胶体与界面化学习题

1.什么是电泳现象，产生电泳的原因是什么。（6分）2007B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原因：由于在胶体溶液中的胶体粒子自身带电，或在溶液中吸附体系内的离子从而促使其表面带有电荷，因此在电场的作用下，会发生相对运动。4.画出KI为稳定剂的AgI溶胶的胶团结构。（6分）电动现象有哪些？产生电动现象的原因是什么？（8分）答：电动现象包括电泳、电渗、流动电势与沉降电势（4分）。原因：由于在胶体溶液中的胶体粒子自身带电（2分），或在溶液中吸附体系内的离子从而促使其表面带有电荷（2分），因此在会发生电动现象。(若不说明为何带电，则扣2分)1.试解释Tyndall现象产生的原因（6分）2007-2008A答案：Tyndall现象发生的原因是由于胶体溶液中得胶粒直径大小（1-100nm）与小于可见光的波长(400-700nm)，从而表现出胶粒对光的散射作用(6分)。现将一根毛细玻璃管插入水中，然后在管内液面处加热，则液面将如何变化，为什么会产生这种现象？（8分）答：根据Laplace公式，（1分），将毛细玻璃管插入水中形成凹液面，因此附加压力为负值（或者方向向上）（1分）。而表面张力随温度上升而下降（2分），因此，在管内液面处加热会导致附加压力Ps降低（2分），从而导致液面下降（2分）。7.试用Ross铺展机理解释消泡过程。（6分）答：Ross的铺展机理认为，整个消泡过程分为浸入、扩展和破泡三个阶段，在浸入阶段，渗入系数（1分），当E0时，消泡剂浸入泡沫的液膜中（1分）；在扩展阶段，扩展系数（1分），当S0时，消泡剂向膜面扩展（1分）；因此，当E0，S0时（1分），则产生消泡作用（1分）DDFFEDDFFS3.试解释毛细凝结现象发生的原因。（6分）2007-2008A答：根据Kelvin公式(2分)，凹面上的蒸汽压比平面上小(2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。3.试解释过热液体产生的原因。（6分）液体过热现象的产生是由于液体在沸点时无法形成气泡所造成的。根据开尔文公式，小气泡形成时期气泡内饱和蒸气压远小于外压，但由于凹液面附加压力的存在，小气泡要稳定存在需克服的压力又必须大于外压。因此，相平衡条件无法满足，小气泡不能存在，这样便造成了液体在沸点时无法沸腾而液体的温度继续升高的过热现象。4.试解释过饱和蒸汽产生的原因。（6分）答：过饱和蒸汽现象的产生是由于如果蒸汽凝结成为液滴，那么需要先形成半径极小的小液滴(2分)，其液面为凸面，小液滴液面上的饱和蒸汽压远大于此时液体的蒸汽压(2分)，因此新相难成而导致过饱和(2分)。常见的亚稳状态有哪些？为什么会产生亚稳状态？（9分）答：常见的亚稳状态有过热液体、过饱和蒸汽、过饱和溶液等（3分）。产生亚稳状态的主要原因是新相种子难以生成（3分），由于新相的颗粒极小，因此其比表面积和表面吉布斯函数都很大，因此新相难以生成（3分）。(若分别列出每种亚稳状态产生的具体原因，则每个亚稳状态加2分)4.什么是HLB值，HLB值对表面活性剂的应用有何影响。（6分）2007-2008A答案：HLB值是表面活性剂的亲水亲油性平衡值（2分），其计算公式如下：(不列出公式亦可)，其中，HLB越大，表面活性剂的亲水性能越强，适于在水体系中使用(2分)。HLB值越小，表面活性剂的疏水性能越强，越适于在油体系中使用(2分)。5.什么是非离子表面活性剂的浊点？浊点产生的原因是什么（6分）答：聚氧乙烯型非离子表面活性剂的溶解度随温度升高而增大(1分)，当上升到某一温度时，溶解度反而下降，溶液发生混浊甚至分层(1分)，冷却后又可恢复澄明，对应的温度称为浊点(2分)。原因：当温度升高时，聚氧乙烯链与水之间的氢键发生断裂(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。（6分）表面活性剂在水中可以形成三种类型的胶束：球形、棒状和层状胶束。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。5.试以Maragoni效应解释泡沫的稳定机理。（7分）07-08A答：当泡沫表面由于扩展而变薄，从而产生新的表面时(2分)，由于在新的表面上溶质的吸附尚未达到平衡(2分)，使其表面张力增加，产生了表面张力梯度(2分)，这种表面张力的梯度就会引起液体从低表面张力的周围向高表面张力区域流动，直到此张力差消失为止(1分)。7.根据DLVO理论，试解释外加电解质对带电溶胶稳定性的影响。（7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(1分)，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(2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.试解释江河入海口处，沉积平原形成的原因。（7分）河是淡水，在流动过程中会携带泥沙中的部分物质形成较为稳定的胶体溶液，并随着江河水一起流动。当江河水到达入海口时，海水中含有大量的电解质，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。加入电解质后，对溶胶体系内胶体粒的引力势能影响不大,但会明显降低粒子间的斥力势能，从而降低带电溶胶的稳定性，因此泥沙在入海口沉降，形成平原。7.试论述化学吸附与物理吸附的主要区别。（7分）答：物理吸附的吸附力是由固体和气体分子之间的范德华引力产生的，一般比较弱。其吸附热较小，接近于气体的液化热，一般在几个kJ/mol以下。吸附无选择性，任何固体可以吸附任何气体，吸附量会有所不同。而且吸附可以是单分子层的，但也可以是多分子层的。化学吸附吸附力是由吸附剂与吸附质分子之间产生的化学键力，一般较强。其吸附热较高，接近于化学反应热，一般在40kJ/mol以上。吸附有选择性，固体表面的活性位只吸附与之可发生反应的气体分子，如酸位吸附碱性分子，反之亦然。而且吸附是单分子层的。2.试解释温度升高，气体在固面上的吸附量通常减少的原因。（6分）07-08A答：吸附是放热(1分)、自发的过程(1分)，且存在吸附平衡(1分)，所以温度上升对吸附平衡不利，导致反应逆向进行，因此温度升高，气体在固体表面上的吸附量通常要降低(3分)。6.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。（7分）吸附量的顺序：甲酸＜乙酸＜丙酸＜丁酸原因：由于活性炭为非极性吸附剂，水为极性溶剂，因此非极性的吸附剂在极性溶剂中总是容易吸附非极性组分。而羧酸的极性随着其碳链的延长而增加，其中甲酸极性最高，丁酸极性最低，因此甲酸的吸附量最高，而丁酸的吸附量最低。6.苯甲酸在四氯化碳中的溶解度远远大于在水中的溶解度，试判断：硅胶在两种溶剂中对同浓度的苯甲酸（约0.1mol/L）吸附时,在那一种情况下吸附量更大?（7分）07-08A答：硅胶自四氯化碳中吸附苯甲酸的量大于在水中吸附的量(3分)，因为硅胶是极性吸附剂(1分)，水的极性比苯甲酸强(1分)，硅胶对水有强烈的吸引力，所以减少了硅胶对苯甲酸的吸附(1分)，而硅胶对四氯化碳的吸引力弱，所以硅胶易于吸附苯甲酸(1分)。1.离子型表面活性剂胶团形成条件是表面活性剂的浓度≥CMC和温度≥克拉夫点2.表面张力又称为表面（吉布斯）自由能，液体的表面张力的方向是垂直于表面的边界指向液体方向并与表面相切。3.水能润湿洁净玻璃，而水银则不能。现将一根毛细玻璃管插入水中，管内液面将上升；如在管内液面处加热，则液面将下降；当毛细管插入水银时，管内液面将下降；若在管内液面处加热，则液面将上升。4.空气中直径0.01m的球形肥皂泡（表面张力为0.025N•m-1）所受附加压力为10Pa5.两种表面活性剂A和B的HLB值分别为14.9和2.1，若用60％的A和40％的B混合，则复合表面活性剂的HLB值为9.78。6.在一定T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。7.若将体积为1.0m3的立方体分割为1000个等体积的小立方体，则小立方体的总表面积是原立方体表面积的10倍。10、AgI负溶胶在水中促使其粒子不发生聚并的主要原因是带电、溶剂化作用和布朗运动。11、8.半径50Å的小水滴在1.01325×105Pa外压下的内压为2.922×107Pa（水的表面张力为72.8×103N/m）。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。6.z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。1.憎液固体，其表面不能为液体所润湿，其相应的接触角θ90º。4.润湿液体在毛细管中上升的高度与毛细管内径成反比，与液体的表面张力成正比。液体在毛细管中上升的高度正比于附加压力6.z电位是胶体粒子所带电量的真实值（错）对/错。7.当表面活性物质加入溶剂中后，所产生的结果是dγ/dc0，即正吸附（对）8.物质的表面张力与表面积的大小有关（错）。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1.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)mB.m＝n＋xC.胶粒是[(AgBr)m•nAg+•(n-x)NO3-]x+D.在电场中胶粒向负极移动2.对于As2S3（负溶胶），聚沉能力最大的是(C)A.K2SO4B.CaCl2C.AlCl3D.Na3PO43.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4．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5.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6.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7.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。8.高分子溶液与溶胶的鉴别可借助于(B)A.布朗运动B.丁达尔现象C.电泳D.渗析9.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10.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11.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)