2025年大學(xué)《化學(xué)》專業(yè)題庫——界面化學(xué)反應(yīng)機(jī)理與控制考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)）1.下列關(guān)于表面吉布斯自由能的說法，正確的是（）。A.它是體系吉布斯自由能的總和B.它是體系內(nèi)部分子比表面分子具有的吉布斯自由能C.它僅由溫度和壓力決定D.它總是正值2.物理吸附與化學(xué)吸附的主要區(qū)別之一是（）。A.吸附熱B.吸附速率C.吸附層結(jié)構(gòu)D.是否需要活化能3.下列物質(zhì)中，最有可能作為陰離子表面活性劑的是（）。A.C??H??N(CH?)?BrB.C??H??COONaC.C??H??SO?HD.C??H??NH?Cl4.在Langmuir吸附等溫式中，若吸附達(dá)到飽和，則吸附分子在表面上的覆蓋度θ應(yīng)為（）。A.0B.1C.θ=1-bP/(1+bP)D.無法確定，取決于溫度5.下列關(guān)于膠體說法錯誤的是（）。A.膠體粒子直徑通常在1-100nm之間B.膠體能產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)C.膠體粒子通常不能通過半透膜D.膠體體系一定處于介穩(wěn)狀態(tài)6.在固-液界面反應(yīng)中，如果反應(yīng)速率受表面反應(yīng)控制，則增加液相主體中反應(yīng)物濃度通常（）。A.顯著提高反應(yīng)速率B.對反應(yīng)速率無影響C.降低反應(yīng)速率D.使反應(yīng)控制步驟改變?yōu)閿U(kuò)散控制7.下列哪種方法通常用于增加固體表面的比表面積？（）A.升高反應(yīng)溫度B.加入催化劑C.將固體研磨成粉末D.降低溶液pH值8.對于一個液-液界面，其表面張力主要取決于（）。A.液體內(nèi)部的分子間作用力B.兩相液體分子間的作用力差C.表面活性劑的種類和濃度D.外加電場強度9.根據(jù)DLVO理論，當(dāng)斥力勢能曲線與吸引力勢能曲線相交時，膠體粒子（）。A.一定聚集B.一定分散C.可能聚集也可能分散D.處于勢能最低點10.在表面催化反應(yīng)中，吸附是決速步驟，則提高反應(yīng)物在表面的吸附熱，通常會（）。A.降低反應(yīng)活化能B.提高反應(yīng)活化能C.對反應(yīng)活化能無影響D.改變反應(yīng)機(jī)理二、填空題（每空2分，共20分）1.界面是指__________相與__________相的接觸界面。2.表面張力是指單位__________增加單位長度時，增加的表面吉布斯自由能。3.吸附等溫線描述了在__________和__________一定時，氣體在固體表面上的吸附量與氣相壓力之間的關(guān)系。4.表面活性劑分子具有__________和__________兩部分。5.膠體穩(wěn)定的主要因素包括__________和__________。6.固體表面吸附氣體分子后，固體表面的電勢會發(fā)生__________，這種現(xiàn)象稱為吸附誘導(dǎo)電效應(yīng)。7.界面反應(yīng)動力學(xué)研究的是界面反應(yīng)的__________和__________。8.表面反應(yīng)的活化能Ea等于__________與__________之差。9.液體表面層中分子所受到的合力總是__________。10.控制界面反應(yīng)的方法包括改變__________、控制__________等。三、名詞解釋（每小題3分，共15分）1.界面張力2.表面活性3.膠體溶膠4.化學(xué)吸附5.勢能barriersinsurfacereactions四、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述物理吸附和化學(xué)吸附的主要區(qū)別。2.簡述表面活性劑在水中的減泡作用原理。3.簡述固-液界面反應(yīng)速率可能受哪些步驟控制？4.簡述電解質(zhì)對膠體穩(wěn)定性的影響機(jī)理。五、計算題（每小題10分，共20分）1.已知在某溫度下，某固體表面吸附氣體符合Langmuir吸附等溫式，測得當(dāng)氣體分壓P=0.5atm時，覆蓋度θ=0.4。若吸附系數(shù)b=0.2L·atm?1，求當(dāng)氣體分壓P=1.0atm時，表面的覆蓋度θ。2.某表面反應(yīng)的活化能Ea=120kJ·mol?1，若該反應(yīng)的表面熱E<0xE2><0x82><0x9F>=-30kJ·mol?1，求該表面反應(yīng)的表面勢壘（即反應(yīng)發(fā)生所需的最低能量）。六、論述題（15分）試以氣-固界面催化反應(yīng)為例，詳細(xì)闡述吸附步驟和表面反應(yīng)步驟如何共同決定反應(yīng)的總體速率，并討論如何通過控制吸附或表面反應(yīng)來提高催化效率。試卷答案一、選擇題1.B2.A3.B4.B5.D6.A7.C8.B9.C10.A二、填空題1.相相2.長度3.溫度壓力4.親水疏水5.范德華力電荷斥力6.改變7.速率溫度依賴性8.活化能表面熱9.向內(nèi)10.表面張力吸附量三、名詞解釋1.界面張力：界面兩側(cè)單位面積上所具有的表面吉布斯自由能，也等于增加單位面積時增加的表面吉布斯自由能。2.表面活性：物質(zhì)在較低濃度下就能顯著降低液體表面張力或界面張力的性質(zhì)。3.膠體溶膠：指分散相粒子直徑在1-100nm之間的分散體系。4.化學(xué)吸附：吸附物分子與固體表面原子間發(fā)生化學(xué)鍵（共價鍵或離子鍵）而形成的吸附，通常具有選擇性、較強吸附熱和不可逆性。5.勢能barriersinsurfacereactions：表面反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物過程中需要克服的能量勢壘。四、簡答題1.物理吸附：無選擇性，吸附力弱（范德華力），吸附熱?。▇20-40kJ/mol），可逆，吸附層可多分子層，通常不需要活化能。化學(xué)吸附：有選擇性，吸附力強（化學(xué)鍵），吸附熱大（>80kJ/mol），不可逆或難可逆，通常單分子層，可能需要活化能。2.表面活性劑分子有親水頭和疏水尾。當(dāng)泡沫形成時，表面活性劑分子會聚集在氣-液界面，疏水尾指向氣相，親水頭指向液相。大量表面活性劑分子排列在界面會顯著降低表面自由能，使泡沫膜變得穩(wěn)定，從而降低或消除泡沫。3.固-液界面反應(yīng)速率可能受以下步驟控制：①固體表面反應(yīng)物的吸附步驟；②固體表面上的表面反應(yīng)步驟；③固體表面產(chǎn)物的脫附步驟；④液相主體反應(yīng)物向固-液界面的擴(kuò)散步驟；⑤液相產(chǎn)物從固-液界面向液相主體的擴(kuò)散步驟。4.電解質(zhì)通過其離子對膠體粒子產(chǎn)生靜電作用。當(dāng)加入能顯著降低膠體粒子Zeta電位的電解質(zhì)時，膠粒間的靜電斥力減弱，甚至可能因離子水合殼層的變化而使雙電層壓縮，導(dǎo)致斥力減小，粒子易靠近聚結(jié)，穩(wěn)定性降低（聚沉）。反之，加入某些電解質(zhì)可能因壓縮雙電層或產(chǎn)生同種電荷離子而增加斥力，使膠體穩(wěn)定性增加。五、計算題1.根據(jù)Langmuir吸附等溫式：θ=bP/(1+bP)，當(dāng)P?=0.5atm,θ?=0.4,b=0.2L·atm?1，代入得：0.4=0.2*0.5/(1+0.2*0.5)，等式成立。當(dāng)P?=1.0atm,代入等溫式計算θ?：θ?=0.2*1.0/(1+0.2*1.0)=0.2/1.2=1/6≈0.167。2.表面勢壘=活化能-表面熱=Ea-E<0xE2><0x82><0x9F>=120kJ/mol-(-30kJ/mol)=120kJ/mol+30kJ/mol=150kJ/mol。六、論述題氣-固界面催化反應(yīng)通常包括吸附和表面反應(yīng)兩個主要步驟。反應(yīng)物分子必須先吸附到固體催化劑表面上的活性位點，然后表面上的反應(yīng)物分子發(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)化生成產(chǎn)物，最后產(chǎn)物脫附。如果吸附步驟是決速步驟，則提高反應(yīng)物在表面的吸附強度（如降低吸附熱）或增加吸附量（如提高反應(yīng)物分壓或溫度）有助于提高反應(yīng)速率。如果表面反應(yīng)步驟是決速步驟，則降低表面反應(yīng)的活