第八章表面化学及胶体化学课后习题答案

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1、第八章表面化学与胶体化学习题1．在293K时，把半径为1×10-3m的水滴分散成半径为1×10-6m的小水滴，比表面增加多少倍?表面吉布斯自由能增加多少?环境至少需做功多少?已知293K时。（答案：9.15×10-4J）解：一滴大水滴可分散成N个小水滴：小水滴的面积为：，大水滴的面积为：4π面积增加倍数为：2．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5.9×10-3mol·L-1，计算直径为1×10-8m的NB微球在水中的溶解度。已知298K时NB／水的表面张力为25.7m

2、N·m-1，NB的密度为1566kg·m-3。（答案：2.625×10-3mol·dm-3）解：根据开尔文公式：，将数值代入，得：3．373K时，水的表面张力为58.9mN·m-1，密度为958.4kg·m-3，在373K时直径为1×10-7m的气泡内的水蒸气压为多少?在101.325kPa外压下，能否从373K的水中蒸发出直径为1×10-7m的气泡?（答案：99.89kPa）解：气泡为凹面，且r=0.5×10-7m因pr

3、天的乌云中，用干冰微粒撒于乌云中使气温骤降至293K，此时水气的过饱和度(p／pｓ)达4，已知293K时，ρ(H2O)＝997kg·m-3。求算：(1)开始形成雨滴的半径；(2)每一滴雨中所含的水分子数。（答案：7.8×10-10m，66个）解：（1）据开尔文公式得：(2)设雨滴为球形，则一个雨滴的体积为：雨滴中的水分子数为：（个）5．已知293K时，，，。试判断水能否在汞表面上铺展开来?解：说明水完全能在汞表面上铺展开。6．在298K、101.325kPa下，将直径1μｍ的毛细管插入水中，在管内需加多大压

4、强才能防止水面上升?若不加额外压强，则管内液面能升多高?已知该温度下，，接触角θ＝0，重力加速度ｇ＝9.8m·s-2。（答案：pS=291kPa，h=29.69m）解：而则7．氧化铝陶瓷上需要涂银，当加热到1273K时，液体银能否润湿陶瓷表面?已知该温度下σ(Al2O3)＝1.0N·ｍ-1，液态银σ(Ag)＝0.88N·m-1，σ(Al2O3-Ag)＝1.77N·m-1。（答案：150°，不能润湿）解：解法一、∴液体银不能润湿陶瓷表面解法二、（1）铺展系数φ<0，∴液体银肯定不能在陶瓷表面铺展（2）∴液体银也

5、肯定不能对陶瓷表面发生浸湿故，液体银不能润湿陶瓷表面！8．273.15K和293.15K时，水的饱和蒸气压分别为610.2Pa和2333.1Pa。在吸附一定量水的糖炭上，在上述温度下吸附平衡时水的蒸气压分别为104.0Pa和380.0Pa。计算：(1)糖炭吸附1mol水蒸气，(2)糖炭吸附1mol液体水的吸附热(设吸附热与温度和吸附量无关)。（答案：–43095.2，1464.4J·mol-1）ΔＨ吸，gΔＨ吸，l液体水（中间）水蒸气（始）糖碳吸附水（末）ΔvapＨ解：两个吸附热间的关系如右图所示。∴ΔＨ

6、吸，l=ΔＨ吸，g+ΔvapＨ（１）据克－克公式，气体吸附热的计算用：∴（2）据克－克公式，水的蒸发热的计算为：∴∴ΔＨ吸，l=ΔＨ吸，g+ΔvapＨ=(-43132)+44643=1511J·mol-19．在液氮温度下，N2在ZrSiO4上的吸附符合BET公式，今取1.752×10-2kg样品进行吸附，pｓ＝101.325kPa，所有吸附气体体积已换成标准状态。数据如下：p／kPa1.392.7710.1314.9321.0125.3734.1352.1662.82Γ×103／L8.168.9611.04

7、12.1613.0913.7315.1018.0220.32(1)计算单分子层吸附所需N2气的体积；(2)求样品的比表面积。(已知N2分子的截面积为1.62×10-19m2)（答案：8.248×10-3dm3，2.05m2·g-2）解：根据BET二常数公式的直线式和题给数据得：0.01370.02730.10000.14730.20740.25040.33680.51480.62001.7053.13710.0614.2519.9824.3233.6458.8780.30作~图如下图：截距＝=-3.33

8、24斜率==124.57∴或10．1g活性炭吸附CO2气体，在303K吸附平衡压强为79.99kPa，在273K时吸附平衡压强为23.06kPa，求1g活性炭吸附0.04L标准状态的CO2气体的吸附热(设吸附热为常数)。（答案：–50.92J）解：把吸附当相平衡看待，应用克－克公式有：∴故，吸附0.04mol的吸附热=11．在292K时，丁酸水溶液的表面张力。式中σ0为纯水的表面张力，α、β为常数。