19.（）20.（）3.1.2 选择题1.同一体系，比表面自由能和表面张力都用表示，它们（ ）(a)物理意义相同，数值相同 (b)量纲和单位完全相同(c)物理意义相同，单位不同 (d)前者是标量，后者是矢量2.液体在毛细管中上升的高度与下列哪一个因素（ ）无关？(a)温度 (b)液体密度(c)重力加速度(d)大气压力3.水对玻璃润湿，汞对玻璃不润湿，将一玻璃毛细管分别插入水和汞中，下列叙述不正确的是（ ） (a)水为凹球面 (b)汞为凸球面 (c)内水面高于水平面 (d)内汞面与汞平面一致4.一根毛细管插入水中，液面上升的高度为h，当在水中加入少量氯化钠，这时毛细管中液面高度为（ ） (a)等于h (b)大于h (c)小于h (d)无法确定5.下列说法中不正确的是（ ）(a)平面液体没有附加压力 (b)凸液面曲率半径为正，凹液面曲率半径为负(c)弯曲液面表面张力的方向指向曲率中心 (d)弯曲液面的附加压力方向指向曲率中心6.有两根半径相同的玻璃毛细管插入水中，水面上升高度为h，其中一根在h/2处使其弯曲向下，试问水在此毛细管端的行为是（）（a）水从毛细管端滴下 （b）毛细管端水面呈凸形弯月面（c）毛细管端水面呈凹形弯月面 （d）毛细管端水面呈水平面7.在298K时，已知A液面的表面张力是B液的一半，其密度是B液的2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）1/2倍 （b）1倍 （c）2倍 （d）4倍8.将装有润湿性液体的毛细管水平放置，在其右端加热，则管内液体将（ ）（a）向右移动 （b）向左移动 （c）不移动 （d）无法确定9.天空中的水滴大小不等，在运动中，这些水滴的变化趋势如何？（ ）（a）大水滴分散成小水滴，半径趋于相等 （b）大水滴变大，小水滴缩小（c）大小水滴的变化没有规律 （d）不会产生变化10.一个U形管的两壁直径不同，一端为110-3m，另一端为310-3m，水的表面张力为0.072Nm-1。如用这个U型管装上水来测量压力，将引入的误差为（）（a）72Pa （b）192 Pa （c）96 Pa （d）288 Pa11.在相同温度、压力下，把一定体积的水分散成许多小水滴，经过一变化过程后以下性质保持不变的是（）（a）表面张力 （b）比表面 （c）总表面能 （d）液面下的附加压力12.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13.溶液及其溶剂的比表面自由能分别为和，已知溶液的表面超量 （b）= （c）s-g (b) s-ls-g (b) s-l1+1-2 (b) 22+1-2 (d) 12+1-2答案1.(d) 2. (d) 3. (b) 4. (b) 5.(c)6. (c)7.(a)8.(b)9.(b)10.(b)11.(a)12. (c) 13. (a) 14. (d) 15. (a) 16. (b)17.(a)18.(b)19. (b)20.(a) 3.1.3 填空题1.毛细管现象是由 引起的。2.重量分析的“陈化”过程中，晶体粒子 ，晶粒数 ，大颗粒的溶解度 小颗粒的溶解度。3.请列举出常见的四种亚稳状态，它们分别是 ， ， 和 。4.根据开尔文公式，微小晶粒的饱和蒸汽压 普通晶体的饱和蒸汽压。5.能显著降低水的表面张力的物质称作 ，它们都是由 和 构成的两亲性分子。6.凡能产生正吸附的物质，其表面超额为 值，溶液的表面张力随浓度的增加而 。7.形成胶束的最低浓度称 ，此时溶液的很多性质如表面张力、电导率、渗透压等将发生突变。8.润湿大致可分为三种类型： 、 和 。9.液体在固体表面的润湿程度以 衡量，当 时称为不润湿。答案 1.弯曲表面附加压力2. 变大、减少、小于3.过冷液体、过热液体、过饱和溶液、过饱和蒸汽4.大于5. 表面活性剂、亲水基团、亲油基团6.正值、减小 7.临界胶束浓度 8. 粘湿、浸湿、铺展 9. 接触角、901803.1.4 例题例1在298.2K, p下，将直径为的毛细管插入水中，问需在管内施加多大压力才能防止水面上升？若不施加额外压力，则管内液面可上升多高？已知该温度下水的表面张力为0.072，水的密度为1000，并设接触角为0。解：因水与毛细管接触角为0，水能润湿管壁而呈半球形凹液面，因而受到附加压力的作用而使液面在毛细管内上升。若要防止水面上升，所需施加的压力应等于附加压力，即 式中R为液面曲率半径；r为毛细管半径。则 若不施加压力，则管内液面上升高度h为 例2298.2K时，水的饱和蒸汽压为3.13kPa,水的表面张力为0.072，密度为1000.试计算曲率半径均为10-8m的凸形液滴和凹形液面上方的蒸汽压各为多少。解：由开尔文公式 式中p是半径为R的弯曲；液面的蒸汽压 ;p0是平面液体蒸汽压。所以 计算结果表明：例3水蒸气骤冷会发生过饱和现象，在夏天的乌云中，用飞机喷洒干冰颗粒，使气温骤降至293k，水蒸气的过饱和度（p/p0）达到4.已知在293K时，水的表面张力为0.0729，密度为997，试计算：（1）在此时开始形成雨滴的半径（2）每一雨滴中所含水的分子数。解：（1）根据开尔文公式 则 （2）例4298.15K时，乙醇水溶液的表面张力与溶液活度的关系符合下式 试计算时的表面超量。解：当时，由吉布斯吸附公式 例5293K时，乙醚-水、汞-乙醚、汞-水的界面张力分别为0.0107, 0.379和0.375 Nm-1，在乙醚与汞的界面上滴一滴水，试求水对汞面的接触角。解：水滴在汞-乙醚界面达到平衡时 所以 四 习题1.在一个密封的容器中有某液体的几个大小不等的液滴，容器的其余空间是该液体的饱和蒸汽。若温度不发生变化，当放置足够长的时间后，容器内会出现什么现象？2.为什么泉水、井水都有比较大的表面张力？将泉水小心地注入干燥的杯子，泉水会高出杯面，这时加一滴肥皂水会发生什么现象？3.在293K时，把半径为1nm的水滴分散成半径为1m的小水滴，问比表面积增了多少倍？表面吉布斯自由能增加了多少？完成该变化时，环境至少需做功若干？已知293K时水的表面增了为0.07288 Nm-1。4.把半径为R的毛细管插在某液体中，设该液体与玻璃间的接触角为，毛细管中液体所成凹面的曲率半径为,液面上升到h高度后达到平衡，试证明液体的表面张力可近似地表示为 式中，g为重力加速度；为液体的密度。5.求在283K时，可逆的使纯水表面增加1.0m2的面积，吸热0.04J。求该过程的G,W, U, H, S和F各为多少？已知该温度下纯水的表面吉布斯自由能为0.074Jm-2。6.在298K时，平面水面上水的饱和蒸气压为3168Pa，求在相同温度下，半径为3nm的小水滴上水的饱和蒸气压。已知此时水的表面张力为0.072 Nm-1，水的密度设为1000 kgm-3。7.在298K时，1，2-二硝基苯（NB）在水中所形成的饱和溶液的浓度为moldm-3，计算直径为0.01m的NB微球在水中的溶解度？已知在该温度下，NB与水的为0.0257 Nm-1，NB的密度为1566 kgm-3。8.在298K时，乙醇水溶液的表面张力与溶液活度之间的关系为，式中常数A=510-4 Nm-1，B=210-4 Nm-1,求活度a=0.5时的表面超额为多少？9. 293K，根据下列表面张力的数据界面苯-水苯-气水-气汞-气汞-水/ Nm-13528.972.7483375试计算下列情况的铺展系数及判断能否铺展：（1）苯在水面上（未互溶前）；（2）水在水银面上；（3）苯在汞面上。10.氧化铝瓷件上需要凃银，当加热至1273K时，试用计算接触角的方法判断液态银能否润湿氧化铝瓷件表面？已知该温度下固体Al2O3的表面张力Nm-1，液态银表面张力Nm-1，液态银与固体Al2O3的界面张力Nm-1。11.已知水石墨体系的下述数据：在298K时，水的表面张力Nm-1，水与石墨的接触角测得为90，求水与石墨的粘附功，浸湿功和铺展系数。3.1.5习题解答1.在一个密封的容器中有某液体的几个大小不等的液滴，容器的其余空间是该液体的饱和蒸汽。若温度不发生变化，当放置足够长的时间后，容器内会出现什么现象？解：液滴越小蒸汽压越大，容器内的蒸汽压对于正常液体是饱和的，但对于小液滴来说还未饱和，因此小液滴会蒸发。蒸发是容器内的蒸汽变得过饱和，过饱和蒸汽在大液滴上凝结，最终小液滴消失，大液滴长大。2.为什么泉水、井水都有比较大的表面张力？将泉水小心地注入干燥的杯子，泉水会高出杯面，这时加一滴肥皂水会发生什么现象？解：泉水或井水含有大量无机盐，因而表面张力比纯水大。由于表面张力较大，因此当液面超过杯面时可保持其不溢出。如果此时加入肥皂水，则表面张力大大降低，液体将溢出杯口。3.在293K时，把半径为1nm的水滴分散成半径为1m的小水滴，问比表面积增了多少倍？表面吉布斯自由能增加了多少？完成该变化时，环境至少需做功若干？已知293K时水的表面增了为0.07288 Nm-1。解：设小水滴数目为N，则 ， JJ4.把半径为R的毛细管插在某液体中，设该液体与玻璃间的接触角为，毛细管中液体所成凹面的曲率半径为,液面上升到h高度后达到平衡，试证明液体的表面张力可近似地表示为 式中，g为重力加速度；为液体的密度。证明：因为 所以 5.求在283K时，可逆的使纯水表面增加1.0m2的面积，吸热0.04J。求该过程的G,W, U, H, S和F各为多少？已知该温度下纯水的表面吉布斯自由能为0.074Jm-2。解： G=A=0.0741=0.074J FG=0.074J JK-1 J J W= U-Q=0.114-0.04=0.074J6.在298K时，平面水面上水的饱和蒸气压为3168Pa，求在相同温度下，半径为3nm的小水滴上水的饱和蒸气压。已知此时水的表面张力为0.072 Nm-1，水的密度设为1000 kgm-3。解： Pa7.在298K时，1，2-二硝基苯（NB）在水中所形成的饱和溶液的浓度为moldm-3，计算直径为0.01m的NB微球在水中的溶解度？已知在该温度下，NB与水的为0.0257 Nm-1，NB的密度为1566 kgm-3。解： moldm-3 kgdm-38.在298K时，乙醇水溶液的表面张力与溶液活度之间的关系为，式中常数A=510-4 Nm-1，B=210-4 Nm-1,求活度a=0.5时的表面超额为多少？解：由公式得 molm-2.9.293K，根据下列表面张力的数据界面苯-水苯-气水-气汞-气汞-水/ Nm-13528.972.7483375试计算下列情况的铺展系数及判断能否铺展：（1）苯在水面上（未互溶前）；（2）水在水银面上；（3）苯在汞面上。解：（1）苯在水面上能铺展。（2）水在水银面上能铺展。（3）苯在汞面上能铺展。10.氧化铝瓷件上需要凃银，当加热至1273K时，试用计算接触角的方法判断液态银能否润湿氧化铝瓷件表面？已知该温度下固体Al2O3的表面张力Nm-1，液态银表面张力Nm-1，液态银与固体Al2O3的界面张力Nm-1。解： 因为 代入数据 1.0=1.77+0.88cos cos=-0.875。（ ）答案 1.（）2. （）3.（）4.（）5.（）6.（）7.（）8.（）9.（）10.（）11. （）12.（）13. （）14. （）15.（）16. （）17. （）18.（）19.（）20. （）3.2.2 选择题1. 溶胶与大分子溶液的相同点是（ ）(a)是热力学稳定系统 (b)是热力学不稳定系统(c)是动力学稳定系统 (d)是动力学不稳定系统2. 大分子溶液与憎液溶胶在性质上最根本的区别是（ ）(a)前者是均相体系，后者为多相体系 (b)前者黏度大，后者黏度小 (c)前者是热力学稳定体系，后者是热力学不稳定体系 (d)前者对电解质的稳定性较大，后者中加入少量电解质引起聚沉3. 下列分散体系中，Tyndall效应最强的是（ ）(a)纯净空气 (b)蔗糖溶液 （c）大分子溶液 (d)AgI溶胶4. 当一束足够强的自然光通过一胶体溶液，在与光束垂直方向上一般可观察到（）(a)白光 (b)橙红色光 （c）蓝紫色光 (d)黄光5. 在分析化学上有两种利用光学性质测定胶体溶液浓度的仪器，一是比色计，另一个是比浊计，分别观察的是胶体溶液的（）(a)透射光、折射光 (b)散射光、透射光 (c)透射光、反射光 (d)透射光、散射光6. 在晴朗的白昼，天空呈蔚蓝色的原因是（ ）(a)蓝光波长短，透射作用显著 (b)蓝光波长短，散射作用显著(c)蓝光波长短，反射作用显著 (d)蓝光波长短，折射作用显著7. 日出和日落时，太阳呈现鲜红色的原因是（ ）(a)红光波长长，透射作用显著 (b)红光波长长，散射作用显著(c)红光波长长，反射作用显著 (d)红光波长长，折射作用显著8. 下列性质中既不属于溶胶动力性质又不属于电动性质的是（）(a)沉降平衡 (b)布朗运动 (c)沉降电电势 (d)电导9. 电渗现象直接表明（ ）(a) 胶体粒子是电中性的 (b) 分散介质是电中性的(c) 胶体体系的分散介质也是带电的 (d) 胶体粒子是带电的10. 胶体粒子的电势是指（ ），当其等于零时，常称为等电状态。(a) 固体表面处与本体溶液之间的电势降 (b) 紧密层、扩散层分界处与本体溶液之间的电势降 (c) 扩散层处本体溶液之间的电势降 (d) 胶粒与液体之间的滑动面与本体溶液之间的电势降11. 将1.010-2dm3浓度为0.02moldm-3的KCl溶液和0.1dm3浓度为0.005moldm-3的AgNO3溶液混合制成的溶胶，在外电场作用下胶粒将（）(a)向正极移动 (b)向负极移动 (c)不作定向移动 (d)静止不动12. 在Fe(OH)3溶胶的电泳实验中，界面向负极移动，这说明（ ）(a)胶粒电正电荷 (b)胶体点正电荷 (c)胶核带正电荷 (d)胶团带正电荷13. 为了将不同蛋白质分子分离，通常采用的方法是（ ）(a) 电渗 (b) 电泳 (c) 扩散 (d) 沉降14. 在一定量以KCl为稳定剂的AgCl溶胶中加入电解质使其聚沉，下列电解质的用量由小到大的顺序正确的是（）（a） AlCl3ZnSO4KCl (b) KClZnSO4AlCl3(c) ZnSO4KClAlCl3 (d) KClAlCl3MgSO4 Na2SO4例3、某金溶胶在298K时达沉降平衡，在某一高度时粒子的密度为8.89108m3，再上升0.001m粒子的密度为1.08108m3，设粒子为球形，已知金的密度为1.93104kgm-3,分散介质水的密度为1.0103kgm-3，试计算：(1)胶粒的平均半径r及平均摩尔质量M；(2)使粒子的密度下降一般，需要上升的高度。解：（1） （2）设使粒子密度下降一般需上升的高度为x,则有由题意，有 两式相比，求得 例4、测得不同浓度的聚苯乙烯的甲苯溶液的粘度如下：c/ gdm-3 02.04.06.08.010.0/ 10-4 kgm-1s-15.586.156.747.357.988.64求特性粘度及此高分子的相对平均摩尔质量。以致K3.8010-5 dmg-1 , 。解：根据，由题中所给实验数据求出及，结果列表如下：02.04.06.08.010.011.1021.2081.3171.4301.549-0.05110.05200.05280.05380.0549作图，外推到c=0时的，即为，根据粘度法测定相对分子质量的公式，得 例5、298K时，在半透膜两边，一边放浓度为0.100 moldm-3的高分子有机物RNa，RNa能全部解离，但R-不能透过半透膜；另一边放浓度为0.500 moldm-3的NaCl，计算膜两边平衡后，各种离子的浓度和渗透压。解：设达到Donnan平衡时，通过半透膜的Na+和Cl-浓度分别为 四 习题1如何定义胶体分散系统？胶体系统的基本特性是什么？2溶胶为热力学不稳定系统，但它在相当长的时间范围内可以稳定存在，其主要原因是什么？3丁达尔现象的实质是什么？溶胶为什么会产生丁达尔现象？为什么溶胶有较强的丁达尔现象，而高分子溶液的丁达尔现象很微弱？4试解释：（1）江河入海处，为什么常形成三角洲？（2）加明矾为什么能使浑浊的水澄清？（3）使用不同型号的墨水，为什么有时会使钢笔堵塞而写不出来？（4）重金属离子中毒的病人，为什么喝了牛奶可使症状减轻？请尽可能多的列举出日常生活中遇到的有关胶体的现象及其应用。5高分子溶液和（憎液）溶胶有哪些异同点？6燃料油中常需加入少量油溶性的电解质，为什么？7. 将过量H2S通入足够稀的As2O3溶液中制备硫化砷As2S3溶胶。（1）请写出该胶团的结构式，并指明胶粒的电泳方向；（2）试比较电解质KCl、MgSO4、MgCl2对该溶胶聚沉能力的大小。8从定义、产生原因、数值、影响因素等方面比较电势和热力学电势0的异同。9在两个充满0.001molL-1 KCl溶液的容器之间是一个AgCl多孔塞，多孔塞两边接以直流电，试问溶液将向何方移动?当以0.1molL-1 KCl来代替0.001molL-1 KCl 时，加以相同的电压，液体的流动是加快还时减慢，如果用AgNO3溶液代替KCl溶液，液体的流动方向怎样？10某溶胶中粒子的平均直径为4.2 nm，设其粘度和纯水相同，=110-3 kgm-1s-1，试计算：1）298K，胶体扩散系数D；2）在一秒钟里，粒子沿x方向的平均位移。1120C时测得Fe（OH）3水溶液的电泳速度为1.6510-6 ms-1，两极间的距离为0.2 m，所加电压为110 V, 求电势的值。已知水的相对介电常数r=81，=0.0011Nsm-2.12有一Al(OH)3溶胶，在加入KCl使其最终浓度为80 molm-3时恰能聚沉，加入K2C2O4浓度为0.4 molm-3时恰能聚沉，（1）Al(OH)3溶胶胶粒所带电荷为正还是为负？（2）为使该溶胶聚沉，CaCl2的浓度约为多少？13在三个烧瓶中分别盛有0.020dm3的Fe(OH)3溶胶，分别加入NaCl、Na2SO4和Na3PO4溶液使溶胶发生聚沉，最少需要加入：1.00mol.dm-3的NaCl溶液0.021dm3；5.010-3mol.dm-3的Na2SO4溶液0.125dm3；3.33310-3mol.dm-3Na3PO4溶液0.0074dm3。试计算各电解质的聚沉值、聚沉能力之比，并指出胶体粒子的带电符号。14在NaOH溶液中用HCHO还原HAuCl4可制得金溶胶：HAuCl4 + 5NaOH NaAuO2 + 4NaCl + 3H2O2NaAuO2 + 3HCHO + NaOH 2Au(s) + 3HCOONa + 2H2O(1)NaAuO2是上述方法制得金溶胶的稳定剂，试写出该金溶胶胶团结构的表示式。(2)已知该金溶胶中含Au(s)微粒的质量体积浓度，金原子的半径，纯金的密度，假设每个金的微粒皆球形，其半径。试求：（a）每dm3溶胶中含有多少金胶粒？（b）每dm3溶胶中，胶粒的总表面积为多少？（c）每个胶粒含有多少金原子？15.有一聚合物样品，其中摩尔质量为10.0kgmol-1的分子有10mol，摩尔质量为100kgmol-1的分子有5mol，试分别计算各种平均相对分子质量（设=0.5）各为多少？16. 298.2K时，在可透过Na+和Cl-的半透膜两边加入0.2000moldm-3NaCl水溶液。膜内再放入不透过半透膜的大分子Na6P，其浓度为9.0910-4moldm-3。问平衡时两边Na+和Cl-的浓度各为多少？估算此体系的渗透压。3.2.5习题解答1如何定义胶体分散系统？胶体系统的基本特性是什么？解：胶体分散体系是分散质粒子在1nm100nm之间的分散体系。胶体分散体系是一种分散质粒子直径介于粗分散体系和分子分散体系之间的一类分散体系，其基本特性是特有的分散程度、多相不均匀性和具有聚结不稳定性。2溶胶为热力学不稳定系统，但在相当长的时间范围内可以稳定存在，其主要原因是什么？解：胶粒带电使胶粒之间有相斥力是溶胶稳定的主要因素；除此之外，溶剂化作用是使溶胶稳定的另一重要因素，胶团双电层中的全部离子都是水化的，在分散相粒子周围形成一个有一定弹性的水化外壳。当一对胶团因布朗运动而靠近时，水化外壳因受到挤压而变形，但每个胶团又都力图恢复其原状而又被弹开，增加了溶胶聚合的机械阻力；溶胶稳定的第三个重要因素是布朗运动，当分散相粒子的布朗运动足够强时，能克服重力场的影响而不下沉。溶胶的这种性质称为动力学稳定。3丁达尔现象的实质是什么？溶胶为什么会产生丁达尔现象？为什么溶胶有较强的丁达尔现象，而高分子溶液的丁达尔现象很微弱？解：Tydnall效应的实质是分散相粒子对入射光的散射作用。所谓光的散射作用是指除入射光方向外，被照射体系周围四面八方都能看到发光现象。产生光散射作用的必要条件是被入射光照射的体系具有光学不均匀性。由于溶胶分散相是以10-710-9m的粒子大小分散在介质中，因而具