物理化学表面及胶体习题

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1、界面与胶体化学习题课(一)界面与胶体化学主要公式1.表面张力(表面自由能)(单位N/m,J/m2)2.弯曲表面下的附加压力(Young-Laplace)(R为曲率半径,Dr为弯曲表面两边的物质密度差)(肥皂泡)毛细管中,(毛细管半径,q接触角)3.弯曲表面下的蒸气压(Kelvin)(小液滴,大液滴,土壤中的毛细管吸附水,不同粒度物质的溶解度)4.吸附等温式Langmuir,BET等(注意使用条件):5.吉布斯表面吸附等温式:(讨论正、负吸附)6.接触角:090o固体不为液体润湿。7.胶体中沉降平衡时粒子

2、随高度分布公式:8.Rayleigh散射公式:散射光强度与入射光波长的四次方成反比例。胶团构造:(AgI)[(AgI)m·nI-,(n-x)K+]x-·xK+胶核,胶粒,胶团,双电层,电泳,电渗,流动电势,沉降电势。34(一)习题1.293K时,把半径为1.0mm的水滴分散成半径为1.0mm的小液滴,试计算(已知293K时水的表面Gibbs自由能为0.07288J/m2):(1)表面积是原来的多少倍?(2)表面Gibbs自由能增加多少?(3)完成该变化时环境至少需做多少功?答:(1)1000;(2)=9.145×10-4J(3)Wf=

3、9.145×10-4J6.在298K和101.325kPa压力下,将直径为1.0mm的毛细管插入水中,问需在管内加多大压力才能防止水上升?若不加压力,水面上升,平衡时管内液面上升多高?(已知298K时水的表面张力为0.072N/m,水密度为1000kg/m3,设接触角为0度,重力加速度g为9.8m/s2)答:,Ps=288kPa,h=29.39m8.已知在298K,平面水的饱和蒸汽压为3168Pa,求在相同温度下,半径为3nm的小液滴的饱和蒸汽压,已知298K时水的表面张力为0.072N/m,水密度为1000kg/m3,水的摩尔质量为

4、18g/mol)答;主要密度,摩尔质量单位得到P2=4489.7pa10.水蒸气骤冷会发生过饱和现象,在夏天的乌云中,用飞机撒干冰微粒,使气温骤降至293K,水汽的过饱和度(P/Ps)达4。已知在293K时水的表面张力为0.07288N/m,水密度为997kg/m3,试计算:(1)在此时开始形成雨滴的半径。(2)每滴所含水的分子数。答:(1)(P1为Ps,R1=∞)求得R2=7.79×10-10m;(2)34胶体:1.在碱性溶液中用HCHO还原HAuCl4制备金溶胶,反应可以表示为HAuCl4+5NaOH→NaAuO2+4NaCl+3

5、H2O2NaAuO2+3HCHO+NaOH→2Au+3HCOONa+2H2O;NaAuO2稳定剂,写出胶团结构式,标出胶核、胶粒和胶团。答:[(Au)m·nAuO2-·(n-x)Na+]x-·xNa+16.已知在二氧化硅溶胶的形成过程中,存在下列反应:SiO2+H2O→H2SiO3→SiO32-+2H+(1)写出胶团的结构式。(2)溶胶电泳方向(3)溶胶中分别加入NaCl,MgCl2,K3PO4时,哪种物质的聚沉值最小?答:(1)[(SiO2)m·nSiO32-·2(n-x)H+]2x-·2xH+(2)溶胶电泳方向胶粒带负电,向正极方

6、向运动。(3)MgCl2聚沉值最小补充:1用As2O3与略过量的H2S制成As2S3溶胶,试写出胶团表达式。用FeCl3在热水中水解制备Fe(OH)3溶胶,试写出胶团的结构式。答:[(As2S3)m·nHS-·(n-x)H+]x-·xH+{[(Fe(OH)3)]m·nFeO+·(n-x)Cl-]x-·xCl-2等体积的0.08mol/dm3NaBr溶液和0.10mol/dm3AgNO3溶液混合制备AgBr溶胶,分别加入相同浓度的下述电解质溶液,其聚沉能力的大小顺序?(D>B>C>A)(A)KCl(B)Na2SO4(C)MgSO4(D)

7、Na3PO4343一个烧杯中,盛有某种溶胶20×10-6m3,如使其聚沉,至少需浓度为1000mol·m-3的NaCl溶液20×10-6m3,或浓度为1mol·m-3的Na2SO4溶液100×10-6m3,由这些数据得出的结论是:(c)(A)溶胶带正电,NaCl的聚沉值比Na2SO4的聚沉值小(B)溶胶带负电,NaCl的聚沉值比Na2SO4的聚沉值大(C)溶胶带正电,NaCl的聚沉值比Na2SO4的聚沉值大(D)溶胶带正电,NaCl的聚沉能力比Na2SO4的聚沉能力强4液体的表面自由能g可以表示为:(c)(A)(¶H/¶A)(B)(¶

8、F/¶A)(C)(¶U/¶A)(D)(¶G/¶A)5.下列说法中不正确的是:(c)(A)生成的新鲜液面都有表面张力(B)平面液体没有附加压力(C)弯曲液面的表面张力的方向指向曲率中心(D)弯曲液面的附加压力指向曲率中心6

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