物理化学课件物化习题课第十三章 节 表面物理化学.pptVIP

* * 第十三章 表面物理化学 一、基本概念及公式 1.表面张力 定义: （方向） 表面张力的影响因素（分子性质、温度） 2.表面Gibbs自由能 3.弯曲表面上的附加压力——Young-Laplace公式 ps的方向指向曲率半径的中心 (金属键) (离子键) (极性共价键) (非极性共价键) 一、基本概念及公式 4.弯曲表面上的蒸气压——Kelvin公式 对凸面，R’ 取正值 对凹面，R’ 取负值 毛细管现象 溶解度与颗粒度的关系 一、基本概念及公式 5.Gibbs吸附公式 d? /da20， ?2 0，正吸附，表面活性物质 d? /da20，?2 0，负吸附，非表面活性物质 6.粘湿功、浸湿功、铺展系数 S≥0，液体可以自动铺展 一、基本概念及公式 7.接触角计算公式（杨氏润湿方程） 8.表面活性剂 定义、结构特点、作用 9.化学吸附与物理吸附 吸附力、吸附热、选择性、吸附稳定性、分子层、吸附速率 一、基本概念及公式 BET吸附公式 Am是吸附质分子的截面积，要换算到标准状态(STP)。 比压一般控制在0.05~0.35之间。 一、基本概念及公式 12.吸附热 化学吸附热；物理吸附热 吸附热的大小可以衡量吸附的强弱 吸附热随覆盖度?而变化（固体表面不均匀、吸附分子间有作用力） 14.化学吸附与催化反应 13.气-固界面吸附的影响因素 温度、压力、吸附质和吸附剂的性质 15.气-固相催化反应 一、基本概念及公式 （i）反应物从气体本体扩散到固体催化剂表面； （ii）反应物被催化剂表面所吸附； （iii）反应物在催化剂表面上进行化学反应； （iv）生成物从催化剂表面上脱附； （v）生成物从催化剂表面扩散到气体本体中。 (1) 直径为1?10-2m的球形肥皂泡所受的附加压力为(已知表 面张力为0.025N.m-1) ( ) (A) 5Pa； (B) 10Pa； (C) 15Pa； (D) 20Pa (2) 用同一滴管分别滴下1cm-3的NaOH水溶液、水、乙醇水溶液，各自的滴数多少的次序为 ( ) (A) 三者一样多； (B) 水乙醇水溶液NaOH水溶液 (C)乙醇水溶液水NaOH水溶液 (D) NaOH水溶液水乙醇水溶液 二、例题 1.选择与填空 D C (3) 298K时，苯蒸气在石墨上的吸附符合langmuri吸附等温式，在苯蒸气压力为40Pa时，覆盖度? =0.05，当?=0.5时，苯蒸气的平衡压力为： ( ) (A) 400Pa； (B) 760Pa； (C) 1000Pa； (D) 200Pa 二、例题 B (4)把细长不渗水的两张纸条平行地放在纯水面上，中间留少许距离，小心地在中间滴一滴肥皂水，则两纸条间距离将( ) (A) 增大 (B) 缩小 (C) 不变 (D)以上三种都有可能 A 二、例题 (5) 关于Langmuri吸附等温式满足的条件，下列不恰当的说法是 ( ) 固体表面是均匀的； (B) 吸附质分子间相互作用力可忽略； (C) 吸附是多分子层的； (D) 吸附热不随吸附量改变。 C (6) 水不能润湿荷叶表面，接触角大于90o，当水中加入皂素后，接触角将( ) (A) 变大 (B) 变小 (C) 不变 (D) 无法判断 Ｂ 二、例题 2.计算题 解：计算弯曲液面的蒸汽压用开尔文公式 R’ 取负值 计算得：pr/p0=0.986 pr=99.89kPa (1)373K时，水的表面张力为 0.0589 N?m-1，密度为958.4 kg. m-3，问直径为100nm的气泡内的蒸汽压为多少？在101.325kPa外压下，能否从373K的水中蒸发出直径为100nm的蒸汽泡？若要蒸发温度为多少？已知100℃以气化热为40.7 kJ?mol-1。 二、例题 若要使含有直径为100nm的水沸腾，需要的克服的压力为： pr= p0+ ps pr= p0+ ps =101.325+2356 = 2457.325kPa T=429.6K 二、例题 (2) 298K和101.325kPa下，将直径为1.0?m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？若不加额外压力，水面上升达平衡后，管内液面上升多高？ 已知：该水的表面张力为0.072N.m-1，密度为1000kg.m-3，设接触角为0o，重力加速度为g=9.8m.s-2。 解：由于水对毛细管润湿，呈凹面，产生向上的附加压力 ?=0o，则R’ = R=0.5 ?m ps=288kPa h = 29.3