1、考研物理化学（界面现象）历年真题试卷汇编 1 及答案与解析一、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。1 根据吉布斯吸附等温式，若 0，则 ddc_0；若 0，则ddc_0。(2013 年四川大学)2 弯曲液面和水平液面上饱和蒸气压的关系是 p 凸 _p 平 ；p 凹 _p 平。(2013 年四川大学)3 稀溶液中溶质在溶液表面层中吸附量的计算公式为_。(2011 年陕西师范大学)4 多孔硅胶有强烈的吸水性，吸水后，其表面吉布斯自由能将_。(2010 年陕西师范大学)5 当在水中加入表面活性剂形成溶液后，表面活性剂溶质在溶液表面层的浓度相比于溶液本体_，这种表面层与溶液本体之间的溶质
2、浓度差别被称为_。(2017 年南京航空航天大学)二、单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。6 298 K 时，蒸汽苯在石墨上的吸附符合兰缪尔吸附等温式，在 40 Pa 时，覆盖度=005，当时 =05 时，苯气体的平衡压力( )(2015 年西北大学；2010 年陕西师范大学)（A）400 Pa（B） 760 Pa（C） 1 000 Pa（D）20 Pa7 有两根相同的玻璃毛细管，分别插在 A 和 B 两个不同的液体中，设它们的接触角相同。已知 A=2B， A=2B，两根毛细管内液面上升的高度分别为 hA，h B，两者的关系为( )(2015 年西北大学)（A）h A=2hB
3、（B） hA= hB（C） hA=hB（D）h A=4hB8 水中加入表面活性剂后，将会发生( )(2011 年陕西师范大学)（A）ddc0，正吸附（B） ddc 0，负吸附（C） ddc 0，正吸附（D）ddc0，负吸附9 直径为 001 的球形肥皂泡所受的附加压力为( )(已知表面张力为 0025)(2011年陕西师范大学)（A）5 Pa（B） 10 Pa（C） 15 Pa（D）20 Pa10 接触角可确定固体某种性质，若亲液固体表面能被液体润湿，其相应的接触角( )(2015 年宁波大学 )（A）0=0（B） 90（C） 90（D） 为任意角11 一个玻璃毛细管分别插入 25和 75的水
4、中，则毛细管中的水在两不同温度的水中上升的高度( )(2015 年宁波大学；2015 你那中国科学技术大学)（A）相同（B）无法确定（C） 25水中高于 75水中（D）25水中低于 75水中12 相同温度下，液体水、金属银和液体苯三种物质中表面张力最小的是( )(2013年浙江工业大学)（A）液体水（B）金属银（C）液体苯（D）无法确定13 处于临界状态下时，液体的表面张力( )(2014 年浙江工业大学)（A）大于零（B）小于零（C）等于零（D）无法确定14 用 BET 法测定固体物质的比表面时，要求吸附剂之间的吸附为( )(2014 年浙江工业大学)（A）物理吸附（B）化学吸附（C）低压下
5、的吸附（D）高压下的吸附15 将少量硫酸滴入水中，所产生的结果是( )(2014 年北京大学)16 一玻璃罩内封住半径大小不同的水滴，罩内充满水蒸气，过一会儿会观察到( )(2014 年北京大学 )（A）大水滴变小，小水滴变大（B）大水滴变大，小水滴变小（C）无变化（D）大小水滴皆蒸发消失17 如图 10 一 1 所示，一个简易的测量毛细管内径是否均匀的方法。在洁净的毛细管内放少量的纯水，将毛细管水平放置，发现水一直向右方移动，说明( )(2014 年北京大学)（A）内径不均匀，向右逐渐变粗（B）内径不均匀，向右逐渐变细（C）内径均匀，水移动是正常的（D）不能说明问题18 水在疏松土壤的毛细管
6、中的饱和蒸气压为 p，平面状态水的饱和蒸气压为 p0，根据疏松土壤比板结土壤防干旱的事实，可以断定( )(2015 年中国科学技术大学)（A）pp 0（B） p=p0（C） pp 0（D）不确定19 兰缪尔吸附等温式满足的条件下，下列不恰当的是( )(2015 年中国科学技术大学)（A）固体表面是均匀的（B）吸附质分子之间相互作用可忽略不计（C）吸附是多分子层的（D）吸附热不随吸附量改变20 一定温度下，某液体 A 与固体 B 的接触角大于 110，则 B 可以被 A 润湿的方式有( )（A）沾湿（B）沾湿，浸湿（C）浸湿，铺展（D）沾湿、浸湿、铺展20 水的表面张力与温度的关系为 (mN.m
7、 1 )=7564014t ，今将 10 kg 纯水在 303 K，101 325 Pa 的等温等压条件下，可逆分散成半径为 108 m 的球形雾滴，试计算21 环境所消耗的非体积功；22 小雾滴的饱和蒸汽压；23 该雾滴所受的附加压力。(已知 303 K，101 325 Pa 时，水的密度为 995 kg.m3 )(2011 年陕两师范大学)23 水蒸气迅速冷却到 29315 K，蒸气发生过饱和现象。当液滴蒸气压 pr 与正常饱和蒸气压 p0 之比大约为 4 时，液滴便能生成。已知 29315 K 时，水的表面张力为 727510 3 N.m1 ，密度为 9982 kg.m 3 。试计算24
8、 在此过饱和情况形成液滴的半径；25 一个液滴中有多少个水分子?26 液滴表面与液滴内部分子数之比及滴液表面分子数。已知水分子的半径为r=120A。(2011 年陕西师范大学)26 291K 时，各种饱和脂肪酸水溶液的表面张力 ，0=0072 86，6=0441，设饱和吸附时 ca。求：27 各种饱和脂肪酸水溶液的吉布斯吸附等温式；28 表面紧密排列时每个酸分子所占的面积。(2010 年陕西师范大学)29 将半径分别为 0610 3 m 和 0410 3 m 的两支毛细管同时插入某液体中，测得两管中的液面差为 100 cm。已知液体的密度为 900 kg.m3 ，并假设接触角为0，求液体的表面
9、张力。(2010 年电子科技大学)30 如果水中仅含有半径为 10010 3 mm 的空气泡，试求这样的水开始沸腾的温度为多少度? 已知 100以上水的表面张力为 0058 9 N.m1 ，汽化热为 407 kJ.mol1 。(2011 年电子科技大学)31 钢包(盛钢水的桶) 底部有一透气砖，透过透气砖可以向钢包内吹入惰性气体氩气，以赶走包内的氧气，净化钢水。为了在不吹氩气时钢水不从透气砖中漏出来，求透气砖气孔的最大半径为多少?(已知钢水深 2 m，密度 =7 000 kg.m3 ，表面张力=1 300103 N.m1 ，重力常数 g=98 m.s 2 ，钢水与孔壁的接触角 =150)(20
10、14年电子科技大学)31 用活性炭吸附 CHCl3 时，0时最大吸附量(盖满一层 )为 988 dm 3.kg1 。已知该温度下 CHCl3 的分压为 13410 3Pa 时的平衡吸附量为 825 dm 3.kg1 ，试计算：32 兰缪尔吸附定温式中的常数 a；33 0， CHCl3 分压为 66710 3Pa 下吸附平衡时每千克吸附剂吸附气体的体积。(2014 年电子科技大学)33 一个半径为 2 cm 的小玻璃杯，里面盛有水银，将一小滴水滴在水银表面，已知： 汞空气 =0483 N.m 1 ， 水空气 =0072 8 N.m 1 ， 汞水 =0375 N.m 1 。34 试问水能否在水银表
11、面铺展?35 假定水能在水银表面铺展，求铺展过程 Gibbs 函数的改变。(2014 年北京大学)考研物理化学（界面现象）历年真题试卷汇编 1 答案与解析一、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。1 【正确答案】 ，【试题解析】 根据吉布斯吸附等温式 可做出判断。【知识模块】 界面现象2 【正确答案】 ，【试题解析】 根据拉普拉斯方程 凸面上因外压与附加压力的方向一致，液体所受的总压等于外压与附加压力之和，总压比平面上大，p 总 =p0+p；凹面上因外压与附加压力的方向相反，液体所受的总压等于外压与附加压力之差，总压比平面上小，p 总 =p0p。【知识模块】 界面现象3 【正确答案
12、】 【知识模块】 界面现象4 【正确答案】 下降【知识模块】 界面现象5 【正确答案】 高，表面过剩【知识模块】 界面现象二、单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。6 【正确答案】 B【试题解析】 根据朗缪尔吸附等温式： 在 40 Pa 时，覆盖度 =005，代入数据，可得【知识模块】 界面现象7 【正确答案】 C【试题解析】 因为 所以【知识模块】 界面现象8 【正确答案】 A【试题解析】 表面活性剂加入水后，会使溶液的表面张力明显降低，表面张力随表面活性物质的浓度增加而降低，故 吉布斯吸附等温式为时，表面上溶质超额 为正值，溶质的表面浓度大于本体浓度，发生正吸附。【知识模块
13、】 界面现象9 【正确答案】 D【试题解析】 根据拉普拉斯方程，可得【知识模块】 界面现象10 【正确答案】 C【试题解析】 一般以 =90为分界线，90为能润湿， 90为不能润湿，=0或不存在为完全润湿，=180 为完全不能润湿。【知识模块】 界面现象11 【正确答案】 C【试题解析】 高度计算公式为 液体的表面张力受温度的影响很大，即随温度的升高，表面张力近似呈线性下降；并且随温度升高，液体密度下降，但相对而言，密度下降的程度远小于表面张力的下降比例，故应是高温时上升的高度小。【知识模块】 界面现象12 【正确答案】 C【试题解析】 界面张力与物质的本性有关，不同液体表面张力之间的差异主要
14、是由液体分子之间的作用力不同而造成的。一般说来，极性液体(如水)的表面张力大，非极性液体的表面张力较小；熔融的盐以及熔融的金属分子间分别以离子键和金属键相互作用，表面张力也很高；汞是液态金属，表面张力很高；固体分子间的相互作用远大于液体，所以固态物质一般要比液态物质具有更高的表面张力。【知识模块】 界面现象13 【正确答案】 C【试题解析】 当温度趋于临界温度时，饱和液体与饱和蒸汽的性质趋于一致，相界面趋于消失，此时液体的表面张力趋于零。【知识模块】 界面现象14 【正确答案】 A【试题解析】 BET 法适用于低温物理吸附。【知识模块】 界面现象15 【正确答案】 D【试题解析】 硫酸是非表面
15、活性物质，加入水中以后可使溶液的表面张力明显升高，表面张力随非表面活性物质浓度的增加而增加，故 因为吉布斯吸附等温式为 时，表面上溶质超额 为负值，溶质的表面浓度小于本体浓度，发生负吸附。【知识模块】 界面现象16 【正确答案】 B【试题解析】 小水滴表面所受的附加压力大，表面上的蒸气压高，所以小水滴不断蒸发而缩小；水蒸气在大水滴上不断凝聚而变大。【知识模块】 界面现象17 【正确答案】 B【试题解析】 水在毛细管内润湿呈凹液面，附加压力指向凹液面球心，由于当内径不均匀时，内径越大，附加压力越小，水向内径小的位置移动。【知识模块】 界面现象18 【正确答案】 A【试题解析】 板结土壤中，有上下
16、连通的毛细管，地下水经连通的毛细管不断通到地表而被蒸发；疏松地层中，毛细管被切断，保持土壤中的水分不被蒸发，而处于地表的毛细管还可以凝聚空气中的水分，形成向下的液柱，故 pp 0。【知识模块】 界面现象19 【正确答案】 C【试题解析】 兰缪尔在导出他的吸附等温式时，引进了假定。假定固体表面为单分子层吸附，并假定固体表面是均匀的，则均匀的固体表面上的吸附热应该是一个常数，不随表面覆盖率的大小而发生改变；被吸附在固体表面上的分子间无相互作用力。【知识模块】 界面现象20 【正确答案】 A【试题解析】 若液体在固体上的接触角 90180，发生沾湿；90，发生浸湿；0 ，则可以铺展。【知识模块】 界
17、面现象【知识模块】 界面现象21 【正确答案】 由液态水变为球形雾滴时，由于总体积不变，故G=A1A2dA=(A2 一 A1)在 303 K(即 30)时 =7564014 t=(75 6401430)mN.m 1 =7144 mN.m 1 由于分散后表面积增大，即 A2A 1，故G.A2=.4r22.N=714410 3 4(108 )223910 21=2146 J【知识模块】 界面现象22 【正确答案】 开尔文公式为 RTln(p rp)=2M(p r) 代入数据，得 8314303ln(p r101 325)=2714410 3 18103 (9951010 8 ) 由此可求出 pr=
18、112 273 Pa【知识模块】 界面现象23 【正确答案】 小雾滴的附加压力 p=2r=2714410 3 (1010 8 )=14310 7Pa【知识模块】 界面现象【知识模块】 界面现象24 【正确答案】 根据开尔文公式 则小液滴半径=77651010 m【知识模块】 界面现象25 【正确答案】 半径为 r 的小液滴体积为 r3。66 个【知识模块】 界面现象26 【正确答案】 液滴表面分子数【知识模块】 界面现象【知识模块】 界面现象27 【正确答案】 将0=0072 86 及 6=0441 代入，得【知识模块】 界面现象28 【正确答案】 当达到饱和吸附时，由于 ca，所以【知识模块
19、】 界面现象29 【正确答案】 液体在两毛细管中上升的高度分别为 两式相减得 则有【知识模块】 界面现象30 【正确答案】 空气泡上的附加压力为 ，当水沸腾时，空气泡中的水蒸气压至少等于(P +p)，应用 ClapeyronClausius 方程可求出蒸汽压为(p +p)时的平衡温度 T2，此即沸腾温度。解得 T 2=396 K【知识模块】 界面现象31 【正确答案】 钢液不能润湿耐火砖，在毛细孔中形成凸面，且因在容器的底部，所以钢液在毛细孔中的形状如图 104 所示。 由于在凸面上的附加压力指向曲面圆心，是指向容器内部的，可使毛细孔中的液面略高于平面(虚线所示)，所以 YoungLaplac
20、e 公式中的密度差应等于 = 孔 一 钢液 一 钢液 故即底部的毛细孔半径应小于 16410 5m 才能使钢液不漏。【知识模块】 界面现象【知识模块】 界面现象32 【正确答案】 表面覆盖率 是指某压力下的平衡吸附量与饱和吸附量之比，即Langmuir 吸附等温式 代入数值解得 b=37810 3 Pa1【知识模块】 界面现象33 【正确答案】 CHCl 3 分压为 66710 3 时V=.Vm=0962988 dm3.kg1 =9505 dm 3.kg1【知识模块】 界面现象【知识模块】 界面现象34 【正确答案】 根据铺展系数的定义 S B/A=ABAB 若 SB/A=一G a0，则能展开。当水在汞表面时 S H2O/Hg=HgH2O 一 H2O/HgHg=(04830072 80375)N.m 1 =00032 N.m 1 0 所以水可以在汞表面展开。【知识模块】 界面现象35 【正确答案】 当水在汞表面铺展时 G=A. Ga=4r2.(一 SH2O/Hg)=一 4(2102 )20003 2 =一 40210 6【知识模块】 界面现象
