2025年大學(xué)《化學(xué)》專業(yè)題庫——化學(xué)界面現(xiàn)象及其研究方法考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)前的字母填在括號(hào)內(nèi)）1.下列現(xiàn)象中，不屬于界面現(xiàn)象的是（）。A.水往植物根莖中上升B.氣泡在液體中溶解C.油滴在水面上鋪展D.濕衣服晾干2.液體表面張力是指（）。A.液體內(nèi)部單位面積液體所具有的表面能B.液體內(nèi)部單位面積液體所受到的垂直于表面的作用力C.液體表面單位長度上所受到的沿表面切線方向的作用力D.液體分子間相互吸引作用的宏觀表現(xiàn)3.對(duì)于氣-液界面，吉布斯吸附等溫式dγ/dcosθ=-γcmγ可以用來計(jì)算（）。A.固體表面的潤濕角B.氣體在液體表面的吸附量（當(dāng)θ=0）C.液體表面張力的變化率D.液體表面吉布斯自由能的變化率4.下列哪種吸附通常具有可逆性，且吸附熱較?。浚ǎ〢.化學(xué)吸附B.物理吸附C.活性炭對(duì)氣體的吸附D.膠體粒子之間的吸附5.Langmuir吸附等溫式主要適用于（）。A.多分子層吸附B.覆蓋度θ很小的單分子層吸附C.溶液中的吸附D.化學(xué)吸附6.表面活性劑在溶液中開始形成膠束的最低濃度稱為（）。A.表面張力B.臨界膠束濃度（CMC）C.吸附等溫線D.潤濕角7.測(cè)定固體比表面積常用的吸附方法是（）。A.滴定法B.最大氣泡壓力法C.氣體吸附法（如BET法）D.紅外光譜法8.根據(jù)DLVO理論，當(dāng)斥力項(xiàng)大于引力項(xiàng)時(shí)，膠體粒子傾向于（）。A.聚集B.分散C.靜電穩(wěn)定D.絮凝9.懸滴法測(cè)表面張力的原理基于（）。A.Young-Laplace方程B.液體表面張力使液滴表面盡量收縮到最小面積C.毛細(xì)現(xiàn)象D.吸附等溫線10.能夠提供樣品表面元素組成和化學(xué)態(tài)信息的譜學(xué)方法是（）。A.掃描電子顯微鏡（SEM）B.傅里葉變換紅外光譜（FTIR，ATR模式）C.熒光光譜法D.毛細(xì)管粘度計(jì)二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.液體表面層分子所受到的合力指向______，導(dǎo)致液體表面具有收縮趨勢(shì)，表現(xiàn)為表面張力。2.潤濕性好壞通常用______來衡量，其值越小，表示潤濕性越好。3.當(dāng)氣體在固體表面發(fā)生吸附時(shí)，如果吸附劑和吸附質(zhì)分子間作用力是范德華力，則稱為______吸附；如果發(fā)生了化學(xué)鍵的形成，則稱為______吸附。4.吉布斯吸附等溫式表明，在一定溫度下，當(dāng)溶液表面吸附達(dá)到平衡時(shí)，表面濃度γc與表面張力γ及______之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系。5.表面活性劑分子通常具有______結(jié)構(gòu)，一端親水，另一端親油。6.膠體粒子相互靠近時(shí)，除了范德華引力外，還可能存在______和______。7.測(cè)量表面張力的方法有很多，如______、______和懸滴法等。8.BET方程適用于______，可以用來計(jì)算固體材料的______。三、名詞解釋（每小題4分，共16分）1.界面2.吸附等溫線3.臨界膠束濃度（CMC）4.雙電層四、簡答題（每小題5分，共10分）1.簡述物理吸附和化學(xué)吸附的主要區(qū)別。2.解釋為什么液體中的毛細(xì)管能夠使液面上升（或下降）。五、計(jì)算題（共14分）1.（8分）已知水在25℃時(shí)的表面張力γ=71.99mN·m?1。將一個(gè)半徑為1.0mm的空氣泡浸沒在水中，求該氣泡內(nèi)外的壓力差（假設(shè)水的密度ρ=1000kg·m?3，重力加速度g=9.8m·s?2，忽略表面曲率半徑的差異）。請(qǐng)寫出計(jì)算過程并給出結(jié)果。2.（6分）根據(jù)Langmuir吸附等溫式，ln(θ/1-θ)對(duì)ln(C)作圖應(yīng)得到一條直線。解釋為什么？其中θ為覆蓋度，C為吸附質(zhì)的平衡濃度。試卷答案一、選擇題1.D2.C3.C4.B5.B6.B7.C8.B9.B10.B二、填空題1.液體內(nèi)部2.接觸角3.物理；化學(xué)4.溶液本體濃度5.兩親性6.斥力；引力的7.滴重法；最大氣泡壓力法8.多分子層吸附；比表面積三、名詞解釋1.界面：指兩相（如氣-液、液-固）之間接觸的薄層區(qū)域。2.吸附等溫線：描述在恒溫條件下，吸附質(zhì)在吸附劑表面的吸附量（或表面覆蓋度）與吸附質(zhì)在氣相或溶液本相中的平衡濃度（或分壓）之間關(guān)系的曲線。3.臨界膠束濃度（CMC）：表面活性劑在溶液中開始形成膠束時(shí)的最低濃度。4.雙電層：膠體粒子表面與周圍液體之間由于電荷分布不均而形成的電性層結(jié)構(gòu)，通常包括緊鄰粒子表面的吸附層和向外擴(kuò)展的擴(kuò)散層。四、簡答題1.物理吸附：利用分子間范德華力進(jìn)行的吸附，特點(diǎn)是：可逆、吸附熱較?。愃茪怏w液化熱）、通?？稍诠腆w表面形成多分子層、吸附不改變吸附質(zhì)化學(xué)性質(zhì)?；瘜W(xué)吸附：利用化學(xué)鍵（共價(jià)鍵或離子鍵）進(jìn)行的吸附，特點(diǎn)是：不可逆或不易可逆、吸附熱較大（類似化學(xué)反應(yīng)熱）、通常為單分子層、吸附會(huì)改變吸附質(zhì)化學(xué)性質(zhì)。2.液體在毛細(xì)管中表現(xiàn)出的毛細(xì)現(xiàn)象，是由于液體表面張力以及液體與毛細(xì)管壁之間的潤濕作用共同引起的。當(dāng)液體能潤濕毛細(xì)管壁（如水銀與玻璃）時(shí)，液面會(huì)收縮，在管內(nèi)形成凹面，表面張力使液面有沿管壁收縮到最小面積的趨勢(shì)，導(dǎo)致液面上升；當(dāng)液體不能潤濕毛細(xì)管壁（如水與潔凈玻璃）時(shí)，液面會(huì)展開，在管內(nèi)形成凸面，表面張力使液面有擴(kuò)張的趨勢(shì)，導(dǎo)致液面下降。根據(jù)Young-Laplace方程，凹面或凸面的曲率導(dǎo)致管內(nèi)外的壓力差，從而驅(qū)動(dòng)液體的上升或下降。五、計(jì)算題1.解：根據(jù)Young-Laplace方程Δp=2γ/r，其中Δp為氣泡內(nèi)外的壓力差，γ為表面張力，r為氣泡的曲率半徑。已知γ=71.99mN·m?1=71.99×10?3N·m?1，r=1.0mm=1.0×10?3m。Δp=2×71.99×10?3N·m?1/1.0×10?3m=143.98N·m?1=143.98Pa。（注：若考慮氣泡內(nèi)外均為水，且忽略水柱壓力，則壓力差主要來源于表面張力。若考慮氣泡內(nèi)外為不同氣體壓強(qiáng)P?和P?，以及水柱壓力ρgh，則方程為P?r?-P?r?=2γ+ρgh。但題目明確為半徑為1.0mm的氣泡，通常默認(rèn)指球狀氣泡，故使用簡單形式。）結(jié)果：氣泡內(nèi)外的壓力差約為144Pa。2.解：Langmuir吸附等溫式為θ=bC/(1+bC)，其中θ為覆蓋度（θ=γc/γ?，γ?為飽和吸附量時(shí)的表面張力，γ為平衡表面張力，c為平衡濃度），b為與吸附熱相關(guān)的常數(shù)。整理該式得：θ/(1-θ)=bC。兩邊取自然對(duì)數(shù)：ln(θ/(1-θ))=ln(b)+l