物理化学练习题_第十二章_界面现象
时间：2020-08-14 08:07:07 来源：达达文档网 本文已影响 人 
第十二章 界面现象
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1. 在298 K,101.325 kPa下,将直径为1 μm的毛细管插入水中,问需在管内加多大压力才能防止水面上升?
若不加额外的压力,让水面上升,达平衡后管内液面上升多高?
已知该温度下水的表面张力为0.072 N/m,水的密度为1000 kg·m-3,设接触角为0度。重力加速度为g=9.8 m/s2.
2. 将内径为0.01 cm毛细管插入水银中,问管内液面下降多少?
已知在该温度下水银的表面张力为0.48 N/m,水银的密度为13500 kg·m-3, 重力加速度为g=9.8 m/s2,设接触角近似等于180度.
3. 求在283 K时,可逆的使纯水表面增加 1.0 平方米的面积,吸热0.04 J.求该过程的ΔG, W, ΔU, ΔH, ΔS和ΔF各为多少?
已知该温度下纯水的表面吉布斯自由能为0.074 J·m-2.
4. 在298 K时,平面水面上的饱和蒸汽压为3168 Pa,求在相同温度下,半径为3 nm的小水滴上水的饱和蒸汽压.
已知此时水的表面张力为0.072 N/m, 水的密度为1000 kg·m-3.
5. 将正丁醇(Mr=74)蒸汽骤冷至273 K,发现其过饱和度(即p/p0)约达到4,方能自行凝结为液滴.若在273 K时,正丁醇的表面张力为0.0261 N/m, 密度为1000 kg·m-3,试计算:
(1) 在此过饱和度下开始凝结的液滴的半径.
(2) 每一液滴中所含正丁醇的分子数.
6. 373K时,水的表面张力为0.589 N/m, 密度为958.4 kg·m-3,问:
(1)直径为1× m的气泡内(即球形凹面上),在373 K时的水蒸气压力为多少?
(2)在101.325 kPa外压下,能否从373 K的水中蒸发出直径为1× m的蒸汽泡?
7. 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,使气温降至293 K,水气的过饱和度(p/ps)达4.已知在293 K时,水的表面张力为0.07288 N/m,密度为997 kg·m-3,试计算:
(1) 此时开始形成雨滴的半径.
(2) 每一雨滴中所含的分子数.
8. 在298K时,1,2-二硝基苯(NB)在水中形成的饱和溶液的浓度为5.9× mol·dm-3,计算直径为0.01 μm的NB微球在水中的溶解度?
已知在该温度下,NB与水的γ(l-s)为0.0257 N/m,NB的密度为1566 kg·m-3.
9. 在292K时,丁酸水溶液的表面张力可以表示为: ,式中γ0为纯水的表面张力,a,b为常数.
(1) 试求该溶液中丁酸的表面超额Γ2和其浓度c之间的关系式(设活度系数均为1)
(2) 若已知 a=0.0131 N/m,b=19.62, 试计算当c=0.2 mol·dm-3时Γ2值为多少?
(3) 如果当浓度增加到 >>1时,再求Γ2的值为多少?设此时表面上丁酸成单分子紧密排列层,试计算在液面上丁酸分子的截面积为若干?
10. 在298K时,乙醇水溶液的表面张力与溶液活度之间的关系为γ=γ0-Aa+B,式中常数A=5× N/m,B=2× N/m,求活度a=0.5时的表面超额Γ2为多少?
11. 在298K时有一月桂酸的水溶液,当表面压为1× N/m时,每个月桂酸分子的截面积为3.1× 平方米, 假定表面膜可看作是二度空间的理想气体,试计算二度空间的气体常数,将此结果与三度空间的气体常数(R=8.314 J/(K·mol))比较.
12. 在298K时,用刀片切下稀肥皂水的极薄表面层0.03 平方米,得到0.002 dm3溶液,发现其中含肥皂为4.013× mol,而其同体积的本体溶液中含肥皂为4.00× mol,试计算该溶液的表面张力.
已知298 K时,纯水的表面张力为0.072 N/m,设溶液的表面张力与肥皂活度呈线性关系, γ=γ0-Aa,活度系数为1.
13. 293K时,根据下列表面张力的数据:
界面
苯-水 苯-气 水-气 汞-气 汞-水
γ×/( N/m )
35
28.9
72.7 483
375
试计算下列情况的铺展系数及判断能否铺展:
(1) 苯在水面上(未互溶前)
(2) 水在水银上
(3) 苯在汞上.
14. 氧化铝瓷件上需要涂银,当加热至1273 K时,试用计算接触角的方法判断液态银能否润湿氧化铝瓷件表面?
已知该温度下固体氧化铝的表面张力γ(s-g)=1.0 N/m,液态银表面张力γ(l-g)=0.88 N/m,
液态银和固体氧化铝的界面张力γ(s-l)=1.77 N/m.
15. 在473 K时,测定氧在某催化剂上的吸附作用,当平衡压力为101.325 kPa和1013.25 kPa时,每千克催化剂吸附氧气的量(已换算成标准状况)分别为2.5及4.2 dm3,设该吸附作用服从兰缪尔公式,计算当氧气的吸附量为饱和值的一半时,平衡压力应为若干?
16. 用活性碳吸附CHCl3,符合兰缪尔吸附等温式,在273K时的饱和吸附量为93.8 dm3/kg.以知CHCl3的分压为13.4kPa时的平衡吸附量为82.5 dm3/kg,试计算:
(1) 兰缪尔等温吸附式中的常数a.
(2) CHCl3的分压为6.67 kPa时的平衡吸附量.
