中南大学物化课后习题答案 11章 表面化学和胶体化学.docxVIP

第11章 表面化学与胶体化学1．在293 K时，把半径为1×10st1:chmetcnv TCSC=0 NumberType=1 Negative=True HasSpace=False SourceValue=3 UnitName=m-3m的水滴分散成半径为1×10-6m的小水滴，比表面增加多少倍?表面吉布斯自由能增加多少?环境至少需做功多少?已知293 K时。 （答案：9.15×10-4 J）解：一滴大水滴可分散成N个小水滴：小水滴的面积为：，大水滴的面积为： 4π面积增加倍数为：2．在298 K时，1,2—二硝基苯(NB)在水中所形成的饱和溶液的浓度为5.9×10-3mol·L-1，计算直径为1×10-8m的NB微球在水中的溶解度。已知298 K时NB／水的表面张力为25.7 mN·m-1，NB的密度为1 566 kg·m-3。 （答案：2.625×10-3 mol·dm-3）解：根据开尔文公式：，将数值代入，得：3．373 K时，水的表面张力为58.9 mN·m-1，密度为958.4 kg·m-3，在373 K时直径为1×10-7m的气泡内的水蒸气压为多少?在101.325 kPa外压下，能否从373 K的水中蒸发出直径为1×10-7m的气泡? （答案：99.89kPa）解：气泡为凹面，且r = 0.5×10-7m因pr?p外，故不能蒸发出直径为1×10-7m的气泡。4．水蒸气骤冷会发生过饱和现象。在夏天的乌云中，用干冰微粒撒于乌云中使气温骤降至293 K，此时水气的过饱和度(p／pｓ)达4，已知293 K时，ρ(H2O)＝997 kg·m-3。求算：(1)开始形成雨滴的半径；(2)每一滴雨中所含的水分子数。（答案：7.8×10-10 m，66个）解：（1）据开尔文公式得：(2) 设雨滴为球形，则一个雨滴的体积为：雨滴中的水分子数为：（个）5．已知293 K时，，，。试判断水能否在汞表面上铺展开来?解：说明水完全能在汞表面上铺展开。6．在298 K、101.325 kPa下，将直径1 μｍ的毛细管插入水中，在管内需加多大压强才能防止水面上升?若不加额外压强，则管内液面能升多高?已知该温度下，，接触角θ＝0，重力加速度ｇ＝9.8 m·s-2。（答案：pS =291kPa，h=29.69m）解：而则7．氧化铝陶瓷上需要涂银，当加热到1273 K时，液体银能否润湿陶瓷表面? 已知该温度下σ(Al2O3)＝1.0 N·ｍ-1，液态银σ(Ag)＝0.88 N·m-1，σ(Al2O3-Ag)＝1.77 N·m-1。（答案：150°，不能润湿）解：解法一、∴液体银不能润湿陶瓷表面解法二、（1）铺展系数φ 0，∴液体银肯定不能在陶瓷表面铺展（2）∴液体银也肯定不能对陶瓷表面发生浸湿故，液体银不能润湿陶瓷表面！8． 273.15 K和293.15 K时，水的饱和蒸气压分别为610.2 Pa和2 333.1 Pa。在吸附一定量水的糖炭上，在上述温度下吸附平衡时水的蒸气压分别为104.0 Pa和380.0 Pa。计算：(1)糖炭吸附1 mol水蒸气， (2)糖炭吸附1 mol液体水的吸附热(设吸附热与温度和吸附量无关)。（答案：–43095.2，1464.4 J·mol-1）解：两个吸附热间的关系如右图所示。∴ ΔＨ吸，l =ΔＨ吸，g +ΔvapＨ（１）据克－克公式，气体吸附热的计算用：∴（2）据克－克公式，水的蒸发热的计算为：∴∴ΔＨ吸，l =ΔＨ吸，g +ΔvapＨ = (-43132 ) + 44643 = 1511 J·mol-19．在液氮温度下，N2在ZrSiO4上的吸附符合BET公式，今取1.752×10-2 kg样品进行吸附，pｓ＝101.325 kPa，所有吸附气体体积已换成标准状态。数据如下：p／kPa1.39 2.77 10.13 14.93 21.01 25.37 34.13 52.16 62.82Γ×103／L8.16 8.96 11.04 12.16 13.09 13.73 15.10 18.02 20.32(1) 计算单分子层吸附所需N2气的体积；(2) 求样品的比表面积。(已知N2分子的截面积为1.62×10-19m2)（答案：8.248×10-3 dm3，2.05m2·g-2）解：根据BET二常数公式的直线式和题给数据得：0.01370.02730.10000.14730.20740.25040.33680.51480.62001.7053.13710.0614.2519.9824.3233.6458.8780.30作~图如下图：截距＝= -3.3324 斜率 = = 124.57∴或10．1 g活性炭吸附CO2气体，在303 K吸附平衡压强为79.99 kPa，在273 K时吸附平衡