物理化学表格面现象练习题含问题详解及详细讲解.doc

word物理化学外表现象练习题一、判断题：1只有在比外表很大时才能明显地看到外表现象，所以系统外表增大是外表力产生的原因。2对大多数系统来讲，当温度升高时，外表力下降。3比外表吉布斯函数是指恒温、恒压下，当组成不变时可逆地增大单位外表积时，系统所增加的吉布斯函数，外表力如此是指外表单位长度上存在的使外表紧的力。所以比外表吉布斯函数与外表力是两个毫无联系的概念。4恒温、恒压下，凡能使系统外表吉布斯函数降低的过程都是自发过程。5过饱和蒸气之所以可能存在，是因新生成的微小液滴具有很低的外表吉布斯自由能。6液体在毛细管上升或下降决定于该液体的外表力的大小。7单分子层吸附只能是化学吸附，多分子层吸附只能是物理吸附。8产生物理吸附的力是德华力，作用较弱，因而吸附速度慢，不易达到平衡。9在吉布斯吸附等温式中，为溶质的吸附量，它随溶质(外表活性物质)的参加量的增加而增加，并且当溶质达饱和时，达到极大值。10由于溶质在溶液的外表产生吸附，所以溶质在溶液外表的浓度大于它在溶液部的浓度。11外表活性物质是指那些参加到溶液中，可以降低溶液外表力的物质。二、单项选择题：1如下表示不正确的答案是：(A)比外表自由能的物理意义是，在定温定压下，可逆地增加单位外表积引起系统吉布斯自由能的增量；(B)外表力的物理意义是，在相外表的切面上，垂直作用于外表上任意单位长度切线的外表紧缩力；(C)比外表自由能与外表力量纲一样，单位不同；(D)比外表自由能单位为J·m2，外表力单位为 N·m1时，两者数值不同。2在液面上，某一小面积S周围外表对S有外表力，如下表示不正确的答案是：(A)外表力与液面垂直；(B)外表力与S的周边垂直；(C)外表力沿周边与外表相切；(D)外表力的合力在凸液面指向液体部(曲面球心)，在凹液面指向液体外部。3同一体系，比外表自由能和外表力都用表示，它们：(A)物理意义一样，数值一样；(B)量纲和单位完全一样；(C)物理意义一样，单位不同；(D)物理意义不同，单位不同。4一个玻璃毛细管分别插入25和75的水中，如此毛细管中的水在两不同温度水中上升的高度：(A)一样；(B)无法确定；(C)25水中高于75水中；(D)75水中高于25水中。5纯水的外表力是指恒温恒压下水与哪类相接触时的界面力：(A)饱和水蒸气；(B)饱和了水蒸气的空气；(C)空气；(D)含有水蒸气的空气。6水的相图中s、l、g分别表示固、液、气三态，a、b、c、d是四种不同的状态，如此在这四种状态中没有界面力、只有一种界面力、有两种以上界面力的状态依次是：(A)d、a、b；(B)d、a、c；(C)a、c、b；(D)b、d、c。7某温度压力下，有大小一样的水滴、水泡和气泡，其气相局部组成一样，见图。它们三者外表自由能大小为：(A)Ga = Gc < Gb；(B)Ga = Gb > Gc ；(C)Ga < Gb < Gc ；(D)Ga = Gb = Gc 。820时水空气的界面力为7.27 × 102N·m1，当在20和p下可逆地增加水的外表积4cm2，如此系统的G为：(A)2.91 × 105 J ；(B)2.91 × 101J ；(C)-2.91 × 105 J ；(D)-2.91 × 101J 。9对处于平衡状态的液体，如下表示不正确的答案是：(A)凸液面局部子所受压力大于外部压力；(B)凹液面局部子所受压力小于外部压力；(C)水平液面局部子所受压力大于外部压力；(D)水平液面局部子所受压力等于外部压力。10当液体的外表积增大时，那么不正确的答案是：(A) GS > 0 ；(B)HS > 0 ；(C)SS > 0 ；(D)Qr < 。11弯曲液面下的附加压力与外表力的联系与区别在于：(A)产生的原因与方向一样，而大小不同；(B)作用点一样，而方向和大小不同；(C)产生的原因一样，而方向不同；(D)作用点一样，而产生的原因不同。12在一个密闭的容器中，有大小不同的两个水珠，长期放置后，会发生：(A)大水珠变大，小水珠变小；(B)大水珠变大，小水珠变大；(C)大水珠变小，小水珠变大；(D)大水珠、小水珠均变小。13开尔文方程RTln(p/p0) = 2·M/(·r) 不能应用如下哪个体系：(A)空气中分散有r = 105 cm 的水珠体系；(B)水中分散有r = 106 cm 的油滴体系；(C)水中分散有r = 105 cm 的微晶体系；(D)水中分散有r = 108 cm 的气泡体系。14微小固体颗粒在水中的溶解度应：(A)与颗粒大小成正比；(B)与颗粒大小无关；(C)随外表力增大而增大；(D)与固体密度成正比。15如下摩尔浓度一样的各物质的稀水溶液中，哪一种溶液的外表发生负吸附：(A)硫酸； (B)己酸；(C)硬脂酸；(D)苯甲酸。16一根毛细管插入水中，液面上升的高度为h，当在水中参加少量的NaCl，这时毛细管中液面的高度为：(A)等于h；(B)大于h；(C)小于h；(D)无法确定。17某溶液外表力与溶质浓度c的关系式：0 - = A + Blnc，式中0 为纯溶剂的外表力，A、B为常数. 如此外表超量为：(A) = c/RT(/c)T；(B) = B/RT；(C) = -B/RT；(D) = Bc/RT。18用同一支滴管分别滴取纯水与如下物质的水稀溶液，都是取得1cm3，哪一种液体所需液滴数最少？(A)纯水； (B)NaOH水溶液；(C)正丁醇水溶液；(D)苯磺酸钠水溶液。19涉与溶液外表吸附的说法中正确的答案是：(A)溶液外表发生吸附后外表自由能增加；(B)溶液的外表力一定小于溶剂的外表力；(C)定温下，外表力不随浓度变化时，浓度增大，吸附量不变；(D)饱和溶液的外表不会发生吸附现象。20某温度时，对十二烷基苯磺酸钠的c曲线如如下图，由图说明烃基为直链时比带有支链时外表活性剂的：(A)效率高，有效值小；(B)效率低，有效值大；(C)效率高，有效值大；(D)效率低，有效值小。21随着溶质的浓度增大，水溶液外表力降低，其是原因为：(A)溶质分子与水分子的亲和力小于水分子之间的亲和力；(B)溶质分子与水分子的亲和力大于水分子之间的亲和力；(C)溶质分子之间的亲和力小于水分子之间的亲和力；(D)溶质分子之间的亲和力大于水分子之间的亲和力。2225时，乙醇水溶液的外表力与浓度的关系为：(N·m1) = 0.072 - 5 × 104c(mol·dm3) + 2 × 104c2(mol·dm3)。假设要使外表吸附为正吸附，如此要求浓度c(mol·dm3)应该：(A)c > 0.5 ；(B)c < 0.5 ；(C)c > 1.25 ；(D)c < 1.25 。23胶束的出现标志着外表活性剂的：(A)外表活性剂降低外表力的能力下降；(B)溶解已达到饱和；(C)分子间作用超过它与溶剂的作用；(D)分子远未排满溶液外表。24在空间轨道站中，飘浮着一个足够大的水滴，当用一壁干净，外壁油污的毛细管接触水滴时：(A)水不进入毛细管；(B)水进入毛细管并达到一定高度；(C)水进入直到毛细管另一端；(D)水局部进入并从另一端出来，形成两端有水球。25如如下图，一支玻璃毛细管插入水中，有一段水柱，水柱b处的压力pb为：(A)pb = p0 ；(B)pb = p0 + gh ；(C)pb = p0-gh ；(D)pb = gh。26水对玻璃润湿，汞对玻璃不润湿，将一玻璃毛细管分别插入水和汞中，如下表示不正确的答案是：(A)管水面为凹球面；(B)管汞面为凸球面；(C)管水面高于管外水面；(D)管汞面与管外汞面一致。27如如下图，a、b、c为径一样的玻璃毛细管。a中水柱升高至h，b中间有扩大局部，d为径一样的石蜡毛细管(水不润湿石蜡)，如此如下表示不正确的答案是：(A)b管中水柱自动升至h，假设将水吸至高于h，去掉吸力，水面保持在h ；(B)c管中水柱自动升至h并向下滴水；(C)c管中水柱自动升至h，不向下滴水；(D)d管中水面低于槽中水平面。28矿石浮游选矿法的原理是根据外表活性剂的：(A)乳化作用；(B)增溶作用；(C)去污作用；(D)润湿作用。29有机液体与水形成W/O型还是O/W型乳状液与乳化剂的HLB值有关，一般是：(A)HLB值大，易形成W/O型；(B)HLB值小，易形成O/W型；(C)HLB值大，易形成O/W型；(D)HLB值小，不易形成W/O型。30如下表示不正确的答案是：(A)农药中参加润湿剂可使(l-g)和(l-s)减小，药液在植物外表易于铺展；(B)防水布上涂外表活性剂使(s-g)减小，水珠在其上不易铺展；(C)泡沫浮选法中捕集剂极性基吸附在矿石外表，非极性基向外被吸附在泡沫上；(D)起泡剂的主要作用是增大液体外表力。31对于增溶作用，如下表示不正确的答案是：(A)增溶作用使被溶物质化学势降低；(B)增溶系统是热力学稳定系统，而乳状液或溶胶是热力学不稳定系统；(C)增溶作用与真正的溶解作用一样，均使溶剂依数性有很大变化；(D)增溶作用发生在有大量胶束形成的离子型外表活性剂溶液中。32多孔固体外表易吸附水蒸气，而不易吸附氧气、氮气，主要原因是：(A)水蒸气分子量比O2、N2小；(B)水蒸气分子的极性比O2、N2要大；(C)水蒸气的凝聚温度比O2、N2高；(D)水蒸气在空气中含量比O2、N2要少。三、多项选择题：1某液体在一定温度下，由微小液滴聚集成大液滴时，该体系发生了：(A)外表自由能降低；(B)外表积增大；(C)蒸气压降低；(D)体积增大；(E)外表力升高。2弯曲液面所产生的附加压力：(A)一定等于零；(B)一定不等于零；(C)一定大于零；(D)一定小于零；(E)可正，可负，可不等于零。3能润湿玻璃毛细管的液体, 在一定温度下, 假设在管蒸气压为pr，在大玻璃烧杯中蒸气压为p0，弯曲液面附加压力p。如此下面正确关系是：(A)pr < p0，p > 0 ；(B)pr < p0，p < 0 ；(C)pr=p0，p=0 ； (D)pr > p0，p > 0 ；(E)pr > p0，p < 0 。4过饱和溶液所以能形成，其因为是：(A)它是热力学稳定体系；(B)大颗粒溶解度较大；(C)它的分散程度低；(D)微小颗粒的化学势较大；(E)小颗粒溶解度较大。5外表活性剂的效率愈高，如此溶液外表过剩吸附量对溶液浓度的比值(/c)：(A)大于零，愈正； (B)小于零，愈负；(C)与温度关系愈小； (D)与外表活性剂浓度关系愈小；(E)外表力随浓度变化率愈负。6假设测得某溶液外表力与浓度c关系为： = a + blnc (一定温度下，a、b均为常数)。当发生正吸附时：(A)a > 0，(/c)T 大于零；(B)a < 0，b > 0 ；(C)a > 0，b < 0 ； (D)a > 0，(/lnc) T 小于零；(E)a < 0，(/c)T 大于零。7溶有外表活性剂的水溶液，如下表述不正确的：(A)外表产生负吸附；(B)能形成胶束；(C)它能在外表定向排列降低外表能；(D)使溶液的外表力显著降低；(E)外表浓度低于其本体浓度。8将一玻璃毛细管插入水银槽中，如此毛细管中水银面：(A)比槽中水银面高；(B)比槽中水银面低；(C)与槽中水银面一样高；(D)管水银面为凹面；(E)管水银面为凸面。9对于一般液体，如下泡沫的起泡剂的作用描述不正确的答案是：(A)降低气-液界面的力；(B)能破坏不溶解的气体产生的泡沫；(C)能产生有一定机械强度有弹性的液膜；(D)能增加局部气-液界面的力；(E)有适当的外表粘度,以免膜中液体流走。10当在两玻璃板间放一滴水后，比不放水前这两块玻璃：(A)容易分开；(B)分开困难；(C)与不放水差不多；(D)推动(滑动)较难；(E)推动(滑动)较易。四、计算与证明题：1有一毛细管，其半径为0.60 mm，当它垂直插入水中，水面上升2.19 cm，设该毛细管的接触角为30°，水的密度是0.98 g第十二章外表现象练习题答案一、思考题答案：1错，外表力产生的原因是外表层的分子与部的分子受力情况不一样，与外表增大无关。2对。由于温度升高，分子运动加快，分子之间吸引力减弱，外表力下降。3错，二者概念不同，一个标量，一个是矢量，单位也不同，但是两者有联系，量纲一样，数值大小一样。4对，恒温、恒压，G <0是自发过程。5错，新生成的微小液滴有很大的比外表积，因而有很高的外表吉布斯自由能。6错，液体在毛细管上升或下降决定于液体能否润湿毛细管壁。7错。多分子层吸附只能是物理吸附是对的，单分子层吸附只能是化学吸附是错误的，也可以是物理吸附。8错。物理吸附吸附速度快，很容易达到平衡。9错，达到饱和吸附时，不一定达到饱和浓度。10错，溶质在外表层的浓度也可以低于它在部的浓度，例如负吸附。11错，能够显著降低溶液外表力的物质才称为外表活性物质，具有双亲基团结构。二、单项选择题答案：1. D； 2. A；3. D； 4. C； 5. B； 6. A； 7. A；8. A； 9. C；。说明：1、比外表自由能与外表力量纲一样，单位不同，数值一样。选(D)。2、外表力的方向在液面的切面上，指向液面收缩的方向，不是与液面垂直。选(A)3、比外表自由能和外表力的物理意义不同，量纲一样单位不同；前者是标量，后者是矢量。4、, 毛细管中的水上升的高度与外表力成正比。而外表力受温度影响，温度升高，外表力减少，75水的外表力小于25水。选(C)。5、严格来说，纯水的外表力是指液态水与水蒸气共存时的界面力，而实际常是指液态水与饱和了水蒸气的空气界面力。6、d点在临界状态以上，气液成为一相，没有相界面力。a点存在ls一种外表力，c点存在gl一种界面力。b点三相共存，有gl、ls、gs三种界面力。7、外表自由能大小与比外表自由能和外表积有关，在比外表自由能外表力一样条件下，与外表积成正比。由于气水泡有前后两个外表，它的外表积最大。8、9、水平液面不产生附加压力，水平液面局部子所受压力等于外部压力。10、外表积增大时，。11、附加压力与外表力产生的原因一样，都有分子之间作用力引起的，但两者的作用点不同，方向不同，大小不同。12、水珠半径越小，饱和蒸气压越大，气体化学势也越大。在一个密闭的容器的上方水的蒸气压，对于小水珠没有达到饱和，还要气化，而对于大水珠已经达到饱和，蒸气要凝聚，因此大水珠变大，小水珠变小。13、开尔文方程适用于小液珠或小晶体，是凸面粒子，不适用水中小气泡凹面。14、，溶解度反比于颗粒半径和固体密度，正比于外表力，随外表力增大，溶解度也增大。15、非外表活性物质，无机物硫酸水溶液的外表发生负吸附。16、参加的NaCl，是非外表活性物质，外表力增加，这时毛细管中液面高度上升。17、。18、滴管滴取液体时，外压力一样，外表力越大的，滴管向下滴液时，液滴就大，即半径R越大，滴1cm3液所需也滴数少。19、溶液外表发生吸附后外表自由能降低而不是增加；溶液的外表力可以大于溶剂的表面力；定温下，外表力不随浓度变化时，说明已经达到饱和吸附，浓度再增大，吸附量也不变是正确的；饱和溶液的外表会发生吸附。20、直链烃基，只需要少量就可以使外表力降低到极小。所以直链的效率高，有效值小。21、水溶液外表力降低，说明溶质是外表活性物质，是有机物类的两亲分子，因此溶质分子与水分子的亲和力小于水分子之间的亲和力。22、，。23、胶束出现说明溶液外表吸附已经达到饱和，溶液的外表已经铺满单分子层。外表活性剂降低外表力的能力下降，外表活性剂不能再很快降低外表力降。24、由于水能润湿毛细管，接触角小于90°，水滴进入毛细管。又因为在空间轨道站，没有重力与附加压力平衡，水滴一直进入毛细管，直到另一端。25、在同一个水平面上，压力相等，pb = p0 ；b点液柱产生的静压强与凹面的附加压强对消了。26、汞不能润湿毛细管，在管形成凸面，管汞面比管外汞面低。27、水润湿毛细管，毛细管只能形成凹液面。在c管的上头末端，水仍然是凹面，不可能形成凸面相下滴水。28、浮游选矿法的原理是根据外表活性剂的润湿作用，外表活性剂把矿石小粒子包围起来，起泡后浮起来。29、HLB值大，亲水性强，容易形成水包油型O/W的乳状液。30、起泡剂的作用是减小液体外表力，而不是增大液体外表力。31、增溶是溶物质进入胶束部或吸附在胶束外表上，溶质是“整团溶解的，游离在溶剂中的溶质浓度并没有改变多少，因此溶剂的依数性变化很小。32、水蒸气的凝聚温度比O2、N2高，在一样温度下，水蒸气的饱和蒸气压较高，容易被吸附，吸附量大。三、多项选择题答案：1. AC；2. BE；3. B；4. DE；5. AE；6. CD；7. AE；8. BE；9. BD；10. BE。说明：1、液滴聚集成大液滴时，外表积减小，但整个体系的体积不变，外表自由能降低。半径变大，由Kelvin方程，蒸气压变小。温度不变，外表力也不变。2、弯曲液面一定会产生附加压力，附加压力一定等于零，凸面附加压力是正的，凹面附加压力是负的。3、毛细管，形成凹液面，如此曲率半径越小，蒸气压也越小，pr < p0。凹面，p<0。4、过饱和是亚稳态，热力学不稳定体系，因为微小颗粒的饱和蒸气压大，相应化学势大于大颗粒，同时小颗粒的溶解度又高。导致微小颗粒难以从饱和溶液中析出，从而形成了过饱和溶液。5、外表活性剂效率越高，很小的浓度就很快降低溶液的外表力，即(/c)T越负，越正。6、，发生正吸附，所以。又，外表力是0的，如此7、溶有外表活性剂的水溶液，外表产生正吸附。外表层浓度高于其本体浓度。8、汞不能润湿玻璃毛细管，在管形成凸面，并且比槽水银面低。9、起泡剂的作用是降低气液界面的力，能产生有一定机械强度有弹性的液膜，增加外表粘度, 以免膜中液体流走，它不是破坏不溶解的气体产生的泡沫，也和能增加气液界面的力。10、在两玻璃板间放一滴水，水在板间形成凹液面，使液体部压力小于液面压力。相当于大气压将两玻璃板压紧，所以分开困难。但因为附加压力方向平行于玻璃板，所以动较容易。四、计算与证明题答案：1解：液面是凹面，r < 0，p < 0，p' < p0 p' + h(水) = p0，p = h(水) 2/r(毛) = hg (g 为重力加速度) 曲率半径与毛细管半径关系：rcos = r(毛) ，2cos/r(毛) = hg ， = hgr(毛)/2cosr(毛) = 0.60 mm = 6.0 × 104 m ， = 0.98 g/cm3= 980 kg·m3， g = 9.8 m·s2cos = cos30°，h = 2.19cm = 2.19 × 102 m = 2.19 × 102 × 980 × 9.8 × 6.0 × 104/(2 × 0.866) = 7.286 × 103 N·m12解：t = 10，0.14 × 10) × 103 = 74.24 × 103 N·m1W' = G = A = 74.24 × 103 × 5 × 104 = 3.71 × 105 J (环境做功为正) (/T)A,p =0.14 × 103 N·m1·K1Qr = TS = TA(/T)A,p = 283 × 5 × 104 × 0.14 × 103 = 1.981 × 105 J3解：小气泡的附加压力P2/r2××10-656095Pa小气泡的附加压力是负值，要使这样水沸腾，必须使小气泡抑制附加压力后的蒸气压达到标准压力P，也就是小气泡压力为 PrPP157.42 kPa 由克克方程：T2385.5K 即112.4 4解： = 72c +0.2 c2，(/c)A,p = (0.5 + 0.4 c) × 103(1) c = 0.3 M，1 =c/RT·(/c)T,p = 0.3/(8.314 × 298) · (0.5 + 0.4 × 0.3) × 103= 4.6012 × 108 mol/m2 c = 0.5 M，2 = 0.5/(8.314 × 298) · (0.5 + 0.4 × 0.5) × 103 = 6.0543 × 108 mol/m2(2)由类似的 Langmuir 公式： = ·Kc/(1 + Kc)1/ = 1/ + 1/K·1/c 1/(4.6012 × 108) = 1/ +1/K 1/(6.0543 × 108) = 1/ +1/K解得， = 11.503 × 108 mol/m2(3) A = 1/NA = 1/(11.503 × 108 × 6.022 × 1023) = 1.4436 × 1017m2 (乙醇分子截面积)9 / 9