第八章 表面化学习题解答.doc
【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流第八章 表面化学习题解答.精品文档. 第八章 表面化学思 考 题一、是非题（判断下列说法是否正确，并说明理由）1. 错 2. 对 3. 错 4. 对 5. 对6. 对7. 对 二、选择题1. A 2. B 3. C 4. D 5 .A 6. C 7. D 8. B 三、填空题1. 双亲，强。 2. =m bp/(!+bp)，最大吸附量，p,1/bm，1/m。 3. 反比，正比。 4. <，<，<。习 题 解 答1. 在293及常压下，将半径为1.00cm的水滴分散成半径为1.00m（10-6m）微滴，需要做多大的功？解：根据题意，半径为1.00cm的水滴分散成半径为1.00m（10-6m）微滴的个数为 N = (r1/r2)3 = (10-2/10-6)3= 1012个 A = NA2 A1 = 1012×4××（10-6）2 - 4××（10-2）2 = 4××（1-0.0001）m2根据表面功的定义 W = A = 0.0728N·m-1×4××（1-0.0001）m2 = 0.9143J2. 已知293K时水的表面张力为0.0728N·m-1，如果把水分散成小水珠。试计算当水珠半径分别为1.00×10-3、1.00×10-4、1.00×10-5cm时，曲面下的附加压力为多少？解：根据附加压力与半径的关系 p = 2/r当r = 1.00×10-3 cm时 p = 2×0.0728N·m-1/1.00×10-5 m = 1.456×104N.m-2当r = 1.00×10-4 cm时 p = 2×0.0728N·m-1/1.00×10-6 m = 1.456×105N.m-2当r = 1.00×10-5 cm时 p = 2×0.0728N·m-1/1.00×10-7 m = 1.456×106N.m-23. 已知293K时水的饱和蒸汽压为2.34×103Pa，求半径为1.00×10-8m的小水滴的蒸汽压是多少？解：根据开尔文公式4. 若水中只含有半径为1.00×10-3mm的空气泡，求水开始沸腾时的温度T为多少？已知100以上水的表面张力为0.0589N·m-1，汽化热为40.7KJ·mol-1.。解：根据题意，空气泡要到达液面，必须克服的外压为 p外 = p0 + p = 101.325kPa + 2/r = 101.325kPa + 2/r = 101.325kPa +2×0.0589N·m-1/1.00×10-6 m = 101.325kPa +117.8kPa = 219.125kPa根据克-克方程 解之得 T = 395.72K5. 在夏天的乌云中，用飞机撒干冰微粒，使气温迅速降至298K，此时水蒸气发生过饱和，若过饱和度（p/p0）为4。试计算（1）此时，刚开始形成雨滴的半径是多少？（2）每一滴雨滴中含有多少水分子？解：(1)根据Kelvin公式，求在此饱和蒸气压时液滴的半径：=7.49 ×10-10 (2) 6. 在干旱的气候时，若白天空气相对湿度为56%（相对湿度=水蒸气压力/饱和蒸汽压）。设白天温度为35，饱和蒸汽压为5.62×103Pa，夜间温度为25，饱和蒸汽压为3.17×103Pa。求空气中的水分夜间能否凝结为露珠？若土壤毛细管的直径为0.1m，是否会在土壤中凝结？设水对土壤完全润湿，25时水的表面张力为0.0715N·m-1，水的密度为1g·cm-3。解：根据题意，白天水的蒸汽压力 p = p饱×56% = 5.62×103Pa×56% = 3.15×103Pa（1）在夜间相对湿度3.15×103Pa/3.17×103Pa = 0.9937根据Kelvin公式,凝结为水珠的半径为负，则空气中的水分夜间不能凝结为露珠。（2）水对土壤完全润湿，水土壤毛细管中形成的界面为凹液面，液面上的蒸汽压解之得 p = = 3.14×103Pa < 3.17×103Pa，即水汽可以在土壤中凝结。7. 298K时，乙醇水溶液的表面张力(N·m-1)与浓度c(mol·dm-3)的关系为：=0.0725×10-7c+2×10-7c2,试计算浓度为0.5mol·dm-3时乙醇的吸附量为多少？解：根据 Gibbs吸附公式其中 则浓度为0.5mol·dm-3时乙醇的吸附量 =6.05×10-7 mol.m-2 8. 在292K时，丁酸水溶液的表面张力及浓度的关系可表达为： =0Aln(1+Bc),其中0是纯水的表面张力，c为丁酸的浓度，A与B是常数。（1）试求出此溶液表面吸附量与浓度c的关系。（2）已知A=0.0131N·m-1，B=19.62dm3mol-1，试求丁酸浓度为0.20mol·dm-3时的吸附量应为多少？（3）丁酸在溶液表面的饱和吸附量为多少？（4）若饱和吸附时表面全部被丁酸分子占据，求一个丁酸分子的截面积。解：（1）根据=0Aln(1+Bc)可得则 （2）丁酸浓度为0.20mol·dm-3时 （3）当c很大时，1+BcBc,，则c, （4）一个丁酸分子的截面积 A =(L )-1= (5.40×10-6×6.023×1023 )-1 = 3.1×10-19m29. 在-192.4时，用硅胶吸附N2气，不同平衡压力下，每克硅胶吸附N2的标准状态体积如下。已知在192.4时，N2的饱和蒸汽压为1.47×105Pa，N2分子截面积为0.1620nm2。试用BET公式求硅胶的比表面。p/104Pa 0.8891.393 2.0622.7733.3773.730V/cm333.5536.56 39.8042.6144.6645.92解：N2气在硅胶上的吸附为多分层吸附，BET公式的直线式为若以 作图，斜率是 。有关数据如下表：103p/V(p0-p) /cm-31.9192.863 4.0995.4566.6757.405102p/p06.0489.476 14.318.8622.9725.37解得斜率为2.831×10-2cm-3，截距为1.706×10-4cm-3，相关系数r = 0.9998。 即 =35.11cm3 =153m2.g-110. 90K时用云母吸附CO，不同平衡分压力P下被吸附气体的标准状态体积如下.（1）Langmuir等温式和Freundlich等温式中哪一个更适合些？（2）若符合Langmuir吸附等温式，b值是多少？（3）样品总表面积为6.2×103cm2，试计算每个吸附质分子的截面积为多少？p/104Pa 1.332.674.005.336.678.00V/cm30.1300.1500.1620.1660.1750.180解：（1）将题给数据整理如下表p/104Pa 1.332.674.005.336.678.00p/V/104Pa.cm-310.217.824.732.138.144.4ln(V/cm3)-2.04-1.90-1.82-1.80-1.74-1.72ln (p/Pa)9.5010.210.610.911.111.3以p/V p作图，rL = 0.9992;以lnV lnp作图，rF = 0.996,所以符合Langmuir方程。（2）由p/V p关系图可得斜率1/Vm = 5.13cm-3，截距1/bVm = 3.96×104Pa.cm-3，所以得 b= 1.29×10-4Pa-1 (3) A = S×22400/VmL = 6.2×103cm2×22400×5.13cm-3×10-4/6.023×1023 = 1.18×10-19m211. 在291K时，每克活性炭从水溶液中吸附醋酸量与醋酸浓度C有如下关系。试用图解法求Freundlich公式中常数和n。c/10-3mol·dm-32.3414.6541.0388.62177.69268.97/10-3mol·g-10.2080.6181.0751.502.082.88 解：将 Freundlich公式=kc1/n取对数得 Ln=lnk +1/nlnc 以ln对lnc作图可得一条直线，数据如下：ln(c/10-3mol·dm-3)0.85022.6843.7144.4845.1805.595Ln(/10-3mol·g-1)-1.5708-0.48130.07230.40550.73241.058 斜率为1/n = 0.538，截距为lnk=-1.983,r =0.998,所以得n = 1.86,k = 0.138。
