物理化学表面及胶体习题(4)

2019-06-11 22:06

气压。(选填 > , = , < )

2、朗缪尔公式的适用条件仅限于???单分子层??化学吸附??????????吸附。

3、推导朗缪尔吸附等温式时, 其中假设之一吸附是??单???分子层的;推导BET吸附等温式时, 其中假设之一吸附是???多???分子层的。

4、表面张力随温度升高而?? 减小?。(选填增大、不变、减小),当液体到临界温度时,表面张力等于??零 ?。

5、物理吸附的吸附力是?范德华力?,吸附分子层是??单或多分子??。

bpbpΓ?Γ?1?bp或 ?= 1?bp?。该式的适用条件6、朗缪尔吸附等温式的形式为?

是?单分子层吸附 或 化学吸附

7、溶入水中能显著降低水的表面张力的物质通常称为??表面活性??物质。 8、过饱和蒸气的存在可用??开尔文??公式解释,毛细管凝结现象可用??开尔文??公式解释。(选填拉普拉斯、开尔文、朗缪尔)

9、表面活性剂按亲水基团的种类不同,可分为:?阴离子活性剂??、??阳离子活性剂?、????两性活性剂?、?非离子活性剂???。 10、物理吸附永远为?放??热过程。 三、是非题。在题后括号内,正确的打“√”,错误的打“×”。 1、物理吸附无选择性。是不是?( 是 )

2、弯曲液面所产生的附加压力与表面张力成正比。是不是?( 不是 )

3、溶液表面张力总是随溶液浓度的增大而减小。是不是?( 是 )

4、朗缪尔吸附的理论假设之一是吸附剂固体的表面是均匀的。是不是?(是 )

5、朗缪尔等温吸附理论只适用于单分子层吸附。是不是?(是 )

6、弯曲液面处的表面张力的方向总是与液面相切。是不是?( 是 )

7、在相同温度与外压力下,水在干净的玻璃毛细管中呈凹液面,故管中饱和蒸气压应小于水平液面的蒸气压力。是不是?( 是 )

8、分子间力越大的液体,其表面张力越大。是不是?( 是 )

9、纯水、盐水、皂液相比,其表面张力的排列顺序是:?(盐水)??(纯水)

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??(皂液)。是不是?( 不是 ) 10、表面张力在数值上等于等温等压条件下系统增加单位表面积时环境对系统所做的可逆非体积功。是不是? ( 是 )

11、弯曲液面的饱和蒸气压总大于同温度下平液面的蒸气压。是不是?( 不是 )

2??p?r可知,12、由拉普拉斯公式当?p = 0 时,则 ? = 0 。是不是? ( 不是 )

四、计算题。

200 ℃时测定O2 在某催化剂上的吸附作用,当平衡压力为 0.1 MPa及1 MPa 时,1 g催化剂吸附O2的量分别为2.5 cm 3及 4.2 cm 3 (STP) 设吸附作用服从朗缪尔公式,计算当O2 的吸附量为饱和吸附量的一半时,平衡压力为多少。

bΓ?Γ?1?bp 解:

Γ1p1?bp2?1? Γ2p21?bp1

2.50.11?b1?106Pa??4.211?b0.1?106Pa 即

????所以 b = 12.2 ×10 -6 Pa -1

bpΓ? Γ?1?bp

Γ1bp1?? Γ?2 即 1?bp2

p?所以

11??82?103Pa?82kPa?6?1b12.2?10Pa

五、计算题。

已知某硅胶的表面为单分子层覆盖时,1 g硅胶所需N2气体积为129 cm 3 (STP)。若N2分子所占面积为0.162 nm 2,试计算此硅胶的总表面积。 解:S?Am?nLA

22414cm3?mol?1

= 562 m 2

六、计算题。

20 ℃时汞的表面张力? =4.85×10 -1 N·m -1 ,求在此温度下101.325 kPa 时,将半径r1 = 10.0 mm的汞滴分散成半径为 r2 =1?10 -4 mm的微小汞滴至少需要消

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?0.162nm?3129cm3?6.022?1023mol?1?10?18耗多少非体积功(假定分散前后汞的体积不变)。 解:设A为总表面积

?r1N???r?2则 ????

3?r1?A?A2?4?r12??r?2

???? ?r1?4?r12??r??'?2? W???A????10?2??1?2?22??4.85?10J?m?4?3.1416?(1?10m)???10?7???

=60.9 J

七、证明题。 在18℃时,各种饱和脂肪酸水溶液的表面张力?与浓度c的关系可表示为: σ?c??1?blg?1???aσ??

式中?* 是同温度下纯水的表面张力,常数a因不同的酸而异,b = 0.411试写出服从上述方程的脂肪酸的吸附等温式。

解:

???????blg?c??ln??c??1??a?

d?1??b??lg?c??c?a dc所以吸附等温式为:

cd?b??lg?c?cΓ?????RTdcRTc?a

八、计算题

18 ℃时,酪酸水溶液的表面张力与溶液浓度c 的关系为:

?c????3??29.8?10gln1?19.64????1?3?N?mmol?m????

-3

式中? * 是纯水的表面张力,试求c = 0.01 mol·dm 时单位表面吸附物质的量。

σ?σ?σ?σ?解:N?m?1?c?????29.8?10?3ln?1?19.64????mol?m?3?? ???σ?? ??c2?29.8?10?319.64??σ?????????2.3031?19.64(c/mol?dm?3) ?T??c?T 18

?c??σ???????RT?c??T ?T

?0.01mol?dm?329.8?10?3?19.64?????????1?1?8.314J?K?mol?2.303?(1?19.64?0.01)?

= 8.78×10 -7 mol·m -2

九、计算题。

已知在?33.6℃时,CO(g)在活性炭上的吸附符合朗缪尔直线方程。经测定知,该(p/V)~p直线的斜率为23.78 kg·m-3,截距为131 kPa·kg·m-3,试求朗缪尔方程中的常数Vm及b。 解:斜率 m= 23.78 kg·m-3 = 1/Vm

所以 Vm = 1/m =0.0420 m3 (STP)·kg-1 截距q= 131 kPa·kg·m-3 = 1/(Vm ·b) 所以 b= 1/(Vm·q)

= 1/(0.0420 m3·kg-1×131 kPa·kg·m-3) = 1.82×10-4 Pa-1

十、计算题

25 ℃时乙醇水溶液的表面张力?随乙醇浓度c的变化关系为: ? / 10 -3 N·m -1 = 72 -0.5(c / c)+ 0.2 (c / c)2

试分别计算乙醇浓度为0.1 mol·dm -3 和0.5 mol·dm -3时,乙醇的表面吸附量(c=1.0 mol·dm -3)

(1)Γ2??c2????RT???c2解:由吉布斯溶液等温吸附理论,表面吸附量?2为: cd?(1)Γ2??2RTdc2 d?式(2)中的 dc2可由式(1)求得

d? dc2= [-0.5 +0.4 ( c / c) ] ×10 -3 N·m -1 / mol ·dm -3 将c = 0.1 mol·dm -3和式(3)代入式(2)得

(1)Γ2 =

?1??0.1mol?dm?3?(?0.5?0.?0.1)?10?3N?m?18.314J?mol?1?K?1?298K-2

-9

=18.6×10 mol·m 将c = 0.5 mol·dm -3和式(3)代入式(2)得 Γ2=60.5×10 -9 mol·m -2

(1) 19

1.(2009·广东化学,5)下列说法都正确的是(B )

①江河入海口三角洲的形成通常与胶体的性质有关 ②四川灾区重建使用了大量钢材,钢材是合金③“钡餐”中使用的硫酸钡是弱电解质 ④太阳能电池板中的硅在元素周期表中处于金属与非金属的交界位置 ⑤常用的自来水消毒剂有氯气和二氧化氯,两者都含有极性键 ⑥水陆两用公共汽车中,用于密封的橡胶材料是高分子化合物

A.①②③④ B.①②④⑥ C.①②⑤⑥ D.③④⑤⑥

2.某合作学习小组讨论辨析以下说法:① 粗盐和酸雨都是混合物;② 沼气和水煤气都是可再生能源;③ 冰和干冰既是纯净物又是化合物;④ 不锈钢和目前流通的硬币都是合金;⑤ 盐酸和食醋既是化合物又是酸;⑥ 纯碱和熟石灰都是碱;⑦ 豆浆和雾都是胶体。上述说法正确的是D A.①②③④ B.①②⑤⑥ C.③⑤⑥⑦ D.①③④⑦ 3. 下列说法正确的是(A )

A. 可用丁达尔现象区分溶液与胶体 B.生石灰与水混合的过程只发生物理变化

C.O3是由3个氧原子构成的化合物 D.CuSO4·5H2O是一种混合物 4. (2010·试题调研,广东佛山3月)生物学家借助新的显微技术,成功观察到小于200纳米的微粒。下列分散系中,分散质微粒直径最小的是( D ) A.雾 B.蛋白质溶液 C.石灰乳 D.KNO3溶液

5. (2009·试题调研,山东日照5月)下列有关物质的分类或归类中正确的是(C )

①混合物:福尔马林、水玻璃、水银 ②化合物:CaCl2、烧碱、聚苯乙烯、HD

121314

③电解质:明矾、胆矾、冰醋酸、硫酸钡 ④同位素:6C、6C、6C A.①③ B.②③ C.③④ D.②④

6. (2009·模拟精选,广东广州4月)下列关于胶体和溶液的说法中,正确的是(C )

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