小結(jié) 第十三章 總結(jié) 一 比表面能 二 表面熱力學(xué) 基本公式 三 Young Laplace公式 p 2 r附加壓力的方向總是指向球心 四 Kelvineq 注意 凹 液中氣泡 r取負(fù)值 prp 五 毛細(xì)管現(xiàn)象 capillarity R 為毛細(xì)管半徑 八 Langmuir單分子層吸附等溫式 六 Gibbs吸附公式 七 楊氏潤濕方程 九 Freundlich等溫式 復(fù)習(xí)題3 3 用學(xué)到的關(guān)于界面現(xiàn)角的知識解釋以下幾種做法或現(xiàn)象的基體原理 人工降雨 有機(jī)蒸餾中加沸石 多孔固體吸附蒸氣時的毛細(xì)凝聚 過飽和溶液 過飽和蒸氣 過冷液體等過飽和現(xiàn)象 重量分析中的 陳化 過程 噴灑農(nóng)藥時 為何常常在農(nóng)藥中加入少量表面活性劑 這些現(xiàn)象都可以用開爾文公式說明 是新相剛形面時的體積小 曲率半徑小 對與之平衡的舊相有更加苛刻的條件要求 多孔固體吸附蒸氣時 被吸附的氣體的液相對毛細(xì)管是潤濕的 其曲率半徑小零 當(dāng)氣體的分壓小于其飽和蒸氣壓時 就可以發(fā)生凝聚 噴灑農(nóng)藥時 在農(nóng)藥中加入少量表面活性劑 可以降低藥液的表面張力 使藥液在葉面上鋪展 復(fù)習(xí)題3 復(fù)習(xí)題4 4 在三通活塞的兩端涂上肥皂液 關(guān)斷右端通路 在左端吹一個大泡 然后關(guān)閉左端 在右端吹一個小泡 最后讓左右兩端相通 試問當(dāng)將兩管接通后 兩泡的大小有何變化 到何時達(dá)到平衡 講出變化的原因及平衡時兩泡的曲率半徑的比值 小球更小 大球更大 最后小泡變成一個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 小泡變小 最后使兩泡的曲率半徑相同 復(fù)習(xí)題4 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 固體 吸附作用 復(fù)習(xí)題5 5 因系統(tǒng)的Gibbs自由能越低 系統(tǒng)越穩(wěn)定 所以物體總有降低本身表面Giibs自由能的趨勢 請說說純液體 溶液 固體是如何降低自己的表面Gibbs自由能的 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 它的化學(xué)勢相對較高 所以小晶粒的熔點比大塊固體的熔點低 而溶解度卻比大晶粒大 復(fù)習(xí)題6 6 為什么小晶粒的熔點比大塊固體的熔點低 而溶解度卻比大晶粒大 答 小顆粒的CaCO3分解壓大 因為小粒的附加壓力大 化學(xué)勢高 復(fù)習(xí)題7 7 若用CaCO3 s 進(jìn)行熱分解 問細(xì)粒CaCO3 s 的分解壓 p1 與大塊的CaCO3 s 分解壓 p2 原相比 兩者大小如何 試說明為什么 復(fù)習(xí)題8 8 設(shè)有內(nèi)徑一樣大的a b c d e f管及內(nèi)徑比較大的g管一起插入水中 如圖所示 除f內(nèi)壁涂有石蠟外 其余全是潔凈的玻璃管 若a管內(nèi)液面升高為h 試估計其余管內(nèi)的水面高度 若先將水在各管內(nèi) c d管除外 都灌到h的高度 再讓其自動下降 結(jié)果又如何 b管垂直高度為h c管調(diào)整表面曲率半徑但不溢出 d管不溢出 e管高度為到擴(kuò)大部分為止 但上去后不會下降仍然為hf管將下降為凸液面 g管為1 n倍h 復(fù)習(xí)題8 小液滴消失 大液滴更大 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存在時比大量聚集存在時具有更大的飽和蒸氣壓 復(fù)習(xí)題9 9 把大小不等的液滴 或萘粒 密封在一玻璃罩內(nèi) 隔相當(dāng)長時間后 估計會出現(xiàn)什么現(xiàn)象 因為泉水和井水溶有較多的離子 根據(jù)溶質(zhì)對表面張力的影響規(guī)律 有較大的表面張力 當(dāng)將泉水小心注入干燥杯子時 水面會高出杯面 這是因為水的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 復(fù)習(xí)題10 10 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 水面會高出杯面 這是為什么 如果在液面上滴一滴肥皂液 會出現(xiàn)什么現(xiàn)象 1 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 如較大的表面張力液滴大 2 形成泡沫的物質(zhì)可以使水的表面張力降低 水的凝聚力減小 對堤壩的沖擊力降低 復(fù)習(xí)題11 11 為什么在相同的風(fēng)力下 和海面的浪比湖面大 用泡沫護(hù)海堤的原理是什么 復(fù)習(xí)題12 12 如果某固體的大粒子 半徑為R1 在水中形成飽和溶液的濃度為c1 微小粒子 半徑為R2 在水中形成飽和溶液的濃度為c2 固 液界面張力為 s l 試證明飽和溶液濃度與曲率半徑的關(guān)系式為式中M為該固體的摩爾質(zhì)量 為其密度 復(fù)習(xí)題12 大粒子與其溶液成平衡時 小粒子與其溶液成平衡時 兩溶液的化學(xué)勢之差 兩粒子的化學(xué)勢之差 表面壓為純水的表面張力與膜表面張力之差 可以用膜天平進(jìn)行測定 與通常的氣體壓力不同的是它是二維壓力 復(fù)習(xí)題13 13 什么叫表面壓 如何測定它 它與通常的氣體壓力有何不同 接觸角為在氣液固三相交接處 氣 液界面與固 液界面之間的夾角 其大小由三種界面張力的相對大小決定 接觸角為零 液體在固體表面鋪展 小于90 液體能潤濕固體 大于90 不能潤濕 復(fù)習(xí)題14 14 接觸角的定義是什么 它的大小受哪些因素影響 如何用接觸角的大小來判斷液對固體的潤濕情況 表面活性劑的效率 使水的表面張力下降到一定值時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 表面活性劑有潤濕 氣泡 乳化 增溶 洗滌作用 復(fù)習(xí)題15 15 表面活性劑的效率和能力有何不同 表面活性劑有哪些主要作用 固體的表面有剩余的力場 使氣體分子可以在固體的表面相對的濃集 這種作用中吸附作用 P369 二者的根本區(qū)別在于吸附力的不同 復(fù)習(xí)題16 16 什么叫吸附作用 物理吸附與化學(xué)吸附有何異同點 兩者的根本區(qū)別是什么 由于吸附總是自發(fā)過程 故 G 0 氣體在固體表面被吸附 固體不變 體系 S 0 在等溫下 由 H G T S 可推 H 0 故吸附一般放熱 當(dāng)有氣體原子解離發(fā)生時有化學(xué)鍵的改變 使有些化學(xué)吸附的熵變大于零 這樣吸熱吸附的情況下 也可以使 G小于零 復(fù)習(xí)題17 17 為什么氣體吸附在固體表面一般是放熱的 而確有一些氣 固吸附是吸熱的 H2 g 如在玻璃上的吸附 如何解釋現(xiàn)象 復(fù)習(xí)題18 18 試說明同一個氣固相催化反應(yīng) 為何在不同的壓力下表現(xiàn)出不同的反應(yīng)級數(shù) 請在符合Langmuir吸附假設(shè)的前提下 從反應(yīng)物和產(chǎn)物分子的吸附性 解釋下列實驗事實 NH3 g 在金屬鎢表面的分解呈零級數(shù)反應(yīng)的特點 N2O g 在金表面的分解是一級反應(yīng) H原子在金表面的復(fù)合是二級反應(yīng) NH3 g 在金屬鉬的分解速率由于N2 g 的吸附而顯著降低 但盡管表面被N2 g 所飽和 但速率不為零 由于系統(tǒng)壓力大小決定反應(yīng)物在催化劑表面的吸附快慢與強弱 因而決定反應(yīng)速度 體現(xiàn)在速率方程上 就是反應(yīng)級數(shù)不同 復(fù)習(xí)題18 由于反應(yīng)物在表面的吸附很強 在分壓很小時 達(dá)到飽和吸附 反應(yīng)速率與分壓無關(guān) N2O g 在金表面的吸附較弱 其分解呈一級反應(yīng) H原子在金表面的吸附為弱吸附 復(fù)合時被吸附H的和氣相H的反應(yīng)而復(fù)合 是二級反應(yīng) N2 g 在在金屬鉬表面的吸附為強吸附 可以形成飽和吸附 但即是飽和吸附時 仍有NH3的吸附 NH3分解速率不為零 復(fù)習(xí)題19 19 為什么用吸附法測定固體比表面時 被吸附蒸氣的比壓要控制在0 05 0 35之間 BET吸附公式與Langmuir吸附公式有何不同 試證明BET公式在壓力很小時 即時p ps 可還原為Langmuir吸附公式 因為壓力過小時 建立不起來多層吸附平衡 在壓力過大時 可能產(chǎn)生毛細(xì)管凝聚 吸附量不代表多層吸附平衡時固體表面所對應(yīng)的吸附量 BET吸附公式與Langmuir吸附公式都是理想的吸附公式 而Langmuir吸附公式是單層吸附公式 BET公式是多層吸附公式 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度有關(guān) 只有合適的吸附強度 其催化活性才大 催化劑即可以加速正向反應(yīng) 又能加速逆向反應(yīng) 所以金屬鎳既是好的加氫催化劑 又是好的脫氫催化劑 復(fù)習(xí)題20 20 如何從吸附的角度來衡量催化劑的好壞 為什么金屬鎳既是好的加氫催化劑 又是好的脫氫催化劑