胶体与表面化学复习题()

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pr(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，pr＞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、证明题

把半径为r的毛细管插在某液体中，设该液体与玻璃间的接触角为θ，毛细管中液体所成凹面的曲率半径为R，液面上升到h高度后达到平衡，试证明液体的表面张力可近似地表示为：γ=ρghR/cosθ式中g为重力加速度，ρ为液体的密度。

解：如下图所示，当上升的液柱所产生的静压力ρgh与附近压力△p相等时，

此时有△p=ρgh；由图中可见，接触角与毛细管半径r及弯曲液面

的曲率半径R之间的关系为引入接触角θ后，弯曲液面的半径R与毛细管之间的关系：r?Rcos?。 故：弯曲液面内外压差p?2?2??cos???gh Rr所以 ???ghR/2cos?

六、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

CaCl2

NaSO4

MgSO4

答：(1) 2H3AsO3 + 3H2S = As2O3(溶胶) + 6H2O

胶团结构式： {(As2O3)m·nHS－·(n－x)H+}x－ · x H+

└－紧密层－┘

(2) 水向阴极流动。

(3) CaCl2 对其聚沉能力最强。

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？

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＋

└扩散层┘

·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＞MgCl２＞NaCl

七、 计算题：

（一）在298K可逆地使纯水增加1.0m2吸热0.04J。求该过程的△S、△U、△G、△H和W 。已知该温度水的表面张力为0.07J/m2。

解：?S?QT???0.04298?0.0001342JK

R（二）水蒸气骤冷会发生过饱和现象，在夏天的乌云中，用飞机撒干冰微粒，使气温骤冷到293K，此时水气的过饱和度（pr/p0）达4。已知此温度水的表面张力为0.07288N/m；密度为997Kg/m3，试计算（1）在此时形成的液滴半径。（2）每滴水中所含的分子数。

pr2?M2?0.07288?18?10?3解：ln?ln4??;r?7.79?1010m;

p0RTr?8.314?293?997?r（三）在293K苯、水、空气和汞之间界面如下表所示：

界面 苯－苯－水－汞－汞－汞－水 J×103/(N·M－1) (1)计算苯在水面的铺展系数（2）水在水银面的铺展系数（3）苯在汞面的铺展系数。

解：S??s?g??l?g??l?s 此地(1)S－水；l－苯；(2)S－汞；l－水；(3)S－汞；l－苯。

(1)S=(72.7－28.9－35)×10－3=8.8×10－3N/M＞0能铺展； (2) S=(483－72.7－375)×10－3=35.3×10－3N/M＞0能铺展； (3) S=(483－28.9－357)×10－3=97.1×10－3N/M＞0能铺展；

（四）已知水晶密度为2.6克/厘米3；20℃蒸馏水粘度为1.01×10－3Pa·S；试求直径为10μm的水晶粒子在蒸馏水中下降50cm所需时间。 解：mg?m'g?6?r?;?r3(???')g?6?r?;

h4t3ht气 气 气 水 375 苯 357 35 28.9 72.7 483