物理化学 习题答案(胡彩玲)第八章 表面现象与胶体课后答案.docx

第八章 表面现象与胶体 一、计算题 1.解： 一滴大水滴可以分散成N个小水滴： 小水滴的面积为：，大水滴的面积为： 面积增加倍数为：==999 =72.75×10－3×4×π×(－)=9.13310－4J； 2.解： 根据开尔文公式，将数值带入，得 =0.4449 所以溶解度=0.4449×5.9×10－3=2.625×10－3mol·L－1 3.解： 汽泡为凹面，且r=0.5×10－7m， ==－0.01427 所以r=p0·exp=101.325×0.9858=99.89kPa 因pr＜p外，故不能政蒸发出直径为1×10－7m的气泡。 4.解： 根据开尔文公式，，得，将数值带入 ≈66 设雨滴为球形，则一个雨滴的体积为： 雨滴中的水分子数为： ?H吸,g5 ?H吸,g 水蒸气（始） 糖碳吸附水（末） 水蒸气（始） 糖碳吸附水（末） ?VapH? ?VapH ?H吸,l 液体水（中间） 液体水（中间） 两个吸附热间的关系如上图所示，?H吸,l=?VapH+?H吸,g （1）根据克-克公式：气体吸附热的计算用， ，?H吸,g===－43.13kJ·mol-1 （2）根据克-克公式：水的蒸发热为， ，?VapH===44.64kJ·mol-1 所以，?H吸,l=?VapH+?H吸,g=44.64－43.13=1.51kJ·mol-1 6.解： 把吸附当相平衡看待，应用克-克公式有， ，?H吸=== －28.513kJ·mol-1 所以吸附0.04mol的吸附热=?H吸×n(CO2)=－28513×=－51J 二、简答题 1.表面吉布斯函数与表面张力异同： （1）二者所用的符号相同，量纲相同，单位适宜时数值相同； （2）单位不同，表面张力单位N/m，表面自由能单位，J/m2； （3）物理意义不同：分别是以力学方法和热力学方法研究表面现象的物理量。 2.把由气相组成的界面(即气—液、气—固界面)称做表面；液体内部分子所受的力可以彼此抵消，但表面分子受到体相分子的拉力大，受到气相分子的拉力小(因为气相密度低)，所以表面分子受到被拉入体相的作用力。 3.解释现象的基本原理：①人工降雨②有机蒸馏中加沸石③过饱和溶液、过饱和蒸汽、过冷液体等过饱和现象④重量分析中的“陈化”过程。 答：这些都可以用Kelvin公式解释，①②③④都是新相刚行面时的体积小，曲率半径小，对与之平衡的旧相有更加苛刻的条件要求。 4.纯液体通过缩小表面积来降低表面吉布斯自由能；溶液通过减小表面积和表面吸附两种途径来降低表面吉布斯自由能，对表面活性剂产生正吸附，对非表面活性剂产生负吸附；固体通过吸附气体分子或液体分子来降低体系吉布斯自由能。 5.在单位面积的表面层中，所含溶质的物质的量与同量溶剂在溶液本体中所含溶质物质的量的差值，称为溶质的表面过剩或表面吸附量，吉布斯吸附等温式可用来定量计算表面吸附量。 6.细粒CaCO3的分压p1更大，因为，而CaCO3的分解压p1正比于；又，热力学数据表中的数据一般是对大颗粒而言的，而细小CaCO3的粒子有较大的表面能，从而使减小，变大，所以细粒CaCO3的分压p1更大。 7.降低表面力为正吸附，溶质在溶液表面的浓度大于其在溶液本体中的浓度，此溶质为表面活性物质；增加表面力为负吸附，溶质在溶液表面的浓度小于其在溶液本体中的浓度，此溶质为表面惰性物质。 8.由于吸附总是自发过程，故△G＜0，气体在固体表面被吸附，固体不变，体系△S＜0，在等温下，由△H＝△G +T△S，可推△H＜0，故吸附一般放热。当有气体原子解离发生时有化学键的改变，使有些化学吸附的熵变大于零，这样吸热吸附的情况下，也可以使ΔG小于零。 9.(1) 单分子层吸附；(2) 固体表面均匀(吸附热为常数，与覆盖率无关) (3) 被吸附在固体表面上的分子间无相互作用力；(4) 吸附和解吸呈动态平衡。 10.表面活性剂一般都是线型分子，其分子中同时含有亲水(憎油)性的极性基团和亲油(憎水)性的非极性基团，从而使表面活性剂既具有亲水又具有亲油的双亲性。（1）双亲性（2）溶解性（3）表面吸附（4）界面定向（5）形成胶束（6）多功能性，如清洗、发泡、润湿、乳化、增溶、分散等。日用化学品常用到表面活性剂。 11.按离子类型分类： 非离子型表面活性剂(脂肪醇聚氧乙烯醚) 阴离子型表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠) 阳离子型表面活性剂(苄基三甲基氯化铵) 两性表面活性剂(十二烷基甜菜碱) 12.（1）表面活性剂的HLB越高，亲水性越高。（2）亲油基团的影响：亲油基的疏水作用降低了表面张力，影响胶束的形成。（3）亲水基团的影响：表面活性剂的亲水基会影响其溶解度，从而进一步影响胶束的形成，溶解度越大，临界胶束浓度越高。同时，亲水基的不同，活性剂对温度的敏感程度