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《物理化學(xué)(第五版)》第十三章復(fù)習(xí)題答案課件

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1、小結(jié)小結(jié)(xioji)第十第十三章三章第一頁(yè),共33頁(yè)。總結(jié)總結(jié)(zngji)第二頁(yè),共33頁(yè)。一、比表面能一、比表面能二、表面二、表面(biomin)熱力學(xué)熱力學(xué)基本基本(jbn)公式公式第三頁(yè),共33頁(yè)。三、三、Young-Laplace 公式公式:p=2/r 附加壓力的方向附加壓力的方向(fngxing)總是指向總是指向球心球心四、四、Kelvin eq.注意:注意:凹凹(液液中中氣氣泡泡(qpo)):r取取負(fù)負(fù)值值,pr p五、毛細(xì)管現(xiàn)象五、毛細(xì)管現(xiàn)象(xinxing)(capillarity)R為毛細(xì)管半徑為毛細(xì)管半徑第四頁(yè),共33頁(yè)。八、八、Langmuir單分子層吸附單分子層吸附

2、(xf)等溫式等溫式六、六、Gibbs吸附吸附(xf)公式公式七、楊氏潤(rùn)濕七、楊氏潤(rùn)濕(rn sh)方程方程九、九、Freundlich 等溫式等溫式第五頁(yè),共33頁(yè)。第六頁(yè),共33頁(yè)。第七頁(yè),共33頁(yè)。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題33.用學(xué)到的關(guān)于界面現(xiàn)角的知識(shí)解釋以下幾用學(xué)到的關(guān)于界面現(xiàn)角的知識(shí)解釋以下幾種做法或現(xiàn)象的基體原理:種做法或現(xiàn)象的基體原理:人工降雨;人工降雨;有機(jī)蒸餾中加沸石;有機(jī)蒸餾中加沸石;多孔固體吸附蒸氣多孔固體吸附蒸氣時(shí)的毛細(xì)凝聚;時(shí)的毛細(xì)凝聚;過(guò)飽和溶液,過(guò)飽和蒸過(guò)飽和溶液,過(guò)飽和蒸氣,過(guò)冷液體等過(guò)飽和現(xiàn)象;氣,過(guò)冷液體等過(guò)飽和現(xiàn)象;重量分析重量分析中的中的“陳化陳化”過(guò)程;過(guò)程;噴

3、灑農(nóng)藥噴灑農(nóng)藥(nngyo)時(shí),為何常常在農(nóng)藥時(shí),為何常常在農(nóng)藥(nngyo)中加入少量中加入少量表面活性劑。表面活性劑。第八頁(yè),共33頁(yè)。這些些現(xiàn)象都可以用開象都可以用開爾爾文公式文公式說(shuō)明明(shumng),、是新相是新相剛形面形面時(shí)的體的體積小,曲率半徑小,小,曲率半徑小,對(duì)與之平衡的舊相有更加苛刻的條件要求。與之平衡的舊相有更加苛刻的條件要求。多孔固多孔固體吸附蒸氣體吸附蒸氣時(shí),被吸附的氣體的液相,被吸附的氣體的液相對(duì)毛毛細(xì)管是管是潤(rùn)濕濕的,其曲率半徑小零,當(dāng)氣體的分的,其曲率半徑小零,當(dāng)氣體的分壓小于其小于其飽和蒸氣和蒸氣壓時(shí),就可以,就可以發(fā)生凝聚。生凝聚。噴灑灑農(nóng)藥時(shí),在,在農(nóng)藥

4、中加中加入少量表面活性入少量表面活性劑,可以降低,可以降低藥液的表面液的表面張力,使力,使藥液在葉面上液在葉面上鋪展。展。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題3第九頁(yè),共33頁(yè)。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題44.在三通活塞的兩端涂上肥皂液,關(guān)斷右端通路,在三通活塞的兩端涂上肥皂液,關(guān)斷右端通路,在左端吹一個(gè)大泡,然后關(guān)在左端吹一個(gè)大泡,然后關(guān)閉左端,在右端吹一左端,在右端吹一個(gè)小泡,最后個(gè)小泡,最后讓左右兩端相通左右兩端相通(xingtng)。試問(wèn)當(dāng)將兩管接通后,兩泡的大小有何當(dāng)將兩管接通后,兩泡的大小有何變化?到何化?到何時(shí)達(dá)到平衡?達(dá)到平衡?講出出變化的原因及平衡化的原因及平衡時(shí)兩泡的曲率兩泡的曲率半徑的比半徑的比值。第十頁(yè),共

5、33頁(yè)。小球小球(xio qi)更小,大球更大;更小,大球更大;最后小泡變成一個(gè)與大泡曲率半徑相同的?。蛔詈笮∨葑兂梢粋€(gè)與大泡曲率半徑相同的弧;由于小泡的附加壓力大,所以大泡變大,小由于小泡的附加壓力大,所以大泡變大,小泡變小,最后使兩泡的曲率半徑相同。泡變小,最后使兩泡的曲率半徑相同。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題4第十一頁(yè),共33頁(yè)。純液體:縮小液體表面積;純液體:縮小液體表面積;溶液:表面與本相中溶質(zhì)的濃度不同;溶液:表面與本相中溶質(zhì)的濃度不同;固體:吸附固體:吸附(xf)作用。作用。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題55.因系統(tǒng)的因系統(tǒng)的Gibbs自由能越低,系統(tǒng)越穩(wěn)定,所以自由能越低,系統(tǒng)越穩(wěn)定,所以物體總有降低本身表面物

6、體總有降低本身表面Giibs自由能的趨勢(shì)自由能的趨勢(shì)(qsh)。請(qǐng)說(shuō)說(shuō)純液體、溶液、固體是如何降低自己的表面請(qǐng)說(shuō)說(shuō)純液體、溶液、固體是如何降低自己的表面Gibbs自由能的。自由能的。第十二頁(yè),共33頁(yè)。根據(jù)開爾文公式根據(jù)開爾文公式由于表面張力的存在,小晶粒的附加壓力大,由于表面張力的存在,小晶粒的附加壓力大,它的化學(xué)勢(shì)相對(duì)較高,所以它的化學(xué)勢(shì)相對(duì)較高,所以(suy)小晶粒的小晶粒的熔點(diǎn)比大塊固體的熔點(diǎn)低,而溶解度卻比大熔點(diǎn)比大塊固體的熔點(diǎn)低,而溶解度卻比大晶粒大。晶粒大。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題66.為什么小晶粒的熔點(diǎn)比大塊為什么小晶粒的熔點(diǎn)比大塊(d kui)固體的熔點(diǎn)低,固體的熔點(diǎn)低,而溶解度卻比大晶

7、粒大?而溶解度卻比大晶粒大?第十三頁(yè),共33頁(yè)。答:小顆粒的答:小顆粒的CaCO3分解分解(fnji)壓大。壓大。因?yàn)樾×5母郊訅毫Υ螅瘜W(xué)勢(shì)高。因?yàn)樾×5母郊訅毫Υ?,化學(xué)勢(shì)高。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題77.若用若用CaCO3(s)進(jìn)行進(jìn)行(jnxng)熱分解,問(wèn)細(xì)粒熱分解,問(wèn)細(xì)粒CaCO3(s)的分解壓(的分解壓(p1)與大塊的)與大塊的CaCO3(s)分分解壓(解壓(p2)原相比,兩者大小如何?試說(shuō)明為什)原相比,兩者大小如何?試說(shuō)明為什么?么?第十四頁(yè),共33頁(yè)。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題88.設(shè)有內(nèi)徑一有內(nèi)徑一樣大的大的a、b、c、d、e、f管及管及內(nèi)徑比內(nèi)徑比較大的大的g管一起插入水中(如管一起插入水中(如圖

8、所示),所示),除除f內(nèi)壁涂有石蠟外,其余全是內(nèi)壁涂有石蠟外,其余全是潔凈的玻璃管,的玻璃管,若若a管內(nèi)液面升高管內(nèi)液面升高為h,試估估計(jì)其余管內(nèi)的水面其余管內(nèi)的水面高度?若先將水在各管內(nèi)(高度?若先將水在各管內(nèi)(c,d管除外)都灌管除外)都灌到到h的高度,再的高度,再讓其自其自動(dòng)(zdng)下降,下降,結(jié)果果又如何?又如何?第十五頁(yè),共33頁(yè)。b 管垂直高度為管垂直高度為 h,c 管調(diào)整表面曲率半徑但不溢出,管調(diào)整表面曲率半徑但不溢出,d 管不溢出,管不溢出,e 管高度為到擴(kuò)大部分為止管高度為到擴(kuò)大部分為止(wizh),但上去后不會(huì)下降,但上去后不會(huì)下降仍然為仍然為 hf 管將下降為凸液面,

9、管將下降為凸液面,g 管為管為 1/n倍倍h。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題8第十六頁(yè),共33頁(yè)。小液滴消失,大液滴更大。小液滴消失,大液滴更大。彎曲液面所產(chǎn)彎曲液面所產(chǎn)生的附加壓力將使液體在以小液滴形式分散生的附加壓力將使液體在以小液滴形式分散(fnsn)存在時(shí)比大量聚集存在時(shí)具有更大存在時(shí)比大量聚集存在時(shí)具有更大的飽和蒸氣壓。的飽和蒸氣壓。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題99.把大小不等的液滴(或萘粒)密封把大小不等的液滴(或萘粒)密封(mfng)在一在一玻璃罩內(nèi),隔相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間后,估計(jì)會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象玻璃罩內(nèi),隔相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間后,估計(jì)會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象?第十七頁(yè),共33頁(yè)。因?yàn)槿途苡休^多的離子,根據(jù)溶質(zhì)對(duì)表面張力因?yàn)槿途?/p>

10、有較多的離子,根據(jù)溶質(zhì)對(duì)表面張力的影響規(guī)律,有較大的表面張力;當(dāng)將泉水小心注入的影響規(guī)律,有較大的表面張力;當(dāng)將泉水小心注入(zh r)干燥杯子時(shí),水面會(huì)高出杯面,這是因?yàn)樗母稍锉訒r(shí),水面會(huì)高出杯面,這是因?yàn)樗谋砻鎻埩Φ氖湛s作用。如果在液面上滴一滴肥皂液,液表面張力的收縮作用。如果在液面上滴一滴肥皂液,液面將降低。面將降低。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題1010.為什么泉水和井水都有較大的表面張力?當(dāng)將為什么泉水和井水都有較大的表面張力?當(dāng)將泉水小心注入干燥杯子時(shí),水面會(huì)高出杯面,這泉水小心注入干燥杯子時(shí),水面會(huì)高出杯面,這是為什么?如果在液面上滴一滴是為什么?如果在液面上滴一滴(y d)肥皂液,肥皂液,

11、會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象?會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象?第十八頁(yè),共33頁(yè)。(1)海水中有大量鹽類,表面張力比湖水)海水中有大量鹽類,表面張力比湖水大,可以形成較大的浪花(如較大的表面張大,可以形成較大的浪花(如較大的表面張力液滴大)。力液滴大)。(2)形成泡沫)形成泡沫(pom)的物質(zhì)可以使水的的物質(zhì)可以使水的表面張力降低,水的凝聚力減小,對(duì)堤壩的表面張力降低,水的凝聚力減小,對(duì)堤壩的沖擊力降低。沖擊力降低。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題1111.為什么在相同什么在相同(xin tn)的的風(fēng)力下,和海面力下,和海面的浪比湖面大?用泡沫的浪比湖面大?用泡沫護(hù)海堤的原理是什么?海堤的原理是什么?第十九頁(yè),共33頁(yè)。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題1212.

12、如果某固體的大粒子如果某固體的大粒子(半徑半徑為R1)在水中形成在水中形成飽和溶液的和溶液的濃度度為c1,微小粒子,微小粒子(半徑半徑為R2)在水在水中形成中形成飽和溶液的和溶液的濃度度為c2,固,固液界面液界面(jimin)張力力為s-l.試證明明飽和溶液和溶液濃度與曲率度與曲率半徑的關(guān)系式半徑的關(guān)系式為 式中式中M為該固體的摩固體的摩爾爾質(zhì)量,量,為其密度其密度第二十頁(yè),共33頁(yè)。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題12大粒子大粒子(lz)與其溶液成平衡時(shí)與其溶液成平衡時(shí)小粒子小粒子(lz)與其溶液成平衡時(shí)與其溶液成平衡時(shí)兩溶液兩溶液(rngy)的化學(xué)勢(shì)之差的化學(xué)勢(shì)之差兩粒子的化學(xué)勢(shì)之差兩粒子的化學(xué)勢(shì)之差第二十一

13、頁(yè),共33頁(yè)。表面壓為純水的表面張力與膜表面張力之差。表面壓為純水的表面張力與膜表面張力之差??梢杂媚ぬ炱竭M(jìn)行測(cè)定;與通??梢杂媚ぬ炱竭M(jìn)行測(cè)定;與通常(tngchng)的氣體壓力不同的是它是二維的氣體壓力不同的是它是二維壓力。壓力。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題1313.什么叫表面壓?如何測(cè)定什么叫表面壓?如何測(cè)定(cdng)它?它與它?它與通常的氣體壓力有何不同?通常的氣體壓力有何不同?第二十二頁(yè),共33頁(yè)。接觸角為在氣液固三相交接處,氣接觸角為在氣液固三相交接處,氣-液界面與固液界面與固-液界液界面面 之間的夾角,其大小由三種界面張力的相對(duì)大小之間的夾角,其大小由三種界面張力的相對(duì)大小決定決定(judng)

14、;接觸角為零接觸角為零,液體在固體表面,液體在固體表面 鋪展鋪展,小于小于 90液體能潤(rùn)濕固體,液體能潤(rùn)濕固體,大于大于 90,不能潤(rùn)濕。,不能潤(rùn)濕。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題1414.接觸角的定義是什么?它的大小受哪些因素影響接觸角的定義是什么?它的大小受哪些因素影響?如何?如何(rh)用接觸角的大小來(lái)判斷液對(duì)固體的潤(rùn)用接觸角的大小來(lái)判斷液對(duì)固體的潤(rùn)濕情況?濕情況?第二十三頁(yè),共33頁(yè)。表面活性劑的效率表面活性劑的效率(xio l):使水的表面張力下降到:使水的表面張力下降到一定值時(shí)所需表面活性劑濃度。一定值時(shí)所需表面活性劑濃度。表面活性劑的能力:表面活性劑能使水的表面張力下表面活性劑的能力:表面活性劑能

15、使水的表面張力下降的程度(又稱有效值),兩種數(shù)值常常相反。降的程度(又稱有效值),兩種數(shù)值常常相反。表面活性劑有潤(rùn)濕、氣泡、乳化、增溶、洗滌作用。表面活性劑有潤(rùn)濕、氣泡、乳化、增溶、洗滌作用。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題1515.表面活性劑的效率和能力有何不同表面活性劑的效率和能力有何不同(b tn)?表面活性劑有哪些主要作用?表面活性劑有哪些主要作用?第二十四頁(yè),共33頁(yè)。固體的表面有剩余的力固體的表面有剩余的力場(chǎng),使氣體分子可以,使氣體分子可以在固體的表面相在固體的表面相對(duì)的的濃集,集,這種作用中吸附種作用中吸附作用。作用。P369。二者的根本區(qū)二者的根本區(qū)別在于在于(ziy)吸附力的不同。吸附力的不同。

16、復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題1616.什么什么(shn me)叫吸附作用?物理吸附與化學(xué)吸叫吸附作用?物理吸附與化學(xué)吸附有何異同點(diǎn)??jī)烧叩母緟^(qū)別是什么附有何異同點(diǎn)??jī)烧叩母緟^(qū)別是什么(shn me)?第二十五頁(yè),共33頁(yè)。由于吸附由于吸附總是自是自發(fā)過(guò)程,故程,故G0,氣體在固體表面,氣體在固體表面被吸附,固體不被吸附,固體不變,體系,體系S0,在等溫下,由,在等溫下,由H G+TS,可推,可推H0,故吸附一般放,故吸附一般放熱。當(dāng)有氣體。當(dāng)有氣體原子解離原子解離發(fā)生生時(shí)有化學(xué)有化學(xué)鍵的改的改變,使有些化學(xué)吸附的,使有些化學(xué)吸附的熵變大于零,大于零,這樣吸吸熱吸附的情況吸附的情況(qngkung)下,也可

17、下,也可以使以使G小于零。小于零。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題1717.為什么氣體吸附在固體表面一般是放熱的?而確為什么氣體吸附在固體表面一般是放熱的?而確有一些有一些(yxi)氣氣-固吸附是吸熱的固吸附是吸熱的(H2(g)如在玻璃上如在玻璃上的吸附的吸附),如何解釋現(xiàn)象?如何解釋現(xiàn)象?第二十六頁(yè),共33頁(yè)。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題1818.試說(shuō)明同一個(gè)氣固相催化反應(yīng),為何在試說(shuō)明同一個(gè)氣固相催化反應(yīng),為何在不同的壓力下表現(xiàn)出不同的反應(yīng)級(jí)數(shù)?請(qǐng)?jiān)诓煌膲毫ο卤憩F(xiàn)出不同的反應(yīng)級(jí)數(shù)?請(qǐng)?jiān)诜戏螸angmuir吸附假設(shè)的前提下,從反應(yīng)吸附假設(shè)的前提下,從反應(yīng)物和產(chǎn)物分子物和產(chǎn)物分子(fnz)的吸附性,解釋下列的吸附性,解釋下

18、列實(shí)驗(yàn)事實(shí):實(shí)驗(yàn)事實(shí):NH3(g)在金屬鎢表面的分解在金屬鎢表面的分解呈零級(jí)數(shù)反應(yīng)的特點(diǎn);呈零級(jí)數(shù)反應(yīng)的特點(diǎn);N2O(g)在金表面在金表面的分解是一級(jí)反應(yīng);的分解是一級(jí)反應(yīng);H原子在金表面的原子在金表面的復(fù)合是二級(jí)反應(yīng);復(fù)合是二級(jí)反應(yīng);NH3(g)在金屬鉬的分在金屬鉬的分解速率由于解速率由于N2(g)的吸附而顯著降低,但盡的吸附而顯著降低,但盡管表面被管表面被N2(g)所飽和,但速率不為零。所飽和,但速率不為零。第二十七頁(yè),共33頁(yè)。由于系統(tǒng)壓力大小決定反應(yīng)物在催化劑由于系統(tǒng)壓力大小決定反應(yīng)物在催化劑 表表面的吸附快慢與強(qiáng)弱,因而決定反應(yīng)速度,面的吸附快慢與強(qiáng)弱,因而決定反應(yīng)速度,體現(xiàn)體現(xiàn)(t

19、xin)在速率方程上,就是反應(yīng)級(jí)數(shù)在速率方程上,就是反應(yīng)級(jí)數(shù)不同。不同。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題18第二十八頁(yè),共33頁(yè)。由于反由于反應(yīng)物在表面的吸附很物在表面的吸附很強(qiáng)強(qiáng),在分,在分壓很小很小時(shí),達(dá)到,達(dá)到飽和吸附,反和吸附,反應(yīng)速率與分速率與分壓無(wú)無(wú)關(guān)關(guān)(wgun);N2O(g)在金表面的吸附)在金表面的吸附較弱,其分解呈一弱,其分解呈一級(jí)反反應(yīng);H原子在金原子在金表面的吸附表面的吸附為弱吸附,復(fù)合弱吸附,復(fù)合時(shí)被吸附被吸附H的和的和氣相氣相H的反的反應(yīng)而復(fù)合,是二而復(fù)合,是二級(jí)反反應(yīng);N2(g)在在金屬在在金屬鉬表面的吸附表面的吸附為強(qiáng)強(qiáng)吸附,吸附,可以形成可以形成飽和吸附,但即是和吸附,但即是飽和

20、吸附和吸附時(shí),仍,仍有有NH3的吸附,的吸附,NH3分解速率不分解速率不為零零第二十九頁(yè),共33頁(yè)。復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題1919.為什么用吸附法測(cè)定固體比表面時(shí),被吸附蒸為什么用吸附法測(cè)定固體比表面時(shí),被吸附蒸氣的比壓要控制氣的比壓要控制(kngzh)在在0.050.35之間?之間?BET吸附公式與吸附公式與Langmuir吸附公式有何不同?吸附公式有何不同?試證明試證明BET公式在壓力很小時(shí)(即時(shí)公式在壓力很小時(shí)(即時(shí)pps)可)可還原為還原為L(zhǎng)angmuir吸附公式。吸附公式。第三十頁(yè),共33頁(yè)。因因?yàn)?yn wi)壓力力過(guò)小小時(shí),建立不起來(lái)多,建立不起來(lái)多層吸附平衡,在吸附平衡,在壓力力過(guò)大大時(shí)

21、,可能,可能產(chǎn)生毛生毛細(xì)管管凝聚,吸附量不代表多凝聚,吸附量不代表多層吸附平衡吸附平衡時(shí)固體表固體表面所面所對(duì)應(yīng)的吸附量。的吸附量。BET吸附公式與吸附公式與Langmuir吸附公式都是理想的吸附公式,吸附公式都是理想的吸附公式,而而Langmuir吸附公式是吸附公式是單層吸附公式,吸附公式,BET公式是多公式是多層吸附公式。吸附公式。第三十一頁(yè),共33頁(yè)。良好的催化劑應(yīng)該具有適中的吸附與脫附性能。催良好的催化劑應(yīng)該具有適中的吸附與脫附性能。催化劑的活性與反應(yīng)物在固體表面的吸附強(qiáng)度有關(guān),化劑的活性與反應(yīng)物在固體表面的吸附強(qiáng)度有關(guān),只有合適的吸附強(qiáng)度,其催化活性才大。催化劑即只有合適的吸附強(qiáng)度,

22、其催化活性才大。催化劑即可以加速可以加速(ji s)正向反應(yīng),又能加速正向反應(yīng),又能加速(ji s)逆逆向反應(yīng),所以金屬鎳既是好的加氫催化劑,又是好向反應(yīng),所以金屬鎳既是好的加氫催化劑,又是好的脫氫催化劑的脫氫催化劑復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題2020.如何從吸附如何從吸附(xf)的角度來(lái)衡量催化劑的好壞?的角度來(lái)衡量催化劑的好壞?為什么金屬鎳既是好的加氫催化劑,又是好的脫氫為什么金屬鎳既是好的加氫催化劑,又是好的脫氫催化劑?催化劑?第三十二頁(yè),共33頁(yè)。內(nèi)容(nirng)總結(jié)小結(jié)第十三章。小結(jié)第十三章。噴灑農(nóng)藥時(shí),為何常常在農(nóng)藥中加入少量表面活性劑。彎曲液面所產(chǎn)生的附加壓力(yl)將使液體在以小液滴形式分散存在時(shí)比大量聚集存在時(shí)具有更大的飽和蒸氣壓。如果在液面上滴一滴肥皂液,液面將降低。11.為什么在相同的風(fēng)力下,和海面的浪比湖面大。如何用接觸角的大小來(lái)判斷液對(duì)固體的潤(rùn)濕情況。良好的催化劑應(yīng)該具有適中的吸附與脫附性能。復(fù)習(xí)題20第三十三頁(yè),共33頁(yè)。

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