胶体与界面化学2011A-答案

-1-天津工业大学2011-2012学年第一学期应化、化工《胶体与界面化学》课程期末试卷(A卷)班级___________姓名__________学号____________题号一二三四合计分数阅卷人一、选择题（25分）1.空气中直径0.01m的球形肥皂泡（表面张力为0.025N/m）所受附加压力为(D)(A)2.5Pa(B)5Pa(C)10Pa(D)20Pa2.液体在毛细管中上升的高度正比于（C）。(A)温度(B)液体密度(C)附加压力(D)管的半径3.在相同温度下，同一液体被分散成有不同曲率半径的分散体系时，将具有不同饱和蒸气压，以P平、P凹、P凸分别表示平面、凹面和凸面液体上的饱和蒸气压，则三者的关系是（B）(A)P平＞P凹＞P凸(B)P凸＞P平＞P凹(C)P凹＞P平＞P凸(D)P凸＞P凹＞P平4.用最大气泡法测定溶液表面张力，对实际操作的规定哪条不正确？（D）(A)毛细管必须严格清洗保证干净(B)毛细管口必须平整(C)毛细管应垂直放置并刚好与液面相切(D)毛细管垂直深深插入液体内部，每次浸入浓度尽是保持不变5.表面活性剂是针对某种特定的液体或溶液而言的，表面活性剂的实质性作用是（C）（A）乳化作用（B）增溶作用（C）降低表面张力（D）增加表面张力-2-6.电动现象产生的基本原因是（D）（A）外电场或外压力的作用（B）电解质离子的作用（C）分散相粒子或多孔固体的比表面能高（D）固体粒子或多孔固体表面与液相界面间存在扩散双电层结构7.区别溶胶与真溶液和悬浮液最简单而灵敏的方法是（C）（A）乳光计测定粒子浓度（B）超显微镜测定粒子大小（C）观察丁达尔效应（D）测定ζ电势8.江、河水中含的泥沙悬浮物在出海口附近都会沉淀下来，原因有多种，其中与胶体化学有关的是（B）（A）乳化作用（B）电解质聚沉作用（C）溶胶互沉作用（D）破乳作用9.雾属于分散体系，其分散介质是（A）（A）气体；（B）液体；（C）固体；（D）气体或固体。10.溶胶的基本特性之一是(C)(A)热力学上和动力学上皆属于稳定体系(B)热力学上和动力学上皆属不稳定体系(C)热力学上不稳定而动力学上稳定体系(D)热力学上稳定而动力学上不稳定体系。11.一个玻璃毛细管分别插入25℃和75℃的水中，则毛细管中的水在两不同温度水中上升的高度(C)(A)相同；(B)无法确定；(C)25℃水中高于75℃水中；(D)75℃水中高于25℃水中。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)(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-3-13.对于胶团[(AgBr)m·nAg+·(n-x)NO3-]x+·xNO3-,下列说法中不正确的是（B）(A)胶核是(AgBr)m(B)m＝n＋x(C)胶粒是[(AgBr)m·nAg+·(n-x)NO3-]x+(D)在电场中胶粒向负极移动14.对于As2S3（负溶胶），聚沉能力最大的是(C)(A)K2SO4(B)CaCl2(C)AlCl3(D)Na3PO415.物质间发生物理吸附时的作用力是(D)(A)共价键(B)离子键(C)氢键(D)范德华力16．对于物理吸附和化学吸附的关系，以下描述正确的是(C)(A)即使改变条件，物理吸附和化学吸附也不能相互转化(B)Langmuir吸附等温式只适用于物理吸附(C)在适当温度下，任何气体都可在任何固体表面上发生物理吸附(D)升高温度对物理吸附和化学吸附都有利17.物理吸附和化学吸附的共同特点是(D)(A)有选择性(B)热效应大(C)单分子吸附(D)都能达到吸附平衡18.以下的说法中符合Langmuir吸附理论基本假定的是(A)(A)固体表面是均匀的，各处的吸附能力相同(B)吸附分子层可以是单分子层或多分子层(C)被吸附分子间有作用，互相影响(D)吸附热与吸附的位置和覆盖度有关19.下列系统中，属于热力学稳定系统的是(D)(A)过饱和溶液(B)乳状液(C)溶胶(D)高分子溶液20.关于乳状液，以下说法中不正确的是(B)(A)乳状液是粗分散体系(B)乳状液是热力学及动力学稳定体系(C)加入表面活性剂后比较稳定(D)高度分散的油水系统是乳状液21.溶胶有三个最基本的特性，下列哪点不在其中？(B’)(A)高度分散性(B)热力学稳定性(C)多相性(D)热力学不稳定性-4-22.胶体分散系、真溶液和粗分散系中，分散相粒子大小的顺序是(D)(A)胶体分散系真溶液粗分散系(B)粗分散系真溶液胶体分散系(C)胶体分散系粗分散系真溶液(D)粗分散系胶体分散系真溶液23.液体A在不互溶液体B上铺展的条件是（B）。A．γABγA+γB(B)γBγA+γAB(C)γAγAB+γB(D)γABγA+γB24.表面活性剂在结构上的特征是(D)(A)一定具有磺酸基或高级脂肪烃基(B)一定具有亲水基(C)一定具有亲油基(D)一定具有亲水基和憎水基25.下列各性质中不属于溶胶动力学性质的是(C)A．布郎运动(B)扩散(C)电泳(D)沉降平衡二.填空与判断（15分）1.憎液固体，其表面不能为液体所润湿，其相应的接触角θ90º。2.促使溶胶稳定的三个重要原因是分散质粒子带电、溶剂化作用与布朗运动_。3.列举四种常见的亚稳状态过冷液体，过热液体，过饱和蒸汽与__过饱和溶液。4.亚稳态能较长时间存在的原因皆在于新相难以形成，防止其发生的方法是加入新相种子。5.在一定温度下，液滴越小，其饱和蒸汽压就越大，而液体中气泡越小，泡内的液体饱和蒸汽压则越小。6.电位是胶体粒子所带电量的真实值（错）对/错。7.固体自身表面张力越低，则越难被液体所润湿（对）对/错。8.只有两性物质组成的溶胶才有等电点（错）对/错。-5-三、简答题（30分）1.物理吸附与化学吸附的最本质区别是什么？（5分）答：物理吸附与化学吸附的最本质区别是吸附质与吸附剂之间的吸附作用力不同。物理吸附是吸附剂表面的分子与吸附质分子间作用力为范德华力（3分），化学吸附则是吸附剂表面的分子与吸附质间的作用力为化学键力（2分）。2.简述表面活性剂在水中可形成几种胶束，胶束的形态与表面活性剂的浓度之间有何关系。（5分）答：表面活性剂在水中可以形成三种类型的胶束：球形(1分)、棒状(1分)和层状胶束(1分)。在一般情况下，随着水中表面活性剂浓度的增高，球形胶束会首先形成，然后依次是棒状胶束和层状胶束(2分)。3.活性碳从水溶液中吸附脂肪酸，吸附质分别为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸试判断吸附量顺序和原因。（5分）答：吸附量的顺序：甲酸＜乙酸＜丙酸＜丁酸(3分)原因：非极性的吸附剂在极性溶剂中总是容易吸附非极性组分(2分)。-6-4.根据DLVO理论，试解释外加电解质对带电溶胶稳定性的影响。（5分）答：根据DLVO理论，在胶团之间,既存在着斥力势能,又存在着吸力势能，胶体系统的相对稳定或聚沉取决于斥力势能和吸力势能的相对大小(1分)。加入电解质后，对溶胶体系内胶体粒的引力势能影响不大(2分),但会明显降低粒子间的斥力势能(2分)，从而降低带电溶胶的稳定性。5.什么是电泳现象，产生电泳的原因是什么。（5分）答：电泳－在外加电场下，胶体溶液中的胶体粒子在分散介质中定向移动的现象。（3分）原因：由于胶体粒子在溶液中的带有电荷(2分)，6.试解释毛细凝结现象发生的原因。（5分）答：根据Kelvin公式(2分)，凹面上的蒸汽压比平面上小(1分)，所以在小于饱和蒸汽压时，气体凹面上已达饱和而发生凝聚，这就是毛细凝聚现象(2分)，即蒸汽变成液体在毛细管中凝聚，吸附量迅速增加。-7-四．计算题（30分）1.有一面积为100×103m2的水库，今欲以十六酸的单分子膜铺展在水面上，来阻止水蒸发，问需要多少公斤十六酸(假设单分子凝聚膜的分子面积为210m-2025)。(7分)解：所需分子数个23203104102510100AN(2分)molNNnA665.010023.6104/2323(2分)KgnMm171.043.256665.0(3分)（每列对一个公式，给1分）2.计算半径为50Å；5×104Å；5×106Å小水滴在1atm外压下的内压，已知水的表面张力为72.8×10-3N/m。（7分）解：rPP2外内P-，因此，外内PrP2(1分)Pa102.922100.0101323102.912101.0132510501072.8777510--312内PPa101101.01323102912101.01325101051072.8555510-4-32304..02内PPa101101.01323102912101.01325101051072.8555510-6-33016.00.02内P（每个2分，若最后答案出错，则扣1分）3.0℃时用木炭吸附气体CO，当CO的平衡压力分别为24.0×103Pa和41.2×103Pa时，对应的吸附量分别为5.567和8.668m3/Kg，若该吸附符合Langmuir吸附等温式，试计算固体表面的覆盖率达90％时，CO的平衡压力为多少。（8分）-8-解：由Langmuir公式mmbVVPVP1（或者bpbpVVm1亦可）将已知带入上式，得mmmmbVVbVV1102.41668.8102.4111024567.510243333(2分)则b=6.95×10-6（Vm可不计算出，不影响答案）(2分)当覆盖率为90％时，%90mVV时，得V=0.9Vm(1分)则，mmbVVPVmP19.0(1分)∴P＝1293.88KPa(2分)（每列对一个公式，给1分）4.19℃时，丁酸水溶液的表面张力可表示为)1ln(0bca，式中0为纯水的表面张力，a和b为常数。(1)试求该溶液中丁酸的表面过剩Γ与浓度c的关系；(2)已知a=13.1N/m，b=19.62L/mol，计算c=0.2000mol/L时Γ为多少？(3)若丁酸浓度足够大，达到bc1时,Γ∞为多少？设此时表面上丁酸形成单分子膜，计算液面上每个丁酸分子所占的面积。（8分）解:(1))1ln(0bca，)1()11()(bcRTabcbcabRTcdcdRTcT（2分）(2)a=13.1N/m，b=19.62L/mol,c=0.2000mol/L，则23/103.4)2.062.191(292314.82.062.191.13mmol（2分）(3)当bc1时，Γ∞达到最大，此时吸附公式简化为：23/104.5292314.81.13mmolRTa（2分，漏掉单位扣0.5）22223310076.310023.6104.511mLAm（2分，漏掉单位扣0.5）（每列对一个公式，给1分）