武汉大学考研化学2011培训，内含真题1

七、（10分）下表为在0℃时，不同压力下，每kg活性炭吸附的氮气V(dm3)（已换算为0℃，p?下的值）

p / Pa 524 1731 3058 4534 7497 V / dm3·kg-1 0.987 3.04 5.08 7.04 10.31 （1） 将上述数据根据Langmuir吸附等温式计算，确定最大吸附体积Vm；（可

根据需要，适当选取若干组数据用于计算）；

（2） 根据上面计算得到的Vm计算此活性炭的质量比表面积；（N2分子的截面

积为16×10-20m2，阿伏伽德罗常数 L＝6.022×1023 mol-1）

（3） 由Langmuir吸附等温式计算出来的吸附剂表面积与实际结果有较大偏

差，推测原因。

解：（1）算出各点 p/V, 如下：

p/Pa 524 1731 3058 4534 7497

根据Langmuir方程

VVm?bp1?bp500010002000300040005000600070008000p/V Pa dm kg 530.9 569.4 p/V Pa dm kg-3750700602.0 644.0 727.2 650-3Linear Regression for Data1_C:Y = A + B * XA=517.95304253798997B=0.02788890095809R=0.9997600550p / Pa

有

pV?1Vmb?pVm，以p/V对p作直线即可求得

3

-1

Vm＝1/0.0278889＝35.857dm?kg

(2) Am=Vm/22.4*S=35.857/22.4*16×10-20*6.022×1023＝1.542×105 m2?kg-1 (3) Langmuir等温吸附式只适用于单分子层吸附，实际吸附为多分子层。

七、（8分）图2为最大泡压法测定液体表面张力的实验装置，实验时要求毛细管顶端与待测液面相切实验时，滴液漏斗工作，体系压力下降，压力计两臂液柱的高度差增大，同时毛细管顶端液面逐步向外凸出，如图3。但是高度差增大到一最大值后会突然下降，然后再上升，下降，重复以上过程。在最大值出现的同时，会在毛细管顶端产生一个气泡。请根据表面化学的知识： （1） 解释这一实验现象；

（2） 说明这一实验装置测量表面张力的原理。

图2

待测液体

图3

解：（1）当滴液漏斗工作时，体系压力下降，体系压力低于大气压。毛细管顶端液面两边压力不平衡，该液面发生弯曲，弯曲液面的附加压Ps与体系压力方向一致，可以使得液面两边受力平衡，根据Young－Laplace公式，此时下式成立:

2?R??p 当压力差增大时，毛细管顶端液面逐步向外凸出，曲率半径下降。但

是当液面向外凸出形成半球时，曲率半径达到最小值，此时滴液漏斗继续工作，弯曲液面将破裂，形成气泡，同时压力差达到最大值。

（2） 由以上分析可知，本装置测量依赖如下公式

2?R毛细管??pmax

最大压力差与表面张力成正比，比例系数为仪器常数，这样通过对一个已知表面张力的标准样品测量后确定仪器常数，对任一未知样品即可由测量最大压力差确定表面张力