3.1表面化学3.1.1判断正误1. 两相之间的界面可以看成一个没有厚度的几何平面。
（ ）2. 比表面自由能与表面张力实质相同，其数值和量纲也一样，但实际使用的单位不同，其物理意义也不同。
（ ）3. 温度升高时，通常总是使表面张力下降。
（ ）4.造成弯曲液面的原因是周界线上的表面张力不为零。
（ ）5.附加压力的方向和表面张力的方向是一致的。
（ ）6.同温度下，小液滴的饱和蒸汽压大于平液面的蒸汽压,且液滴越小，蒸汽压越大。
（ ）7.把大小不等的液滴封在一个玻璃罩内，隔相当长时间后，两液滴将变得一样大。
（ ）8.当把大小不同的两个肥皂泡连通时大泡会变小，小泡会变大。
（ ）9．对指定的液体来说，弯曲表面附加压力与曲率半径成反比，其方向总是指向曲面的球心。
（ ）10.由开尔文公式知，()()()r r r p p p >>凸液面平液面凹液面，曲率越小相差越大。
（ ）11.玻璃毛细管插入液体中，液体一定沿毛细管上升。
（ ）12.肥皂泡的附加压力为2rγ。
（ ） 13.固体颗粒半径越小，溶解度越小，熔点也越低。
14.将泉水或井水小心注入干燥的杯子，泉水会高出杯面，这是因为泉水和井水中含有很多非表面活性物质无机盐离子，导致表面张力增大。
（ ）15.胶束溶液属于热力学稳定系统。
（ ）16.表面活性剂的亲水亲油平衡值越大，其亲油性越大。
（ ）17.凡能铺展者，必能浸湿，更能粘湿。
（ ）18.对于亲水性固体表面，固-液间的接触角θ<90。
（ ）19.当蒸汽的压力小于平面液体蒸汽压而大于毛细管中凹面液体的蒸汽压时，该蒸汽就会在毛细管内凝聚成液体，产生毛细凝聚现象。
（ ）20. 表面过剩物质的量B Γ一定大于零。
（ ）答案1.(×) 2.(√) 3.(√)4.（√）5.（×）6.（√）7.（×）8.（×）9.（√）10.（√）11.（×）12.（×）13. (×)14.（√）15.（√）16.（×）17.（√）18.（√）19.（√）20.（×）3.1.2 选择题1.同一体系，比表面自由能和表面张力都用γ表示，它们（ ）(a)物理意义相同，数值相同 (b)量纲和单位完全相同(c)物理意义相同，单位不同 (d)前者是标量，后者是矢量2.液体在毛细管中上升的高度与下列哪一个因素（ ）无关？(a)温度 (b)液体密度(c)重力加速度(d)大气压力3.水对玻璃润湿，汞对玻璃不润湿，将一玻璃毛细管分别插入水和汞中，下列叙述不正确的是（ ） (a)水为凹球面 (b)汞为凸球面 (c)内水面高于水平面 (d)内汞面与汞平面一致4.一根毛细管插入水中，液面上升的高度为h ，当在水中加入少量氯化钠，这时毛细管中液面高度为（ ） (a)等于h (b)大于h (c)小于h (d)无法确定5.下列说法中不正确的是（ ）(a)平面液体没有附加压力 (b)凸液面曲率半径为正，凹液面曲率半径为负(c)弯曲液面表面张力的方向指向曲率中心 (d)弯曲液面的附加压力方向指向曲率中心6.有两根半径相同的玻璃毛细管插入水中，水面上升高度为h ，其中一根在h/2处使其弯曲向下，试问水在此毛细管端的行为是（）（a ）水从毛细管端滴下 （b ）毛细管端水面呈凸形弯月面（c ）毛细管端水面呈凹形弯月面 （d ）毛细管端水面呈水平面7.在298K 时，已知A 液面的表面张力是B 液的一半，其密度是B 液的2倍：如果A 、B 液分别用相同的毛细管产生大小相同的气泡时，A 液的最大气泡压力差等于B 液的（） （a ）1/2倍 （b ）1倍 （c ）2倍 （d ）4倍8.将装有润湿性液体的毛细管水平放置，在其右端加热，则管内液体将（ ）（a ）向右移动 （b ）向左移动 （c ）不移动 （d ）无法确定9.天空中的水滴大小不等，在运动中，这些水滴的变化趋势如何？（ ）（a ）大水滴分散成小水滴，半径趋于相等 （b ）大水滴变大，小水滴缩小（c ）大小水滴的变化没有规律 （d ）不会产生变化10.一个U 形管的两壁直径不同，一端为1×10-3m ，另一端为3×10-3m ，水的表面张力为0.072N·m -1。
如用这个U 型管装上水来测量压力，将引入的误差为（）（a ）72Pa （b ）192 Pa （c ）96 Pa （d ）288 Pa11.在相同温度、压力下，把一定体积的水分散成许多小水滴，经过一变化过程后以下性质保持不变的是（）（a ）表面张力 （b ）比表面 （c ）总表面能 （d ）液面下的附加压力12.涉及溶液表面吸附的说法中正确的是（ ）(a)溶液表面发生吸附后表面自由能增加 (b)溶液的表面张力一定小于溶剂的表面张力 (c)定温下，表面张力不随浓度变化时，浓度增大，吸附量不变(d)饱和溶液的表面不会发生吸附现象13.溶液及其溶剂的比表面自由能分别为γ和0γ，已知溶液的表面超量2Γ<0，则γ与0γ之间的关系符合以下哪种？（ ）（a ）γ>0γ （b ）γ=0γ （c ）γ<0γ （d ）不能确定14.通常称为表面活性剂的物质就是指当其加入于液体中后（）（a ）能降低液体表面张力 （b ）能增大液体表面张力（c ）不影响液体表面张力 （d ）能显著降低液体表面张力15.水中加入表面活性剂后将发生（ ）（a ）()0T c γ∂∂<正吸附 （b ）()0T c γ∂∂<负吸附（c ）()0T c γ∂∂>正吸附 （d ）()0T c γ∂∂>负吸附16.在农药中通常要加入一定量的表面活性剂物质，如烷基苯磺酸盐，其主要目的是（） （a ）增加农药的杀虫性 （b ）提高农药对植物表面的润湿能力（c ）防止农药挥发 （d ）消除药液的泡沫17.将一滴水银滴在玻璃板上，界面张力之间的关系是（ ）(a) γs-l >γs-g (b) γs-l <γs-g (c) γg-l =γs-g (d) γs-l =γl-g18.水不能润湿荷叶表面，接触角大于90°，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19.对于亲水性固体表面，其表面张力间的关系是（ ）(a) γs-l >γs-g (b) γs-l <γs-g (c) γs-l =γs-g (d) 无法确定20.液体1能在与之不互溶的液体2上铺展的条件是（ ）(a) γ2>γ1+γ1-2 (b) γ2<γ1+γ1-2 (c) γ1>γ2+γ1-2 (d) γ1<γ2+γ1-2答案1.(d) 2. (d) 3. (b) 4. (b) 5.(c)6. (c)7.(a)8.(b)9.(b)10.(b)11.(a)12. (c) 13. (a) 14. (d)15. (a) 16. (b)17.(a)18.(b)19. (b)20.(a)3.1.3 填空题1.毛细管现象是由 引起的。
2.重量分析的“陈化”过程中，晶体粒子 ，晶粒数 ，大颗粒的溶解度 小颗粒的溶解度。
3.请列举出常见的四种亚稳状态，它们分别是 ， ， 和 。
4.根据开尔文公式，微小晶粒的饱和蒸汽压 普通晶体的饱和蒸汽压。
5.能显著降低水的表面张力的物质称作 ，它们都是由 和 构成的两亲性分子。
6.凡能产生正吸附的物质，其表面超额为 值，溶液的表面张力随浓度的增加而 。
7.形成胶束的最低浓度称 ，此时溶液的很多性质如表面张力、电导率、渗透压等将发生突变。
8.润湿大致可分为三种类型： 、 和 。
9.液体在固体表面的润湿程度以 衡量，当 时称为不润湿。
答案 1.弯曲表面附加压力2. 变大、减少、小于3.过冷液体、过热液体、过饱和溶液、过饱和蒸汽4.大于5. 表面活性剂、亲水基团、亲油基团6.正值、减小7.临界胶束浓度 8. 粘湿、浸湿、铺展 9. 接触角θ、90°<θ<180°3.1.4 例题例1．在298.2K, p θ下，将直径为61.0010m -⨯的毛细管插入水中，问需在管内施加多大压力才能防止水面上升？若不施加额外压力，则管内液面可上升多高？已知该温度下水的表面张力为0.072-1N m ⋅，水的密度为1000-3kg m ⋅，并设接触角为0°。
解：因水与毛细管接触角为0°，水能润湿管壁而呈半球形凹液面，因而受到附加压力的作用而使液面在毛细管内上升。
若要防止水面上升，所需施加的压力应等于附加压力，即 '22cos p R rθγγ∆== 式中R ’为液面曲率半径；r 为毛细管半径。
则 620.072cos 0288kPa 1 1.00102p ︒-⨯∆==⨯⨯ 若不施加压力，则管内液面上升高度h 为62cos 2cos 20.072cos 029.38m 110009.8 1.00102h gr gr θθ︒-1γγ⨯=≈==∆ρρ⨯⨯⨯⨯ 例2．298.2K 时，水的饱和蒸汽压为 3.13kPa,水的表面张力为0.072-1N m ⋅，密度为1000-3kg m ⋅.试计算曲率半径均为10-8m 的凸形液滴和凹形液面上方的蒸汽压各为多少。
解：由开尔文公式 '02RTln p p R γM =ρ式中p 是半径为R ’的弯曲；液面的蒸汽压 ;p 0是平面液体蒸汽压。
所以 8020.0720.018ln 0.1048.314298.2100010'p p RT R γρ-2M ⨯⨯===⨯⨯⨯凸 01.11p p =凸 1.11 3.13 3.47kPa p =⨯=凸 '8020.0720.018ln 0.1048.314298.21000(10)p 2M p RT R γρ-⨯⨯===⨯⨯⨯-凹-00.901p p =凹 0.901 3.13 2.82kPa p =⨯=凹 计算结果表明：p p p >>凸凹平例3．水蒸气骤冷会发生过饱和现象，在夏天的乌云中，用飞机喷洒干冰颗粒，使气温骤降至293k ，水蒸气的过饱和度（p/p 0）达到4.已知在293K 时，水的表面张力为0.0729-1N m ⋅，密度为997-3kg m ⋅，试计算：（1）在此时开始形成雨滴的半径（2）每一雨滴中所含水的分子数。
解：（1）根据开尔文公式 '02RTln p p R γM =ρ 则 ()3'100220.072918107.7910m RT ln p/p 8.314293997ln 4R --γM ⨯⨯⨯===⨯ρ⨯⨯ （2）()()33'1023344 3.147.791099733 6.0231066M 1810R N L ρ--∏⨯⨯⨯⨯=⨯=⨯⨯=⨯ 例4．298.15K 时，乙醇水溶液的表面张力与溶液活度的关系符合下式-1442N m 0.072 5.0010 2.0010a a --γ/⋅=-⨯+⨯试计算0.500a =时的表面超量。