1、1 第八章 表面现象与分散体系 答案 一、填空题 1、 rp /4 2、大；越小 3、大于 4、 凹平凸 ppp 5、降低；大于 6、反比；正比 7、减小 8、红； ；正；负极 9、散射作用；反 10、 xKKxnnIA g I xm )()( 1 33 )()( x N ONOxnn A gA g I xm 11、单分子 12、亲水；亲油 13、负（阴）极； （） 二、单选题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 B B B B D D D A C D C B 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 D A C C B A A B C C A
2、A 三、多选题 1 2 3 4 5 6 7 8 BE AE CD BE CD AB DE BE 9 10 11 12 13 14 15 CD BD AE BD AC AE AE 2 四、简答题 1、油与水是互不相溶的，当两者互相剧烈振荡时，可以相互分散成小液滴，这样一来，表面能增大，这时又没有能降低表面能的第三种物质 存在，因此这时为不稳定体系，便自动分层。 2、若无碎磁片或沸石，则液体内部不易形成新相（气相）。因在形成新相的刹那间，该新气泡相的凹形表面的曲率很大，根据开尔文公式， PrP*,这样该微小的气泡便自发消失，因此体系便不能在正常情况沸腾，升高温度成为局部过热的介稳状态，而导致暴沸。
3、如果在液体内加上沸石，则在沸石表面的尖端有较大的凸端，此处 PrP*，因此便容易沸腾，又因在沸石内部吸附的空气，也因受热而脱附，成为形成气泡的气核，又因沸石与瓶底紧密相接，而成为局部过热处，两者相接处的液膜在瞬间成为过热， PrP*；便成为微泡使沸石跳动，结果便成为一新气泡上升。 3、任何物质的饱和溶液，当其中存在着不同大小以及甚微小的被溶解物质的平衡晶态物质，实际上这些不同大小的同种晶态物质的溶解度是不同的，其溶解度 Cr大于大块晶体的溶解度 C*，因此，将这饱和溶液长期放置后，微晶、小晶便逐渐消失，而大块晶体却逐渐增大。 4、因水与玻璃的接触角小于 90，又水的表面为负的附加压力，这样就使
4、水在玻璃管中成为凹面，而水银与玻璃的接触角为大于 90，再加上水银表面的附加压力为正值，因而水银在玻璃管内呈凸形液面。 5、由于表面活性剂在亲 水表面上定向排列，能在表面上铺盖一层憎水基向外的表面活性剂，这样就使固体表面形成一层憎水层，从而改变了固体表面的结构与性质，使其具有憎水性。 6、对于纯液体或纯气体，其 n1 =n2，便应无散射现象，但实际上它们都有微弱的乳光，这是由于密度的涨落致使其折射率也有变化而引起的。一般溶液的散射光是很微弱的，由于一般的分子，其溶液的分子体积很小，因而乳光很微弱，远不如溶液明显。因此丁达尔效应便能成为辨别溶胶与其它溶液的简便方法。 7、由于溶胶的布朗运动以及扩
5、散作用，更由于胶粒表面的双电层结构及粒子溶剂化膜造成溶胶的 动力学稳定性。但由于溶胶是高度分散的非均相体系，具有很大的表面自由能，因此有自发聚沉以降低体系能量的趋势，因此是热力学的不稳定体系。 8、在溶胶中加入电解质溶液，当溶胶开始明显聚沉时，每升溶胶中加入电解质的最小体积浓度称为这种电解质的聚沉值。 1moldm -3KCl 溶液： 12.11000/（ 20+2.1） =95.02mmoldm -3 0.005moldm -3Na2SO4溶液： 0.005 12.51000/(20+12.5)=1.923 mmoldm -3 3.3 10-4mol dm-3Na3PO4溶液： 0.0003
6、37.51000/（ 20+7.5） =0.091mmoldm -3 9、当某物质蒸汽的压力大于同温下该物质的饱和蒸汽压时，仍未凝结的蒸汽称为过饱和蒸汽。当某液体的温度高于相同压力下的沸点时，仍未沸腾的液体称为过热液体。 蒸汽凝结时，产生的液滴往往很小，根据开尔文公式，微小液滴的饱和蒸汽压远大于平面液面的饱和蒸3 汽压。当没有液滴或液滴很小时，即使蒸汽的压力已大于平面液面的饱和蒸汽压，但仍小于微小液滴的饱和蒸汽压，故蒸汽不会在小液滴上凝结，相反，小液滴还会汽化。人工降雨是 将粉末干冰或碘化银小晶粒喷洒在水蒸气过饱和的空气中，固体表面吸附蒸汽分子形成水膜，由于水膜表面曲率半径较大，使其对应的饱和
7、蒸汽压小于相同温度下的水蒸气的分压，所以空气中的水蒸气能在固体颗粒表面凝结成水珠。 液体中的气泡呈凹液面，由开尔文公式可知，气泡中的液体饱和蒸汽压比平面液体的小，且气泡越小，蒸汽压越低。即使温度高于沸点小气泡中的蒸汽压仍不够高，不能发生沸腾，从而产生了过热液体。 10、一定面积的固体吸附剂，吸附之后， G=A。吸附使下降， G0，为自发过程。 11、分散在空气中的尘埃和雾滴等粒子 ，半径在 10 10 m 之间，构成胶体分散系统。分散相粒子对光产生散射作用，根据雷莱公式，散射光的强度与入射光波长的四次方成反比，因此入射光的波长越短，则散射越强。如果入射光为白光，则大气中波长较短的蓝色和紫色光散
8、射作用最强，而波长较长的红色光散射较弱，主要产生透射，所以晴朗的天空呈现蓝色，是离子对太阳光散射的结果，而晚霞呈现红色则是透射光的颜色。 12、溶胶能稳定存在的原因有三：（）胶体粒子较小，有较强的布朗运动，能阻止其在重力作用下的沉降，即具有动力稳定性；（）胶粒表面具有双电层结构，当胶粒相互 接近时，同性电荷的静电斥力及离子氛的重叠区由于过剩离子产生的渗透压，阻碍胶粒的凝结，即具有凝结稳定性；（）由于带电离子都是溶剂化的，在胶粒表面形成一层溶剂化膜，溶剂化膜有一定的弹性，其中的溶剂有较高的浓度，使之成为胶粒相互接近时的机械障碍，聚结稳定性是溶胶能稳定存在的最重要因素。 13、氢氧化铁固体微粒表面
9、易吸附溶液中的 FeO 离子而带正电， Cl 则为反粒子，则胶团结构为 Fe（ OH） FeO （ n-x） Cl xCl- 对溶胶起聚沉作用的主要是与胶粒带的电荷符号相反的离子，该离子的价数越 高沉聚能力越强。对于同电性离子，通常价数越高沉聚能力越弱，由此可以判断沉聚能力的强弱大致为： Na SO MgSO AlCl MgCl NaCL 14、在新生的 Fe(OH) 沉淀中加入少量的三氯化铁溶液中， Fe(OH) 固体表面优先吸附溶液中的 Fe + 而形成双电层的胶粒，使沉淀溶解为溶胶。此现象称为胶溶作用，加入的三氯化铁是稳定剂。当再加入一定量的硫酸盐时，有较多的与固体表面电荷相反的离子 S
10、O 进入紧密层或溶剂化层，双电层的厚度变薄， 电势值下降，致使 溶胶失去稳定性而聚沉。 15、（）在多孔的 AgCl 表面上选择性的吸附 NaCl 溶液中的 Cl ，使毛细管表面带负电荷，溶液相带正电荷，在外电场的作用下，溶液中的离子向负极移动。 4 （）当 NaCl 溶液的浓度增加时，将有较多的 Na+ 进入紧密层，使胶粒所带的静负电荷减少， 电势值下降。由电渗公式可知溶液流动的速度变慢，当 NaCl 的浓度足够大时 ，达到等电点，溶液不会流动。 （）当 AgNO 代替 NaCl 溶液时， AgCl 表面 将选择性的吸附 Ag+，使毛细管表面带正电荷，反离子 NO 则以扩散状态分散在溶液中，
11、使溶液带负电荷，在外加电场作用下，溶液离子向正极流动。 16、水在两玻璃板和两石蜡板间的状态如 下 图，对玻璃板，附加压力 P 指向液体外部，说明液体压力小于外压力，且两板越靠近，此压力差越大，使两板难以拉开。石蜡板的情况相反，液体压力大于外压力，易于拉开。 16 题图 17、开启活塞后，大泡将变大，小泡将变小。活塞关闭时，由于肥皂泡膜产生附加压力， P= P 内 - P 外=4 /r。泡的半径 r 越小，附加压力越大，而大、小泡的 P 外 是相同的，故小泡内空气压力大于大泡内空气压力。因此，打开活塞后，小泡内空气就流向大泡，导致小泡变得更小，大泡变得更大。当小泡收缩至其半径等于玻璃管口径时，
12、 r 最小，若再收缩，其曲率半径反而增大。所以当小泡收缩至其曲率半径与管口半径相等时，停止收缩。 18、 2管中水面只能升至 a处，凹液面； 3管中水面升至 b处，凹液面； 4管中的水面垂直高度同 1管，凹液面。 19、不合理。由于毛细管上方弯曲，当液面上升至顶端后，又沿弯管下降到弯口处。液面下降时，由于弯曲部分液 面受到重力作用，使凹液面的曲率半径由 r 增大到 r,故附加压力也相应减小P =2 /r 。到达 B处高度与液面的静压力达到平衡，曲率不再变化（仍是凹液面）。故水滴不会滴落。 20、向右移动。 21、（ 1）切断土壤中的毛细管，使下层水分不会通过毛细管蒸发掉。 5 （ 2）被切断的
13、土壤毛细管会发生水的毛细凝聚，增加土中水分。 22、胶体体系的主要特征是多相性，高度分散性，热力学不稳定性。 23、 CaCO3粒子沉降时，会吸附介质中某些离子而带电，具有一定的 电位，不宜降沉，当加入适量的 Na2P2O7溶液后，会使 电位下降，沉降速度就加快了。 24、根据雷莱公式，散射光强度与入射光强度的 4 四方成反比，即波长愈短其散射光愈强。可见光中蓝、紫光波长最短，散射光最强；而红光波长最长，散射光最弱。当可见光照射溶胶时，在与入射光垂直的方向上观察呈淡蓝色，透射光呈橙红色。大气都是溶胶，太阳光被烟尘散射后，在垂直方向上我们看到缕缕上升的炊烟呈淡蓝色；太阳落山时，我们看到的是透过光
14、，故呈橙红色。 五、判断题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 六、证明题 1、 证明： 据假定（） 吸 （ 1） 又据气体运动论，吸附质分压愈大， 吸 愈大 即 吸 k （ 1） p 据假定（） 脱 当吸附平衡时 k （ 1） p k 所以 k p（ k k p） 令 b k k bp（ 1 bp） 所以 k kpb （ bp） 2、证明： 在定温定压下，大晶粒固体与溶液中的溶质呈平衡，根据平衡 条件有 aRTpTlpTs ln),(),( 半径为的微小晶粒溶解，达到平衡后，浓度为 ra ，则 rr aRTpTlpTs ln),(),( 6 由（）、（）式 )/ln (),(),
15、( aaRTpTspTs rr 而 MrppMdpMdpsVpTspTs rpppp mr rr 2)()(),(),(故rRTMaar 2ln 3、证明： 因为弯曲液面的附加压力 又 所以 又因为曲率与毛细管半径的关系为 所以 七、计算题 1、 解： 球形液膜 kP arp 8.22/102 7.0443 2、 解： Parp 45 3 1045.110 1075.7222 3、解： 3300 0 5.0 0 1 6.025 cmV 4、解： smrLRTD 2102310 1065.11002.610130 0 1.014.36 2 9 33 1 4.86 5、解： mgRh 0 7 3
16、5.0108.910 60c o s072.02c o s2 43 6、解： 7 mgrh 0 5 7.02/102.08.97 8 0 101 8 9.222 32 7、解： 837.0)( )()(c o s 3232 Agg OAlAgOAlg 147 ，不润湿。 8、解： rMccRT r 2ln 0 2 8 5.02/101.0109.03 0 03 1 4.8 802.02ln 630 cc r 33.10 ccr 9、解： 完全不润湿时， 1cos cmmgRh 7.151 5 7.02/101.08.91035.1 5 2 0.02c o s2 34 10、解： rRTMccx
17、x rr 2lnln 7333 100.31096.22 9 83 1 4.8 1 3 621033.15 102.18ln 139.1 mN 11、解： )385.0/2101.811085.8 2172/1020.31003.1( 12 230 EDur V21088.3 八、综合题 8 1、 解： 空气泡上的附加压力为 p，当水沸腾时，空气泡中的水蒸气压至少等于（ p p），应用克劳修斯克拉贝龙方程可求出蒸气压为（ p p）时的平衡温度 ，此即沸腾温度。 Parpppp 565002 1018.21000.1 0 5 9 8.02102 23552102 13 7 313 1 4.8 1
18、07.401001.1 1018.2ln)11(ln TTTR Hpp mv a p KT 3962 2、 解： 根据开尔文公式求在此饱和蒸汽压时液滴半径： 4ln2ln 0 RTr Mppr 4ln2 9 83 1 4.81 0 0 0 10180 7 1 5.024ln23 RT Mr mr 101049.7 每个小液滴的质量为 Vm kgr 24103 1076.11 0 0 0)1049.7(14.33434 每个小液滴所含分子数为 591002.61018 1076.1 23324 LMmN 个 3、 解： 211212 )2 7 3( )2 9 3(ln ( TT TTRHKp K
19、p mv a p 2 9 32 7 3 203 1 4.8 67.405.6 1 0ln 2 p Pap 20472 rRTMpp 2ln 2 93 1010293314.8 018.00 7 2 7 5.022047ln p9 Pap 6078 4、 解： 2244 104 2 8.72 8 3104.11 1 3 9.0104.11 1 3 9.0 mJT 可逆地使表面积增加 10-4m2，环境做功： J642 104 2 8.710104 2 8.7 APPT TAS, 184, 104.1)104.1(2121 KJdAdATS AAAAAP JAG 642 104 2 8.71010
20、4 2 8.7 JSTQ 68 10962.3104.1238 JSTGH 5101 3 9.1 JWQU 510139.1 5、 解： 293.15K 时，苯平面液体上的饱和蒸汽压 p， 根 据 方 程求 得 ， 将 汽 化 热 视为 常 数 ， 则 有 45.354 115.293 11 0 1 3 2 5ln RHp mv a p 将 111 314.8,33900 Km o lJRm o lJH mv a p 代入， 解得 Pap 9151 633 10 18 7 92.2 9 33 1 4.8 1078102 8 1 9.29 1 5 1ln rp Papr 9178 将 mr 610 代入开尔文公式，可求得苯气泡内的饱和蒸汽压 rp 3102 9 2.312ln rRT Mpp r 9967.0ppr 10 PaPap r 9 1 2 19 1 5 19 9 6 7.0
