大学物理化学6表面现象课后习题及答案.docx

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1、大学物理化学6表面现象课后习题及答案表面现象课后习题 一、是非题 下述各题中的说法是否正确?正确的在题后括号内画“”,错的画“”。 1液体的表面张力总是力图缩小液体的表面积。 2液体表面张力的方向总是与液面垂直。 3分子间力越大的液体，其表面张力越大。 4通常物理吸附的速率较小，而化学吸附的速率较大。 5兰缪尔定温吸附理论只适用于单分子层吸附。 二、选择题 选择正确答案的编号，填在各题题后的括号内。 1液体表面分子所受合力的方向总是：，液体表面张力的方向总是。 沿液体表面的法线方向，指向液体内部； 沿液体表面的法线方向，指向气相； 沿液体的切线方向； 无确定的方向。 2温度与表面张力的关系是：

2、 。 温度升高表面张力降低； 温度升高表面张力增加； 温度对表面张力没有影响； 不能确定。 三、计算题 习题1 20 时汞的表面张力s =4.8510 -1 Nm -1 ，若在此温度及101.325 kPa 时，将半径r1 = 1 mm的汞滴分散成半径为 r2 =10 -5 mm的微小液滴时，请计算环境所做的最小功。 习题2 泡压法测定丁醇水溶液的表面张力。20实测最大泡压力为0.4217 kPa，20时测得水的最大泡压力为0.5472 kPa，已知20时水的表面张力为 72.7510 -3 Nm 醇溶液的表面张力。 -1，请计算丁习题3 20 苯蒸气凝结成雾，其液滴半径为1 mm ，试计算其

3、饱和蒸气压比正常值增加的百分率。已知20 时液体苯的体积质量(密度)为 0.879 gcm - 3，表面张力为0.0289 Nm -1 ，C6H6的摩尔质量为78.11 gmol - 1 。 习题4 25 时乙醇水溶液的表面张力s随乙醇浓度c的变化关系为： s / = 72 0.5(c / c) 0.2 (c / c)2 试分别计算乙醇浓度为0.1 moldm -3 和0.5 moldm -3时，乙醇的表面吸附量(c=1.0 moldm -3) 习题5 用活性炭吸附CHCl3时，0 时的最大吸附量为93.8 dm 3kg -1 已知该温度下CHCl3 的分压力为1.34 10 4 Pa时的平衡

4、吸附量为 82.5 dm 3kg -1 ，试计算： 朗缪尔吸附定温式中的常数b ； CHCl3分压力为 6.67 10 3 Pa 时的平衡吸附量。 表面现象课后习题答案 一、是非题 1. 2.； 3. ； 4. ； 5. 。 二、选择题 1.(A),(C) ； 2. (A) 三、计算题 习题1 题解：因为T，p 恒定，所以s为常数，环境所做的最小功为可逆过程表面功Wr 设：A1，A2分别为汞滴分散前后的总面积，N为分散后的汞的滴数，则： Wr=A2A1dA= (A2-A1) A1=4r124r13 2233A2=N4r2=4r2=4r1/r24r233r132所以： Wr=4 -r1 r2 =

5、4.8510Jm-1-2(110-3)3-32243.14-110m -810() =0.609J 导引：表面功是环境为扩大液体表面所作的非体积功，在可逆条件下，与系统增加的表面积dA成正比。 习题2 题解：设Dp1，Dp2，s1，s2 分别为丁醇溶液及水的最大泡压力与表面张力。根据拉普拉斯公式及泡压法的原理可知： Dp1=Dp2=2s1 r2s2 r因为实验使用同一根毛细管，r 为定值，联立式和式得： 2s12s2 =Dp1Dp2 s1=s2Dp172.750.4217kPa= 56.1 Nm -1 =Dp20.5472kPa导引(i)泡压法测液体的表面张力，当毛细管的半径很小时，形成的气泡

6、基本上是球形的，因此可以用Laplace方程求算液体的表面张力；当气泡开始形成时，液体表面几乎是平的，这时曲率半径最大，随着气泡的形成，弯曲液面也开始形成，曲率半径逐渐变小，直到形成半球形，这时曲率半径r亦即是毛细管半径。 习题3 题解： 由 Kelvin方程 pr*2Mlnp*=RTrr =20.02898.314JK-1-1Nm-178.1110-3K0.87910-3kgmol-1kgcm-3mol293.15110m-6 = 0.00211 则 pr*p* = 1.002 所以 *pr-p*p*=0.002 = 0.2 % 。 导引：液滴形成的凸液面，由于附加压力的作用使液滴的饱和蒸气

7、压比相同温度下平液面的饱和蒸气压大，它们的关系遵守Kelvin方程。 习题4 题解：由吉布斯溶液中定温吸附理论，表面吸附量2为： 2=-(1)(1)c2dRTdc2式中的 d可由式求得 dc2d= 0.5 +0.4 ( c / c) 10 -3 Nm -1 / mol dm -3 ( c ) dc2 (1)2=-0.1moldm-3(-0.5+0.0.1)10-3Nm-1 -1-18.314JmolK298.15K =18.6 10 -9 molm -2 将c = 0.5 moldm -3和式代入式得 2=60.5 10 -9 molm -2 导引：由计算结果知，20，为正吸附。 (1)习题5 题解： 设G和G 分别为平衡吸附量和最大吸附量，则 = bp 1+bp=即 b=(-)p82.5dm3kg-1Pa =(93.8-82.5)dm3kg1.34104 =5.45 10 - 4 Pa -1 93.8dm3kg-15.4510-4Pa-16.67103Pa ( 2 ) G= -4-131+5.4510Pa6.6710Pa = 73.5dm3kg-1 导引：兰谬尔吸附模型是气体在固体表面的单分子层吸附模型，要求掌握兰谬尔吸附定温式。