表面张力-习题.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,习 题,下列说法中,不正确,的是,（）,（,A,）任何液面都存在表面张力,（,B,）弯曲液面的表面张力方向指向曲率中心,（,C,）平面液体没有附加压力,（,D,）弯曲液面的附加压力指向曲率中心,1,习 题,一球形肥皂泡半径为,r,，肥皂水溶液的表面张力为,，则泡内的附加压力为,（）,（,A,）（,B,）（,C,）,（,D,）,2,习 题,已知玻璃不能被液体石蜡润湿，若将玻璃毛细管插入液体石蜡中，则毛细管中液面将,管外的液面。（填高于、低于或等于）,3,习 题,往水中加入表面活性物质后，将发生表面张力,随浓度的变化关系为：,（）,(A)d/dc,0,；,(B)d/dc=0,；,(C)d/dc,0,；,(D),无法判断；,4,习 题,表面张力随温度升高而,。（选填增大、不变、减小），当液体到临界温度时，表面张力等于,。,5,习 题,一球形肥皂泡半径为,r,，肥皂水溶液的表面张力为,，则泡内的附加压力为,（）,（,A,）（,B,）（,C,）（,D,）,6,习 题,如图在毛细管内装入润湿性液体,当在毛细管内左端加热时,则管内液体将：,(),(A),向左移动,(B),向右移动,(C),不移动,(D),因失去平衡 而左右来回移动,7,习题,若在固体表面上发生某气体的单分子层吸附，则随着气体压力的不断增大，吸附的量是,(),A,成比例的增加；,B,逐渐趋向饱和,C,恒定不变；,D,成倍的增加；,8,下列叙述不正确的是：,A,比表面自由能的物理意义是，在定温定压下，可逆地增加单位表面积引起系统吉布斯自由能的增量,B,比表面自由能单位为,Jm2,，表面张力单位为,Nm-1,时，两者数值不同,C,比表面自由能与表面张力量纲相同，单位不同,D,表面张力的物理意义是，在相表面的功面上，垂直作用于表面上任意单位长度功线的表面紧缩力,9,7-1-1,20 时汞的表面张力,=4.85,10,-1,N,m,-1,，,若在此温度及101.325,kPa,时，将半径,r,1,=1 mm,的汞滴分散成半径为,r,2,=10,-5,mm,的微小液滴时，请计算环境所做的最小功,。,解：因为,T，p,恒定，所以,为常数，环境所做的最小功为可逆过程,表面功,W,，,设：,A,1,，,A,2,分别为汞滴分散前后的总面积，,N,为分散后的汞的滴数，则：,10,=0.609,所以，,11,解：设,p,1,，,p,2,，,1,，,2,分别为丁醇溶液及水的最大泡压力与表面张力。,7-1-2,泡压法测定丁醇水溶液的表面张力。20实测最大泡压力为0.4217,kPa，20,时测的水的最大泡压力为0.5472,kPa，,已知20时水的表面张力为 72.7510,-3,Nm,-1,，,请计算丁醇溶液的表面张力。,（1）,（2）,根据拉普拉斯公式及泡压法的原理可知：,12,因为实验使用同一根毛细管，,r,为定值，联立式（1）和式（2）得：,=56.1,Nm,-1,13,7-1-3,25 半径为1,m,的水滴与蒸气达到平衡，试求水滴的内外压力差及水滴的饱和蒸气压。已知25 时水的表面张力为71.9710,-3,N,m,-1,，,体积质量(密度)为0.9971,gcm,-3,，,蒸气压为 3.168,kPa,摩尔质量为18.02,gmol,-1,。,解：,=143.910,3,Pa=143,9 kPa,ln,=1.049 10,-3,14,所以，,=1.001,3.171,kPa,15,7-1-4,20时，汞的表面张力为 48310,-3,Nm,-1,，,体积质量（密度）为13.5510,3,kgm,-3,。,把内直径为 10,-3,m,的玻璃管垂直插入汞中，管内汞液面会降低多少？已知汞与玻璃的接触角为 180，重力加速度,g,=9.81 m s,-2,。,所以,=,=0.0145,m,即汞面会降低0.0145,m,解：,16,7-2-1,用活性炭吸附,CHCl,3,时，0 时的最大吸附量为93.8,dm,3,kg,-1,已知该温度下,CHCl,3,的分压力为1.34 10,4,Pa,时的平衡吸附量为 82.5,dm,3,kg,-1,，,试计算：,（1）朗缪尔吸附定温式中的常数,b,；,（2）CHCl,3,分压力为 6.67 10,3,Pa,时的平衡吸附量。,解：（1）设,V,和,V,m,分别为平衡吸附量和最大吸附量，则,17,(2),V=,=73.5dm,3,kg,-1,即,=5.45 10,-4,Pa,-1,18,解：将,=1.36,p,/（0.5Pa+,p,）,变为：,（1）,将（1）式与下式比较,得,m,=1.36 cm,3,（STP）g,-1,7-2-2,在某温度下，铜粉对氢气的吸附为单分子层吸附，其具体形式为,/,cm,3,(STP)g,-1,=1.36,p,/(0.5Pa+,p,)，,式中,是氢在铜粉上的吸附量，,p,是氢气的压力（,Pa）。,求在该温度下，表面上吸满单分子层时的吸附量及1,g,铜粉的表面积。（,H,2,分子的截面积,=1.318,10,-19,m,2,）,19,则质量表面,A,m,=,=4.82 m,2,g,-1,20,7-2-3,反应外物,A,在催化剂,K,上进行单分子分解反应，试讨论在下了述情况下，反应为几级？,（,i,）,若压力很低或者反应物,A,在催化剂,K,上是弱吸附（,b,A,很小时）；,(,ii),若压力很,大,或者反应物,A,在催化剂,K,上是强吸附（,b,A,很大时）；,(,iii),若压力和吸附的强弱都适中。,解 由表面单分子反应机理则有,(,a),而,于是,(,b),21,(,i),由式,(,b)，,因为,b,A,p,A,1,，,则,即为零级反应。,(,iii),即为(,b),式原式，反应级数介于0,1之间。,22,7-2-4,1173,K,时，,N,2,O,在,Au,上的吸附（符合,Langmuir,吸附）分解，得到下列实验数据：,t,/s 0 1800 3900 600,p,A,/10,4,Pa 2.667 1.801 1.140 0.721,讨论,N,2,O（A）,在,Au,上吸附的强弱。,解,Langmuir,吸附定温式为,23,N,2,O（A）,在,Au,上吸附解离的机理可假设为：,A+*,k,1,k,-1,A,*,（反应物吸附平衡）,(,i),(,ii),A,*,k,2,（反应物进行表面化学反应）,B,*,B,*,(,iii),k,3,k,-3,*+,B,（产物脱附平衡）,24,若表面反应为速率控制步骤，则有,(,b),把式(,a),代入,(,b)，,讨论：若吸附为弱吸附，则1,b,A,p,A,于是，即为一级反应，式中,k,A,=,k,2,b,。,若吸附为强吸附，则1,b,A,p,A,于是，即为零级反应。,25,显然实验结果符合一级反应规律。故可确定,N,2,O(A),在,Au,上属于弱吸附。,得,k,A,1,=2.16,10,-4,s,-1,；,k,A,2,=2.18,10,-4,s,-1,；,k,A,3,=2.18,10,-4,s,-1,。,将实验数据代入一级反应的积分式，,将实验数据代入零级反应的积分式，,得,k,A,1,=4.81,10,-4,Pa,s,-1,；,k,A,2,=3.92,10,-4,Pa,s,-1,；,k,A,3,=3.24,10,-4,Pa,s,-1,。,26,7-3-1,有一金溶液，胶粒半径为 310,-8,m，25,时，在重力场中达到沉降平衡后，在某一高度处单位体积中有166个粒子，试计算比该高度低110,-4,m,处单位体积中的粒子数为多少？已知金的体积质量（密度）为19300,kgm,-3,，,介质的密度为1 000,kgm,-3,解：,27,所以,即：,所以,n,2,=272 m,-3,28,解：胶团结构：,，,胶粒带负电。,7-3-2,亚铁氰化铜溶胶的稳定剂是亚铁氰化钾，该胶团的结构式是什么？胶粒所带电荷的符号如何？,29,7-3-3,将 10,-5,m,3,的油酸在水中乳化成半径为 10,-7,m,的小液滴，构成乳状液，系统增加界面积 300,m,2,，,处于不稳定状态。若此时再加入一定体积的2%的皂液就可使乳状液变为相对稳定的状态，试分析该皂液所起的作用。已知油酸与水的界面张力为 2.2910,-2,Nm,-1,，,加入皂液后可使油酸与水的界面张力降低到3.010,-3,Nm,-1,。,解：在油酸与水形成乳状液中加入皂液后，由于皂液为表面活性剂，它将乳化后的油酸液滴包围起来，肥皂分子憎液基团与油酸分子接触，亲液基团朝向水分子，如图所示。肥皂分子这种对油酸的“包围”作用阻止了高度分散的小油酸液滴重新集结成大液滴，因而起到了稳定的作用。肥皂即为乳状液的稳定剂。乳状液只有在稳定剂存在的条件下才能稳定存在。,30,上述肥皂液对油酸的稳定作用使界面自由能,G,S,降低，即,=300,m,2,（3.010-3 2.2910-2）Nm,-1,=5.97 J,因而这一过程可以自发进行，且使系统由高表面能状态变为低表面能状态，从而使系统处于较为稳定的状态。,31,