文档介绍：该【中南大学物理化学考试试卷和答案 】是由【ATONGMU】上传分享，文档一共【8】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【中南大学物理化学考试试卷和答案 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。中南大学争论生考试试卷
2025— 2025 学年 二 学期期末考试试题 时间 110 分钟界面化学 课程 32 学时 学分 考试形式： 开卷
专业班级： 矿物加工工工程 姓名 学号 095611057
卷面总分 100 分，占总评成绩 70 %， 卷面得分
一、选择题(每题 2 分，共 26 分)
液体外表最根本的特性是〔 A 〕
倾向于收缩
假设将液体与毛细管壁间的接触角近似看作0°，则液体在毛细管中的液面可以看作〔 C 〕
以下方程均为计算液a/液 b 界面张力γab 的阅历公式，其中Fowkes 公式为〔 C 〕
=γa -γb =γa + γb -2〔γaγb〕 1/2
C. γab =γa + γb -2〔γa d γb d 〕 1/2
吊片法测定液体外表张力时，要求尽可能承受外表粗糙的吊片材料，其目的是〔 A 〕 ° B. 改善液体对吊片的润湿使θ接近于 90°
°
溶液中溶剂记为 1、溶质记为 2，则吸附量Γ2
的含义为〔 C 〕
，，溶剂的过剩量
，溶质的过剩量
C12H25SO4Na〔1〕、C14H29SO4Na〔2〕、C16H33SO4Na〔3〕三种物质在水外表吸附到达饱和状态时，三种物质分子在外表所占面积am 存在以下关系〔 B 〕
A. am,1> am,2> am,3 B. am,1≈am,2≈am,3 C. am,1< am,2< am,3
苯在水面上先快速开放后又自动收缩成为小液滴漂移在水面上，用于描述苯液滴外形的表化专业术语是〔 C 〕
二维液膜 〔 B〕
〔 C 〕
〔 A 〕
B. φs C. ξ
造成接触角滞后的主要缘由是〔 C 〕
固体自稀溶液中吸附等温线可分为4 类 18 种，对于具有 L 型吸附等温线的吸附过程的特征，以下说法正确的选项是〔 C 〕
，，有类似与化学吸附特征的猛烈吸附行为
型，溶质比溶剂易于吸附，〔 B 〕
电解质引发胶体体系聚沉的主要缘由是使集中层变厚
低浓度的聚合物可以使胶体体系发生聚沉，，由于界面自由能显著，所以无论实行何种措施都不行能获得相对稳定的胶体溶液
二、填空题(每题 2 分，共 22 分)
液-固润湿过程有 沾湿过程_, 浸湿过程 , 铺展过程_.
固体自溶液中吸附时，极性吸附剂易于从非极性溶液中吸附_极性_物质，而非极性吸附剂易于从极性溶液中吸附 非极性物质。
平衡状态时，对于溶液外表张力γ与溶液浓度c 的γ-c 等温线，假设是存在-( ¶g ) >0,
¶c c®0
那么溶质属于外表活性物质；假设是存在-( ¶g ) <0，那么溶质属于 非外表活性 物质。
¶c c®0
依据 Traube 规章对于有机同系物，同系物分子中每增加一个-CH -基团， -( ¶g ) 的
2
数值增大约_3_倍。
胶体制备的一般条件是：1〕分散相在介质中的溶解度必需小； 2)必需有稳定剂存在。
溶胶净化的目的是使 溶胶稳定_和使溶胶纯洁。
¶c c®0
胶体粒子外表电荷主要由电离、离子吸附、晶格取代三个途径获得，胶体体系典型的电动现象有电泳、电渗；典型的动电现象有流淌电位、沉降点位。
a b ab
起始铺展系数S = g - g - g 、终止铺展系数S’=
g，-g，-g
a b
ab .
固体自溶液中吸附时，表观吸附量为零说明：在没考虑溶剂吸附时，每克吸附剂吸附溶质的量为 0。
从胶体制备的思路上考虑，胶体的制备方法主要有：分散法、分散法。溶胶动力学性质 的微观根底是在分子热运动角度上看，胶体运动和分子运动没有本质的区分，都是不停、无规整的做分子热运动。
导致胶体有肯定颜色的主要缘由是溶胶中质点对可见光选择性吸取、胶粒的散射。
在超显微镜下观看胶体分散体系，假设是视野中觉察光点不闪耀，则胶体粒子的几何外形
呈球形、正四周体、正八面体；假设是胶体样品在搅拌状态下光点不闪耀静止状态下闪耀， 则胶体粒子的几何外形呈一轴长两周短的棒状构造；假设是胶体样品在搅拌状态和静止状 态下都闪耀，则胶体粒子的几何外形呈一轴短两周长的片状构造。
液-液界面形成的主要途径有粘附、铺展、分散。
三、简答题(每题 3 分，共 21 分,)
什么是毛细分散？
【解】依据 Kelvin 公式，凹面上的蒸汽压比平面上小，所以在小于饱和蒸汽压时，凹面上已达饱和而发生分散，这就是毛细分散现象。
什么是反离子？
【解】因定位离子的吸附，是颗粒外表带与定位离子一样的电荷，为维持电中性，吸附溶液中的反号离子，这样的反号离子叫作反粒子，形成严密层和分散层。
什么是外表自憎现象？
【解】虽然很多液体可在高能外表上铺展，如煤油等碳氢化合物可在干净的玻璃，钢上铺展， 但也有一些低外表张力的液体不能在高能外表上铺展。
消灭这种现象的缘由在于这些有机液体的分子在高能外表上吸附并形成定向排列的吸 附膜，被吸附的两亲分子以极性基朝向固体外表，而非极性基朝外排列从而使高能外表的组成和构造发生变化。即从高能外表变成低能外表，当低能外表的γc 小于液体的γ lg 值时，这些液体便不能在自身的吸附膜上铺展，这种现象叫做自憎现象。
任意列举三种测定液体外表张力方法名称。
【解】(1)角度测量法；〔2〕长度测量法；〔3〕力测量法
1、毛细管上升法 2 、脱环法 3、最大气泡压力法 4、吊片法
在争论低能固体外表的润湿性能过程中，Zisman 首先觉察，有机液体同系物在同一固
体外表上的θ随液体的g 降低而变小，规律方程为cosq = 1- b(g - g ) 试解释g
gl gl c c
g
的物理意义，并简要论述 c 与低能固体外表润湿性能的关系。
【解】γc 表示液体同系列外表张力小于此值的液体方可在该固体上自行铺展，即S=0，假设为非同系列液体，以 COSθ对γgl 作图通常也显示线性关系，将直线外推至 COSθ=1 处，亦可得γc。
γc 是表征固体外表润湿性的阅历参数，对某一固体而言，γc 越小，说明能在此固体外表上铺展的液体便越少，其可润湿状越差〔即外表能较低〕。
① 固体的润湿性与分子的极性有关，极性化合物的可润湿性明显优于相应的完全非极性的化合物〔如纤维素的γc=40～45，而聚乙烯为 31〕。
②高分子固体的可润湿性与其元素组成有关，在碳氢链中氢被其他原子取代后，其润湿性能将明显转变，用氟原子取代使γc 变小〔如聚四氟乙烯为 18〕，且氟原子取代越多，γc 越小〔聚－氟乙烯为 28〕。而用氯原子取代氢原子则使γc 变大可润湿性提高，如聚氯乙烯的γc 为 39，大于聚乙烯的 31。
③附有两亲分子单层的高能外表显示出低能外表的性质，这说明打算固体外表润湿性能的是其外表层的基团或原子，而与基体性质关系不大。因此，当外表层的基团一样时不管基体是否一样，其γ c 大致一样。
同系物是构造相像，而分子相差一个分子组或某个官能团的集合体。因此， g
c
g
由于相差的分子组或分子集团而造成的 gl 削减的量。
是可以认为
ì cos q = 1 - b (g - g )
ï
由 í cos q =
gl
g - g
g
s g s l
c bg 2 - g + g - g
l
g = lg lg s g s
：
ï
î lg
c bg
lg
苯/水
苯滴在干净平坦的水面上，先快速开放，然后又自动收缩成小液滴漂移在水面上，依据以下数据计算解释这种试验现象。g =
苯 苯 水 水
g = g ” = g = g ” =
【解】由于界面张张与界面的性质还有关，故会消灭界面张力降低的状况
由杨氏方程： cosq = g s g -g s l 故：
g
lg
cosq
1
= g水
-g
g
水/汞
汞
= - > 1 此为接触角不存在状况，为铺展。故苯
滴在干净平坦的水面上，先快速开放；
然后由于界面张力的变化，
解得：q =
2
cosq
2
g， - g
= 水 水/汞
g，
汞
= - =
因此，苯滴又自动收缩成小液滴漂移在水面上
试从力学和能量角度解释溶液外表张力g 的含义，并给出试验室测定g 的方法。
【解】力学：外表层分子与内局部子相比，它们所处的环境不同。体相内局部子所受四周邻 近一样分子的作用力是对称的，各个方向的力彼此抵销(各向同性)；但是处在界面层的分子， 一方面受到体相内一样物质分子的作用，另一方面受到性质不同的另一相中物质分子的作 用，其作用力不能相互抵销，因此，界面层分子由于其处在一不均匀对称的力场会显示出一 些独特的性质。对于单组分体系，这种特性主要来自于同一物质在不同相中的密度不同；对 于多组分体系，则特性来自于界面层的组成与任一相的组成均不一样。所以外表分子受到被
拉入体相的作用力。这种作用力使外表有自动收缩到最小的趋势，F=2g l
能量：由于外表层分子的受力状况与本体中不同，因此假设要把分子从内部移到界面，或可逆的增加外表积，就必需抑制体系内局部子之间的作用力，对体系做功。
温度、压力和组成恒定时，可逆使外表积增加dA 所需要对体系作的功，称为外表功。用公式表示为：dW ” = g dA
测定方法：1、毛细管上升法 2 、脱环法 3、最大气泡压力法 4、吊片法
四、证明和计算题(31 分)
将始终径为 1cm 的油珠分散到水中，使成为直径为 1×10 -6 cm 的小油珠，问油水界面增加了多少？假设油水界面张力为 37mN/m，问分散过程中共作功多少？(4 分)
1
解： p d 3
d
1
= N ´ p d 3 得： N = ( 1 )3
= 1018
6 1 6 2 d
2
Ds = Np d 2 - p d 2 = 1018 ´ ´10-16 - ´10-4 = 314m2
2 1
1
故： w = ò s2 g dA = gDA = 37 ´10-3 ´ 314 = s
。
，水-萘体系中，25℃时，接触角为 90°，水的外表张力为 72mN/m，求：
单位面积的萘在水中的浸湿功Wi；
单位面积的水在萘上的黏附功Wa；
单位面积的水在萘上的铺展系数S. (4 分)
解： cosq = g s g
-g s l 当接触角为 90°时， g = g
g s g s l
lg
浸湿功Wi=g - g = 0
s sl
黏附功Wa = g - g + g = 72mN/m
s g s l lg
铺展系数S = g - g - g = -72mN/m
s g s l lg
请依据Kelvin 公式ln P
r
= ln P
0
2M g 说明等温蒸馏的根本原理。(4 分)
RT rr
解：蒸馏是利用液体混合物的各组分的会发温度不同，使液体混合物局部气体，随后使蒸馏冷却。
P 2M g 2V g
由 RT ln r = r =
m 可知，在同样的温度下，依据各组分的摩尔体积不同，与溶剂
P r r
0
间的外表张力不同，故P 不同，挥发的先后挨次也就不同。
r
试验测得乙二醇在石蜡上的接触角q
乙二醇
=83°， g
乙二醇
=， g
水
= mN/m，
g d
乙二醇
= mN/m， g
d = mN/m，求水在石蜡上的接触角。(4 分)
g dg d
a
b
水
解：由cosq = g s g -g s l 且g = g + g - 2
g a / b a b
lg
ï
ìcosq = g石蜡
-g
石蜡/ 水
2
ï g水
ï g - g
ïcosq = 石蜡
石蜡/乙二醇
í 1 g
ï
乙二醇
ïg
ï 石蜡/ 水
= g + g
水 石蜡
- 2 g d g d
石蜡 水
g
ï
î 石蜡/乙二醇
= g
乙二醇
+ g - 2 g d g d
石蜡
石蜡 乙二醇
ì g -〔g + g
- 2 g d g d 〕 -g
+ 2 g d g d
ïcosq = 石蜡 水 石蜡
石蜡 水 = 水
石蜡 水
ï 2 g g
整理后得： í 水 水
ï
ïcosq
-g
= 乙二醇
+ 2 g d g d
石蜡 乙二醇
ïî 1
即：
〔g cosq + g 〕2
=〔g
g
乙二醇
cosq + g 〕2
g
水 2 水
d
水
乙二醇
1 乙二醇
g d
乙二醇
〔æ g
cosq + g
〕2g d
ö
ç
q = arccos è
2
乙二醇
1 乙二醇
g
水
水 g d
乙二醇
÷ -g
ø 水
带入数据后：q
2
=°
有两块长a=20cm、宽b=10cm 的长方形清洁薄板，中间灌入能够完全润湿薄板的液体， 如右图所示，设圆柱形弯液面的曲率直
径近似等于板间距离〔 d=1mm〕，液体的外表张力为 100 mN/m，试计算分开两薄板需要的力。(4 分)
解：将两个板分开，相当于增加量个也起界面 ， 分 开 后 的 液 气 界 面 的 面 积 ：
S =2 ´ ´ = 2
2
分开前S
1
=p ´〔 ´10-3〕2 ´ +p ´〔 ´10-3〕2 ´ = ´10-6m2
Ds » S
1
W=gDS= ´ =4m N
计算力：
F
F = g l
F = F cos 450 = g l cos 450 = l
竖直
因此需要力： F = 2 ´ l
1
+ 2 ´ l
2
=
如下图毛细体中，将液面近似看作为球面，而且R1＞R2,请推断液体的流淌方向，并给出分析推断过程。(4 分)
解： DP = 2g
= 2g cosq
r R
方向与大气的压力方向相反，且DP
左
< DP
右
P = P
左 大气
P = P
右 大气
DP
左
DP
右
由上面式子得：左压力大于右压力，向右运动。
试验测得 2g 骨碳与初始浓度为10-4 mol/L 的 100mL 次甲基蓝水溶液吸附达平衡后，溶
液中次甲基蓝浓度为 ×10-4 mol/L；承受 4g 骨碳重复上述试验，平衡时次甲基蓝浓
c
度为 ×10-4 mol/L，假定吸附过程遵循 Langmuir 方程 =
1 + c
，次甲基蓝
ns
2 ，求骨碳的比外表积。〔m²/g〕(5 分)
ns b ns
m m
c = 1 + c
解：由 ns
ns b ns 得：
m m
ì 2 = 1 + 2
2
ï ´10-4 ´ ns b ns
í 4 m m
解得： =
4 - 2
ï = 1 + 4
ns ´10-4 ´ ´10-4 ´
î
ï´10-4 ´ ns b ns m
m m
所以： n s
m
=´ 10 -5 mol/g
因此： v = ´10-5 ´ ´1023 ´ ´10-18 =
g