物理化学第08章表面化学与胶体化学

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1、第八章表面化学与胶体化学复习思考题1．表面吉布斯自由能、比表面吉布斯自由能、表面张力三者的概念、单位是否相同，如何表示?2．固体表面有过剩的吉布斯自由能吗?它与液体有何不同?3．气泡、液滴都呈球形，玻璃管口在高温加热后会变得光滑，这些现象的本质是什么?4．试解释：①人工降雨；②有机蒸馏中加沸石；③毛细管凝聚(下雨前地基潮湿——所谓基湿而雨)；④过饱和溶液、过饱和蒸气、过冷现象；⑤重量法分析中的陈化作用等。5．吉布斯自由能越低，则体系越稳定，所以物体总有降低本身吉布斯自由能趋势。试说明纯液体、溶液、固体是如何降低自己的表面吉布斯自由能的。6．为什么气体在固体表面上的吸附

2、总是放热的?但确有一些气体在固体表面的吸附是吸热的(如H2在玻璃上的吸附)，如何解释这种现象?7．液体润湿固体，对同一液体来说，固体表面张力大的容易润湿还是小的容易润湿?对同一固体来说，液体表面张力大的容易润湿还是表面张力小的容易润湿?8．在装有不同液体的两根玻璃毛细管中一根润湿，一根不润湿，若在毛细管右端加热，试说明液体流动的方向。9．泉水上面能浮起硬币，肥皂水行吗?10．表面活性剂具有什么样的结构特征?举例说明其应用。11．如何理解碳氢链长短不一的表面活性剂，它们的饱和吸附量基本相同。12．从吉布斯吸附等温式中，如何理解吸附量是表面过剩量?13．用As２O３与

3、略过量的H２S反应制成As２S３胶体，试写出胶体的结构式。14．为什么胶体会产生布朗运动?真溶液的分子有无布朗运动和热运动?15．布朗运动的结果使胶体具有动力学稳定性，但布朗运动也有可能使胶体碰撞而聚沉，这种分析矛盾吗?16．丁铎尔效应是如何引起的?粒子大小在什么范围内才能观察到丁铎尔效应?夕阳西下前看到太阳是红黄色的，而落下后的天空又是蓝色的，为什么?17．江河入海处，常形成三角洲，风平浪静的大海清澈见底不像河水混浊，能解释吗?18．热力学电势、电极电势和ζ电势有何区别和联系?电解质的加入对它们有什么影响?习题1．在293K时，把半径为1×10-3m的水滴分散

4、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σ(H2O)＝72.75mN·m-1。（答案：9.15×10-4J）解：N=(4Π/3)/(4Π/3)=/小颗粒的面积为：N×4Π=4Π/r2大颗粒的面积为：4Π面积增加倍速为：(4Π/r2)/4Π=r1/r2=103ΔGs’=4Π(/r2-)·σ=4×Π×[(1×10-3)3/10-6-(1×10-3)2]×72.8×10-3=9.14×10-4J2．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1×1

5、0-8m的NB微球在水中的溶解度。已知298K时NB／水的表面张力为25.7mN·m-1，NB的密度为1566kg·m-3。（答案：1.567×10-3mol·dm-3）解：根据开尔文公式：lnC/Co=2σM/ρRT·1/r将数值代入，得：lnC/Co=2×25.7×10-3×168/（1566×8.214×298）=0.2226∴C=7.37×10-3mol·dm-33．373K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1×1

6、0-7m的气泡?（答案：99.91kPa）解：气泡为凹面，r=0.5×10-7mlnPr/Ps=2×58.9×10-3×18×10-3/[958.4×8.314×373×(-5×10-3)]=-0.0143Pr=99.89KPa因Pr

7、-10m，66个）解：（1）据开尔文公式：lnPr/Ps=2σM/ρRTr即ln4=2×72.75×10-3×18×10-3/(997×8.314×293r)∴r=7.8×10-10m(2)雨滴的体积V=4Π(7.8×10-10)3/3=1.99×10-27m3雨滴中的水分子数为：N=VρL/M=1.99×10-27×997×8.02×1023/18×10-3=66（个）5．已知293K时，σ(H２O)＝72.75mN·m-1，σ（汞-H2O）＝37.5mN·m-1，σ（汞）=483mN·m