简答题图2
9、为什么棉质的衣服或纸张等在潮湿的春天也会变潮湿? 10、在两支水平放置的毛细管中间皆装有一段液体,(a)管中的液体对管壁完全润湿;(b)管中的液体对管壁完全不润湿,如思考题图3所示,当在管右端加热时,管中液体各向哪一端流动?
简答题图3
11、有两支内径r相等可被水完全润湿的毛细管垂直地插在水中,水在A管中上升的高度为h1,B管的上端为向下弯曲的U形管,其最高点距水面的高度小于h1,如图思考题图5所示。试问:水能从U形管的下端自动地流出吗?若加冲力使B管迅速下移,然后再固定不动,水能连续流出吗?
简答题图4
12、在半径相同的毛细管下端有两个大小不同的圆球形气泡,如思考题图6所示。试问将活塞C关闭,A及B打开会出现什么现象?
简答题图5
13、纯液体、溶液和固体,它们各采用什么方法来降低表面能以达到稳定状态?
14、人工降雨的原理是什么?
15、沸石为何能防止暴沸?为什么烧水时不用加沸石,而有机物蒸馏时往往要加入沸石?
16、如何解释锄地保墒?
17、油在水面的铺展往往进行到一定程度便不再扩展,为什么? 18、待粘接的固体表面为什么常需进行粗化处理?
19、Langmuir等温式和BET公式之间有什么联系和共同点?
20、为什么BET吸附公式只能应用于临界温度以下的气体,Langmuir吸附公式对被吸附气体是否有这个限制条件?
21、根据定义式G=H-TS,试说明气体在固体表面上的恒温、恒压吸附过程必为放热吸附。
22、为什么吸附法测固体比表面的实验一般在比压0.05~0.35之间进行? 23、如何从吸附的角度来衡量催化剂的好坏?为什么金属镍既是好的加氢催化剂,又是好的脱氢催化剂?
24、在水中滴入几滴油,会发现油并不溶于水,而是浮在水面,但如果加入少许水溶性表面活性剂(如吐温-20),油好像溶于水中了,解释为什么?
25、(1)请简单说明洗衣粉洗衣服的去污作用。
(2)有些洗衣粉包装袋上印有用量(即多少衣服用多少洗衣粉),为什么?
简答题图6
判断题
1、催化剂能改变反应历程,降低反应的活化能,但不能改变反应的△rGm。( ) 2、催化剂的吸附能力越强,催化活性越大( )
3、比表面功、比表面吉布斯自由能、表面张力三者的量纲、单位、物理意义完全相同( )
4、液体的表面张力,即液体表面的分子间作用力( )
5、表面活性剂可以分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂( ) 6、BET公式只适用于多层的物理吸附( )
7、液体在毛细管中上升的高度与重力加速度基本无关 ( )
计算题
1、293K时,将1g的水分散成半径r?10?8m的小水滴,已知293K时水的密度为998kg?m?3,水的表面张力为72.8?10?3N?m?1,试计算: (1)分散液滴的总表面积、比表面积; (2)该过程中环境至少需作多少表面功?
(3)若在水中加入少量表面活性剂,环境需作的功是增大还是减小?
2、将苯倒入含乙醇的水溶液中,可形成苯在水中(即O/W)的乳浊液。25℃,若将5ml苯倒入20ml乙醇水溶液中,形成的乳浊液粒子平均半径为5?10?7m,苯与此乙醇水溶液之间的界面张力是35?10?3N?m?1,试计算形成乳浊液时体系表面吉布斯自由能的增量(忽略体相的吉布斯自由能变化和混合热)。 3、在298K、101.325Pa下,将直径为10?4m的毛细管插入水中,需在管内加多大压力才能防止水面上升?若不加额外的压力,让水面上升,达平衡后管内液面上升多高?已知该温度下水的表面张力为0.072N?m?1,水的密度为1000kg?m?3,设接触角为0?,重力加速度g?9.8m?s?2。
4、用一玻璃管吹肥皂泡,在玻璃管中间下接一U形压力计,压力计中放入适量水,U形压力计一端与玻管相接,一端通向大气。当吹出的肥皂泡直接为5?10?3m时,U形压力计中两臂水柱差为2?10?3m。若将直径为1?10?4m的玻璃毛细管插入该肥皂液中,试计算肥皂液将会升高多少。设肥皂液可完全润湿毛细管,且密度与纯水近似相等为1?103kg?m?3。
5、在101325Pa外压,100℃的某液体产生一个半径为10?5m的小气泡。 (1)计算小气泡内的压力; (2)判断该气泡能否逸出液面。
已知该温度下该液体的表面张力为58.5mN?m?1,密度为1000kg?m?3,饱和蒸气压为102000Pa,该液体的摩尔质量为30?10?3kg?mol?1。忽略静压的作用。 6、已知水在293K时的表面张力??0.07275N?m?1,摩尔质量M?0.018kg?mol?1,密度??1?103kg?m?3。273K时,水的饱和蒸气压为610.5Pa,在273K~293K温度区间水的摩尔气化热?vapHm?40.67kJ?mol?1,求293K,水滴半径r?10?9m时水的饱和蒸气压。
7、CO在90K时候被云母吸附的数据如下(V值已换算到标准状况): p/Pa
V?107/m3
0.755 1.05
1.400 1.30
6.040 1.63
7.266 1.68
10.55 1.78
14.12 1.83
(1)试由Langmuir吸附等温式求Vm和a值; (2)计算被饱和吸附的总分子数;
(3)假定云母的总表面积为0.624m2,试计算饱和吸附时,吸附剂表面上被吸附分子的密度(单位面积上分子数)为多少?此时每个被吸附分子占有多少表 面积?
8、0℃时,用2.964?10?3kg活性炭吸附CO,实验测得当CO分压分别为9731Pa及71982Pa时,其平衡吸附气体体积分别为7.5?10?6m3和38.1?10?6m3(已换算成标准状况),已知活性炭吸附CO符合Langmuir吸附等温式,试求: (1)Langmuir公式中的a值;
(2)当CO分压为53320Pa时,其平衡吸附量为多少?
9、对于微球硅酸铝催化剂,在77.2K时以N2为吸附质,测得每千克催化剂吸附量(已换算成标准状况)及N2的平衡压力数据如下
p/kPa
8.699 115.58
13.64 126.3
22.11 150.69
29.92 166.38
38.91 184.42
V/dm3?kg?1
试用BET公式计算该催化剂的比表面,已知77.2K时N2的饱和蒸气压为99.13kpa,N2分子的截面积S?1.62?10?19m2。
10、293.2K时,水和汞的表面张力分别为0.0728N?m?1和0.483N?m?1,而汞和水的界面张力为0.375N?m?1,请判断: (1)水能否在汞的表面上铺展开? (2)汞能否在水的表面上铺展开?
11、293.2K时,水和苯的表面张力分别为0.0728N?m?1和0.0289N?m?1,而水和苯的界面张力为0.0350N?m?1,请判断:
(1)水能否在苯的表面上铺展开?
(2)苯能否在水的表面上铺展开?(注:苯和水相互达饱和后,此时水和苯的表面张力分别为0.0624N?m?1和0.0288N?m?1)
12、某棕榈酸?M?256g?mol?1?的苯溶液,1dm3溶液含酸4.24g。当把该溶液滴到水的表面,等苯蒸发以后,棕榈酸在水面形成固相的单分子层。如果我们希望覆盖500m2的水面,仍以单分子层的形式,需用多少体积的溶液?设每个棕榈酸分子所占面积为21?10?20m2。
13、298K时水和正辛烷的表面张力分别为73mN?m?1和21.8mN?m?1,水和正辛烷界面的界面的界面张力为50.8mN?m?1。试计算: (1)水和正辛烷间的黏附功WAB; (2)水和正辛烷的内聚功WAA和WBB;
(3)正辛烷在水上的起始铺展系数S。 其中:A为水,B为正辛烷。
14、测定活性炭与水的接触角,可采用巴特尔(Bartell)法:将活性炭压制成一个多孔塞,然后将对它完全润湿的苯压出多孔塞,所需压力同样实验将水压出多孔塞所需压力?p2?1.18?106N?m?2。?p1?6.04?105N?m?2,
已知293K时苯和水的表面张力分别是?苯?28.90?10?3N?m?1,
?水?72.75?10?3N?m?1,试计算活性炭与水的接触角。
15、293.2K时,乙醚-水、汞-乙醚、汞-水的界面张力分别为0.0107N?m?1、
0.379N?m?1、0.375N?m?1,在乙醚与汞的界面上滴一滴水,试求其接触角。
习题图15
16、292.15K时,丁酸水溶液的表面张力可以表示为:???0?aln?1?bc?,式中
?0为纯水的表面张力,a和b皆为常数。
(1)写出丁酸溶液在浓度极稀时表面吸附量?2与浓度c的关系; (2)若已知a?13.1?10?3N?m?1,b?19.62dm3?mol?1,试计算当
3c?0.20m0o?ldm时的吸附量;
(3)求丁酸在溶液表面的饱和吸附量?m;
(4)假定饱和吸附时溶液表面上丁酸成单分子层吸附,计算在液面上每个