胶体分散系统Word文档格式.docx
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稳定剂一般是略过量的某一反应物。
胶核首先吸附与胶核中相同的那个离子。
例如,制备AgI溶胶时,若KI略过量,胶核优先吸附I-离子,利用同离子效应保护胶核不被溶解。
若稳定剂是另外的电解质,胶核优先吸附的是使自己不被溶解的离子,或转变成溶解度更小的沉淀的离子。
一般优先吸附水化作用较弱的阴离子,所以自然界的天然胶粒如泥沙、豆浆、橡胶等都带负电。
3.当一束会聚光通过溶胶时,站在与入射光线垂直方向的同学,看到光柱的颜色是淡蓝色;
而站在入射光180o方向的同学看到的是橙红色,这是为什么?
站在与入射光线垂直方向(即侧面)的同学,看到的是胶粒的散射光。
根据瑞利公式,入射光波长越短,散射光越强。
所以,蓝色、紫色光容易散射,散射光呈淡蓝色。
而对着入射光看的同学,看到的是透射光。
在白光中,波长较短的蓝色、紫色光已被散射,剩下的透射光主要是波长较长的光,所以看到的透射光是橙红色的。
4.为什么有的烟囱冒出的是黑烟,有的却是青烟?
这叫高音消雾。
声音是有能量的,喇叭的音波促使雾粒碰撞,使小水滴凝结成大水滴而下降,部分更小的水滴获得能量后气化。
所以在音波作用的较近的范围内,雾会很快消失。
由清华大学席葆树教授研制的大喇叭,输出功率为20000声瓦。
喇叭长5m,直径2.86m。
在雾天,这只喇叭朝飞机跑道上大吼一声,可以开出500m到1000m的清亮大道。
13.江河入海处为什么会形成三角洲?
由于水土流失,江水中常常夹带大量泥沙。
到入海处河道变宽,流速变慢,泥沙沉积。
另一原因是江水中的泥沙微粒是带负电的胶粒,碰到含有大量电解质的海水就凝聚下沉。
这样长时间的沉积就形成了三角洲。
四.概念题参考答案
1.在稀的砷酸溶液中,通入H2S以制备硫化砷溶胶(As2S3),该溶胶的稳定剂是
H2S,则其胶团结构式是:
()
(A)[(As2S3)m·
nH+(n-x)HS-]x-·
xHS-
(B)[(As2S3)m·
nHS-,(n-x)H+]x-·
xH+
(C)[(As2S3)m·
nH+,(n-x)HS-]x+·
(D)[(As2S3)m·
nHS-,(n-x)H+]x+·
(B)稳定剂H2S发生一级解离,胶核优先吸附HS-,使胶粒带负电,
2.溶胶的动力性质是由于粒子的不规则运动而产生的,在下列各种现象中,不属于溶胶动
力性质的是:
()
(A)渗透法(B)扩散
(C)沉降平衡(D)电泳
(D)电泳不属于溶胶的动力性质,属于溶胶的电学性质。
3.Tyndall现象是发生了光的什么的结果:
()
(A)散射(B)反射
(C)折射(D)透射
(A)由于胶粒半径远小于入射光的波长,发生光的散射现象,这就是Tyndall现象,是憎液溶胶的特有性质。
4.日出和日落时,太阳呈鲜红色的原因是:
(A)蓝光波长短,透射作用显著(B)蓝光波长短,折射作用显著
(C)红光波长长,透射作用显著(D)红光波长长,散射作用显著
(C)太阳光透过厚厚的大气层时,散射作用显著的短波长光如蓝光、紫光等已被散射,剩下透射作用显著的长波长光,如红光、黄光等。
5.在电泳实验中,观察到分散相向阳极移动,表明:
()
(A)胶粒带正电(B)胶粒带负电
(C)电动电位相对于溶液本体为正(D)Stern面处电位相对溶液本体为正
(B)异电性相吸。
6.胶体粒子的Zeta电势是指:
(A)固体表面处与本体溶液之间的电位降
(B)紧密层、扩散层分界处与本体溶液之间的电位降
(C)扩散层处与本体溶液之间的电位降
(D)固液之间可以相对移动处与本体溶液之间的电位降
(D)Zeta电势又称为动电电势,只有胶粒在移动时才能显示出来,是指固液之间可滑移的界面与本体溶液之间的电位降
7.溶胶的电学性质由于胶粒表面带电而产生,下列不属于电学性质的是:
()
(A)布朗运动(B)电泳
(C)电渗(D)沉降电势
(A)布朗运动属于溶胶的动力性质。
8.均匀的牛奶是乳浊液,从其中沉淀脂肪和蛋白质的方法是:
()
(A)加入一些酒精(B)将牛奶静置
(C)过滤(D)加入酸
(D)牛奶是乳脂分散在水中形成的乳浊液,加入酸这种强电解质会破坏乳浊液,使脂肪与水分离。
9.对于有过量的KI存在的AgI溶胶,下列电解质中聚沉能力最强者是:
()
(A)NaCl(B)K3[Fe(CN)6]
(C)MgSO4(D)FeCl3
(D)AgI胶核优先吸附碘离子,使胶粒带负电,阳离子价数越高,聚沉能力越强。
10.混合等体积的0.08mol·
dm-3KI和0.1mol·
dm-3AgNO3溶液,得到一溶胶系统,
分别加入:
(1)MgSO4;
(2)CaCl2;
(3)Na2SO4,则其聚沉能力大小是:
(A)
(1)>
(2)>(3)(B)
(2)>
(1)>(3)
(C)(3)>
(1)>
(2)(D)(3)>
(2)>
(1)
(C)AgNO3溶液过量,AgI胶核优先吸附银离子,使胶粒带正电,阴离子价数越高聚沉能力越强。
MgSO4中阳离子价数比Na2SO4高,所以MgSO4聚沉能力最强。
11.用渗透压法测大分子化合物的摩尔质量,这样测得的摩尔质量属于:
()
(A)质均摩尔质量(B)数均摩尔质量
(C)Z均摩尔质量(D)粘均摩尔质量
(B)渗透压法利用的是稀溶液的依数性,所以测得的是数均摩尔质量。
12.将大分子电解质NaR的水溶液用半透膜和水隔开,达到Donnan平衡时,膜外水
的pH值:
(A)大于7(B)小于7
(C)等于7(D)不能确定
(A)大分子电解质中的R-离子不能透过半透膜,而Na+和H+可以。
为了维持溶液的电中性,有Na+出来,必有H+进去,使膜外水的pH值升高。
五.习题解析
1.对于AgI的水溶胶,当以AgNO3为稳定剂时,如果
电势为0,请写出等电态时的胶团结构式。
解:
(AgI)m为胶核,胶核优先吸附稳定剂中的Ag+,由于是在等电态时,NO
与Ag+等量,胶团呈电中性,胶团结构式示意图为:
[(AgI)m·
nAg+·
nNO
]
2.把人工培育的珍珠长期收藏在干燥箱内,为什么会失去原有的光泽?
能否再恢复?
珍珠是一种胶体分散系统,其分散相为液体水,分散介质为蛋白质固体。
珍珠长期在干燥箱中存放,分散相水逐渐被干燥箱吸收,胶体分散系统被破坏,故失去光泽。
此变化是不可逆的,不能再恢复。
3.用化学凝聚法制成Fe(OH)3胶体的反应如下:
FeCl3+3H2O=Fe(OH)3(溶胶)+3HCl
溶液中一部分Fe(OH)3有如下反应:
Fe(OH)3+HCl=FeOCl+2H2O
FeOCl=FeO++Cl-
请写出Fe(OH)3溶胶的胶团结构式。
Fe(OH)3]m胶核优先吸附水解产物中的FeO+,另外,由于正负离子相互吸引的原因,使部分Cl-离子围绕在周围,胶粒带正电,整个胶团结构式为:
{[Fe(OH)3]m·
nFeO+·
(n-x)Cl-}x+·
xCl-
4.请讲述:
(1)在晴朗的白昼,天空呈蔚蓝色的原因;
(2)日出和日落时,太阳呈鲜红色的原因。
太阳光由七色光组成。
空气中有灰层微粒和小水滴,当阳光照射地球时,波长较短的蓝光、紫光被微粒散射后的散射光较强,所以,看到的天空呈蓝色,实际上看到的是这种散射光。
而在日出、日落时,太阳接近地平线,阳光要穿过厚厚的大气层我们才能看到。
阳光中短波长的青色、蓝色、紫色光被大气层中的微粒散射掉了,我们看到的是散射较弱的红色、橙色的透射光,所以特别绚丽多彩。
5.有人在不同pH的条件下,测定出牛的血清蛋白在水溶液中的电泳速度,结果如下:
pH4.204.565.205.656.307.00
泳速/(μm2/s·
V)0.500.18-0.25-0.65-0.90-1.25
根据此实验数据,确定该蛋白等电点的范围。
该蛋白在pH4.56与5.20之间,电泳的方向发生改变,说明经历了一个动电电位变小、等于零并改变符号又继续增大的过程,所以该蛋白的等电点在pH等于4.56与5.20之间。
6.在两个充满0.001mol·
dm-3KCl溶液的容器之间,是一个AgCl多孔塞,塞中细孔充满溶液,在两个容器中插入电极通以直流电,试问溶液将向何方移动?
当以0.1mol·
dm-3KCl来代替,加以相同的电压,溶液的流动是加快还是减慢?
如果以AgNO3来代替KCl,则溶液又将如何流动?
AgCl多孔塞在KCl溶液中,一方面由于银离子扩散快,另一方面由于同离子效应优先吸附氯离子,所以AgCl多孔塞带负电,则介质溶液带正电,在直流电电场中,溶液向负极移动。
当KCl溶液的浓度增加,使动电电位变小,溶液电渗的减慢。
如以AgNO3代替KCl,由于同离子效应优先吸附银离子,所以AgCl多孔塞带正电,则溶液带负电,溶液电渗向正极移动。
7.(A)水解FeCl3制取Fe(OH)3溶胶,为什么要渗析?
(B)加明矾为什么会使混浊的泥水澄清?
(A)FeCl3水解后,制得的Fe(OH)3溶胶中含有大量HCl。
电解质的浓度大,会使溶胶的双电层压缩,ζ电位变小,使制得的Fe(OH)3溶胶不稳定,容易聚沉,所以用渗析的方法除去过量的HCl。
(B)明矾是硫酸钾铝复盐,溶解后既有大量的钾离子和铝离子,铝离子水解得Al(OH)3溶胶,该溶胶带正电。
而泥沙是一种带负电的悬浊液,在加入阳离子以后,使其ζ电位变小,并且这两种带相反电荷的系统混合,正、负电荷中和,故产生相互聚沉,使混浊的泥水很快澄清。
8.由0.01dm30.05mol·
kg-1的KCl和0.1dm30.002mol·
kg-1的AgNO3溶液混合,生成AgCl溶胶。
为使其聚沉,使用下列电解质:
KCl,AlCl3和ZnSO4,请排出聚沉值由小到大的顺序。
这两种溶液混合,KCl略过量,所以生成的AgCl胶核优先吸附氯离子,胶粒带负电,外加电解质中正离子电价越高,聚沉能力越强,而聚沉值越小。
所以聚沉值由小到大的顺序为:
AlCl3<ZnSO4<KCl。
9.在H3AsO3的稀溶液中,通入过量的H2S气体,生成As2S3溶胶。
用下列物质聚沉:
Al(NO3)3,MgSO4和K3Fe(CN)6,请排出聚沉值由大到小的顺序。
用过量的H2S气体作为稳定剂,H2S发生一级解离,生成HS-离子,生成的As2S3胶核优先吸附HS-离子,胶粒带负电。
外加电解质中正离子电价越低,聚沉能力越弱,聚沉值越大。
所以聚沉值由大到小的顺序为:
K3Fe(CN)6>MgSO4>Al(NO3)3。
10.墨汁是一种胶体分散系统,在制作时,往往要加入一定量的阿拉伯胶(一种大分子物质)作稳定剂,主要原因是什么?
加适量的大分子化合物,大分子吸附在小的碳颗粒周围,使碳颗粒不易凝聚,对溶胶起保护作用。
11.混合等体积的0.08mol·
dm-3AgNO3溶液所得的溶胶。
(1)试写出胶团结构式
(2)指明电泳方向
(3)比较MgSO4,Na2SO4,CaCl2电解质对溶胶聚沉能力的大小。
(1)由于AgNO3的浓度大于KI的浓度,所以等体积混合时,AgNO3过量,生成的AgI胶核优先吸附Ag+,使胶粒带正电,则胶团的结构式为:
{[(AgI)m.nAg+],(n-x)NO
}x-·
xNO
(2)因为胶粒带正电,电泳方向是往负极移动
(3)聚沉胶粒带正电的溶胶,外加电解质中负离子价数(绝对值)越大,聚沉能力也越强。
所以聚沉能力大小的次序为:
Na2SO4>
MgSO4>
CaCl2。
虽然前两种电解质中负离子相同,但由于Na2SO4中正离子是一价的,聚沉能力要比正离子是二价的稍大一些。
12.在25℃下,一半透膜内,有0.1dm3的很稀盐酸水溶液,其中溶有1.3×
10-3kg的一元大分子酸,假设它完全解离。
膜外是0.1dm3的纯水,达到渗透平衡时,膜外pH=3.26,膜电势为34.9mV,假设溶液为理想溶液,试计算:
(A)膜内的pH值
(B)该大分子物质的摩尔质量
(A)根据膜电势的计算公式,达膜平衡时,其膜电位为:
或E(膜)=0.0592(pH外-pH内)
0.0349V=0.0592(3.26-pH内)得pH内=2.67
(B)设大分子酸和盐酸在膜内的起始浓度分别为c1和c2,达平衡后,盐酸在膜外的浓度为x,根据膜平衡条件,有:
[H+]内[Cl-]内=[H+]外[Cl-]外
即:
(1)
因为
已知
将这两个值代入
(1)式,可求得:
膜内大分子酸的摩尔质量为6.50kg·
mol-1
13.半透膜两边离子的起始浓度(单位为mol·
dm-3)如下(膜两侧溶液体积相等):
Na+P-K+Cl-
0.010.010.10.1
其中P-是不能透过膜的大离子,试求:
(1)膜平衡条件
(2)膜平衡时各小离子在膜两边的浓度
(1)膜平衡条件为膜两边离子的化学势相等,即活度积相等,在假设活度因子为1时,膜两边离子的浓度积相等,即:
[Na+]内×
[Cl-]内=[Na+]外×
[Cl-]外
[K+]内×
[Cl-]内=[K+]外×
(2)膜平衡时离子在膜两边浓度分布为:
Na+P-K+Cl-K+Na+Cl-
0.01-y0.01xx-y0.1-xy0.1-x+y
其中y表示膜内Na+浓度减小值,x为膜外K+浓度减小值,单位均为mol·
dm-3
根据膜平衡条件有:
解连立方程得:
则:
[Na+]内=0.00524mol·
dm-3[Na+]外=0.00476mol·
[K+]内=0.0524mol·
dm-3[K+]外=0.0476mol·
[Cl-]内=0.0476mol·
dm-3[Cl-]外=0.0524mol/dm3
14.298K时,在半透膜两边,一边放浓度为0.100mol·
dm-3的大分子有机物RCl,RCl能全部解离,但R+不能透过半透膜;
另一边放浓度为0.500mol·
dm-3的NaCl,计算膜两边达平衡后,各种离子的浓度和渗透压。
由膜平衡条件:
[Cl-]左[Na+]左=[Cl-]右[Na+]右
(0.1+x)x=(0.5-x)(0.5-x)=>
x=0.227mol·
所以平衡时,左边:
[Cl-]=0.327mol·
dm-3[Na+]=0.227mol·
右边[Cl-]=0.273mol·
dm-3[Na+]=0.273mol·
П=∆c·
RT
=[(0.1+0.1+2x)–2(0.5-x)]RT=2.676×
105Pa
15.298K时,膜的一侧是0.1dm-3水溶液,含0.5g某大分子Na6P化合物,膜的另一侧是
1.0×
10-7mol·
dm-3的稀NaCl溶液,测得渗透压6881Pa。
求该大分子的数均摩尔质量。
当一侧电解质浓度极低时,由唐南平衡得:
П≅(z+1)c2RT