题目
下列说法中正确的是( )。溶液表面发生吸附后表面自由能增加 ;溶液的表面张力一定小于溶剂的表面张力 ;定温下,表面张力不随浓度变化时,浓度增大,吸附量不变 ;饱和溶液的表面不会发生吸附现象 。
下列说法中正确的是( )。溶液表面发生吸附后表面自由能增加 ;溶液的表面张力一定小于溶剂的表面张力 ;定温下,表面张力不随浓度变化时,浓度增大,吸附量不变 ;饱和溶液的表面不会发生吸附现象 。
题目解答
答案
最佳答案C
解析
本题主要考察溶液表面吸附的相关热力学性质,需结合吉布斯吸附等温式、表面张力与浓度的关系等知识逐一分析选项:
选项1:溶液表面发生吸附后表面自由能增加
根据热力学,表面吸附的本质是系统通过调整表面组成降低表面自由能。吉布斯吸附等温式表明,吸附量与表面张力的浓度导数相关:$\Gamma = -\frac{c}{RT}\cdot\frac{d\sigma}{dc}$。若溶质为表面活性物质(降低表面张力),则$\frac{d\sigma}{dc}<0$,$\Gamma>0$(正吸附),此时表面自由能降低;即使负吸附(溶质增加表面张力),吸附也会使表面组成趋于稳定,表面自由能不会增加。因此该选项错误。
选项2:溶液的表面张力一定小于溶剂的表面张力
溶液表面张力取决于溶质性质:
- 若溶质为表面活性物质(如醇、酸等),会富集于表面,降低表面张力,此时溶液表面张力小于溶剂;
- 若溶质为非表面活性物质(如无机盐、蔗糖等),会排斥至表面,增加表面张力,此时溶液表面张力大于溶剂。
“一定小于”的表述过于绝对,该选项错误。
选项3:定温下,表面张力不随浓度变化时,浓度增大,吸附量不变
吉布斯吸附等温式为:$\Gamma = -\frac{c}{RT}\cdot\frac{d\sigma}{dc}$。当表面张力不随浓度变化时,$\frac{d\sigma}{dc}=0$,则$\Gamma=0$(吸附量为零),与浓度无关。因此浓度增大时,吸附量仍为零(不变),该选项正确。
选项4:饱和溶液的表面不会发生吸附现象
吸附是自发过程,取决于溶质的表面活性。即使溶液饱和,只要溶质能降低或调整表面张力,仍会发生吸附(如饱和的表面活性物质溶液,表面仍会富集溶质)。该选项错误。