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第十三十四章界面与胶体答案

一、选择题答案
1. C
2.D
3.A
4.A
5.B
6.C
7.C
8.B
9.A 10.D
11.C 12.D 13.C 14.D 15.A 16.C 17.B 18.C 19.A 20.D
21.C 22.C 23.C 24.C 25.C 26.C 27.D 28.D 29.B 30.D
二、判断
1. 由于大分子溶液是真溶液,是均相的热力学稳定系统,所以无丁达尔效应。

F
2. 当表面活性物质加入溶剂中后,所产生的结果是dγ/dc < 0,即正吸附。

T
3. 物理吸附的吸附力来源于范德华力,其吸附一般不具有选择性。

T
4. 微小晶体与普通晶体相比,微小晶体的溶解度较小。

F
5. 物质的表面张力与表面积的大小有关。

F
6. 表面活性剂不能改变表面润湿性。

F
7. BET公式的主要用途是获得高压下的吸附机理。

F
8. 弯曲液面所产生的附加压力不一定等于零。

F
9. 溶胶中胶粒的布郎运动就是本身热运动的反映。

F
10. 乳状液、泡沫、悬浮液和憎液溶胶均属多相的聚结不稳定系统。

T
三、填空:
1. 半径为r的球形肥皂泡内附加压力是ΔP =4γ/r 。

2. 球滴的半径越小,饱和蒸气压越大,溶液中的气泡半径越小,气泡内液体
的饱和蒸气压越小。

3. 憎液固体,其表面不能为液体所润湿,其相应的接触角θ> 90º。

4. 相同温度下,同一液体,随表面曲率半径不同具有不同的饱和蒸气压,若以P平、P
、P凸分别代表平面、凹面和凸面液体上的饱和蒸气压,则三者的关系为。


5. 加入表面活性剂,使液体的表面张力降低,表面层表面活性剂的浓度一定大
于它在体相中的浓度。

6. 已知293.15K时水的表面张力为
7.275×10-2N m-1,该温度下当水的表面积增大
4×10-4m2时,体系的ΔG为 2.91 ×10-5。

7.润湿液体在毛细管中上升的高度与毛细管内径成反比关系,与液体的表面张力
成正比关系。

7. 温度上升时,纯液体的表面张力减小。

8. 使溶胶聚沉所需电解质最低浓度,称为电解质对溶胶的聚沉值。

9. 表面活性剂在结构上的特点是同时具有亲水基和亲油基。

10. 液面是弯曲时,表面张力的方向与液面相切。

四、简答
1.在滴管内的液体为什么必须给橡胶帽加压时液体才能滴出,并呈球形?
答:因在滴管下端的液面呈凹形,即液面的附加力是向上的,液体不易从滴管滴出。

若要使液滴从管端滴下,必须在橡胶帽加以压力,使这压力大于附加压力,此压力通过液柱而传至管下端液面而超过凹形表面的附加压力,使凹形表面变成凸形表面,最终使液滴滴下。

刚滴下的一瞬间,液滴不成球形,上端呈尖形,这时液面各部位的曲率半径都不一样,不同部位的曲面上所产生附加压力也不同,这种不平衡的压力迫使液滴自动调整成球形,使液滴具有最小的表面积以降低能量。

2.自然界中为什么气泡、小液滴都呈球形?
答:液膜和液体表面都具有表面自由能,表面自由能越低,系统越稳定,所以为了降低表面自由能,液体表面都有自动收缩的趋势。

而球形是相同体积的物体具有表面积最小的一种形式,所以气泡和小液滴都呈球形。

3.人工降雨的原理是什么?
答:高空中如果没有灰尘,水蒸汽可以达到相当高的过饱和程度而不致凝结成水。

因为此时高空中的水蒸汽压力虽然对平液面的水来说已是过饱和的了,但对将要形成的小水滴来说尚未饱和,因此,小水滴难形成。

若在空气中撒入凝结中心,使凝聚水滴的初始曲率半径加大,其相应的饱和蒸汽压可变小,因此蒸汽会迅速凝结成水。

4.在进行蒸馏实验时要在蒸馏烧瓶中加些碎磁片或沸石以防止暴沸,道理何在?
答:若无碎磁片或沸石,液体内部不易形成新相(气相),因形成新相的刹那,该新气泡相的凹形表面的曲率很小,则根据开尔文公式,该微小气泡便自发消失,因此体系便不能在正常情况下沸腾,便会升高温度形成局部过热的亚稳定状态导至暴沸。

如果在液体内加上沸石,则在沸石表面的尖端有较大的凸端,此处p r(气泡内压强)>>p*(液体饱和蒸气压),因而容易沸腾,并且沸石内部吸附的空气,也因受热而脱附,成为形成气泡气核,又因沸石与瓶底紧密相接,而成为局部过热处,两者相接处的液膜在瞬间过热,p r>p*,便成为微泡,使沸石跳动,结果便成为一新气泡上升。

5.用三通活塞,在玻璃管的两端吹两个大小不等的肥皂泡,当将两个肥皂泡相通时,两个泡的大小有何变化?
答:小泡变小,大泡变大,直到两边曲率半径相等时。

这是因为肥皂泡是曲面,表面上有附加压力,这个压力指向曲面圆心。

根据拉普拉斯公式,曲率半径越小,附加压力越大。

小泡受的附加压力比大泡大,则内部的平衡压力也比大泡大。

当活塞打开后,小泡中部分空气向大泡转移,所以小泡变小,大泡变大,直到两边曲率半径相等。

6.如果在一杯含有极微小蔗糖晶粒的蔗糖饱和溶液中,投入一块较大的蔗糖晶体,在恒温密闭的条件下,放置一段时间,这时该溶液有何变化?
答:任何物质的饱和溶液,当其中存在着大小不同的被溶解物质晶态物质时,实际上这些大小不同的同种晶态物质的溶解度是不同的,晶粒越小越微,其溶解度越大。

因此,将这饱和溶液长期放置后,微晶、小晶体便逐渐消失,而大块晶体却逐渐增大。

7.为什么水在玻璃管中呈凹形夜面,而水银则呈凸形?
答:因水与玻璃的接触小于90°,水的表面的附加压力为负值,这样就使水在玻璃管中呈凹面。

而水银与玻璃的接触为大于90°,水银表面的附加力为正值,因而水银在玻璃管内呈凸形液面。

8.为什么喷洒农药时要在农药中加表面活性剂?
答:植物有自身保护功能,在叶子表面有蜡质物而不被雨水润湿,可防止茎叶折断。

若农药是普通水溶液,喷在植物上不能润湿叶子,即接触角大于90°,成水滴淌下,达不到杀虫效果;加表面活性剂后,使农药表面张力下降,接触角小于90°,能润湿叶子,提高杀虫效果。

所以有的农药在制备时就加了表面活性剂,制成乳剂,可很好地润湿植物的茎叶。

五、主观题
1. 把过量的H2S气体通入亚砷酸H3AsO3溶液中,制备得到硫化砷溶液。

(1) 写出该胶团的结构式,注明紧密层和扩散层;
(2) 用该胶粒制成电渗仪,通直流电后,水向哪一方向流动?
(3) 下列哪一种电解质对硫化砷溶液聚沉能力最强?
NaCl CaCl2NaSO4MgSO4
2. 写出由FeCl3水解得到Fe(OH)3胶团的结构。

物质量浓度相同的NaCl、MgCl2、MgSO4、
Na2SO4各溶液对Fe(OH)3溶胶聚沉能力强弱的次序如何?
1. 解:(1) 2H3AsO3 + 3H2S = As2S3(溶胶) + 6H2O
胶团结构式:{(As2S3)m·nHS-·(n-x)H+}x- ·x H+
└-紧密层-┘└扩散层┘
(2) 水向阴极流动。

(3) CaCl2对其聚沉能力最强。

2. 答:氢氧化铁固体微粒表面易吸附溶液中的FeO+离子而带正电,Cl-则为反粒子,则胶
团结构为{[Fe(OH)3]m·nFeO+(n-x)Cl-}x+·xCl-
对溶胶起聚沉作用的主要是与胶粒带的电荷符号相反的离子,该离子的价数越高沉聚能力越强。

对于同电性离子,通常价数越高沉聚能力越弱,由此可以判断沉聚能力的强弱大致为:Na2SO4>MgSO4>AlCl3>MgCl2>NaCl
3、将0.010dm3、0.020mol⋅dm-3AgNO3溶液,缓慢地滴加在0.10dm3、
0.005mol⋅dm-3的KI溶液中,可得AgI溶胶,试写出胶团结构的表示式,并
指出胶体粒子电泳的方向。

解:AgNO3的物质的量=0.010dm3×0.020moldm-3=2.0×10-4mol
KI的物质的量=0.10dm3×0.005moldm-3=5.0×10-4mol
二者混合,KI过量,根据吸附的优先规律,I-首先吸附在AgI胶核上,所以胶团的结构为
{[AgI]m n I-·(n-1)K+}x-xK+
因胶粒带负电荷,所以向阳极移动。

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