胶体及界面化学试题及答案.docx

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胶体及界面化学试题及答案

1.什么是气凝胶？

有哪些主要特点和用途？

当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量比固体含量少得多，或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外表呈固体状，这即为干凝胶，也称为气凝胶。

气凝胶是一种固体物质形态，世界上密度最小的固体。

气凝胶貌似“弱不禁风”，其实非常坚固耐用。

它可以承受相当于自身质量几千倍的压力，在温度达到1200摄氏度时才会熔化。

此外它的导热性和折射率也很低，绝缘能力比最好的玻璃纤维还要强39倍。

用途：

（1）制作火星探险宇航服　

（2）防弹不怕被炸

（3）过滤与催化（4）隔音材料（5）日常生活用品

2.试述凝胶形成的基本条件？

1降低溶解度，使被分散的物质从溶液中以“胶体分散状态”析出。

②析出的质点即不沉降，也不能自由行动，而是构成骨架，在整个溶液中形成连续的网状结构。

3.简述光学白度法测定去污力的过程。

将人工制备的污布放在盛有洗涤剂硬水的玻璃瓶中，瓶内还放有橡皮弹子，在机械转动下，人工污布受到擦洗。

在规定温度下洗涤一定时间后，用白度计在一定波长下测定污染棉布试片洗涤前后的光谱反射率，并与空白对照。

4.试述洗涤剂的发展趋势。

液体洗涤剂近几年的新的发展趋势：

（1）浓缩化

（2）温和化、安全化（3）专业化（4）功能化（5）生态化:

①无磷化②表面活性剂生物降解③以氧代氯

5.简述干洗的原理

干洗是在有机溶剂中进行洗涤的方法，是利用溶剂的溶解力和表面活性剂的加溶能力去除织物表面的污垢。

6.脂肪酶在洗涤剂中的主要作用是什么？

脂肪酶，人的皮脂污垢如衣领污垢中因含有甘油三脂肪酸酯而很难去除，在食品污垢中也含有甘油三脂肪酸酯类的憎水物质，脂肪酶能将这些污垢分解成甘油和脂肪酸。

7.在洗涤剂中作为柔和剂的SAA主要是什么物质？

用作柔和剂的表面活性剂主要是两性表面活性剂

8.用防水剂处理过的纤维为什么能防水？

织物防水原理：

将纤维织物用防水剂进行处理，可使处理后的纤维不表面变为疏水性，防水织物由于表面的疏水性使织物与水之间的接触角θ>90°，在纤维与纤维间形成的“毛细管”中的液面成凸液面，凸液面的表面*力的合力产生的附加压力△P的方向指向液体内部因此有阻止水通过毛细管渗透下来的作用。

9.请举出几个润湿剂的应用实例。

（1）润温剂在农药中的应用。

加入润湿剂后，药液在蜡质层上的润湿状况得到改善甚至可以在其上铺展。

（2）润湿剂在原油开采中的应用。

溶有表面活性剂的水，称之为活性水，活性水中添加的表面活性剂主要是润湿剂。

它具有较强的降低油—水界面*力和使润湿反转的能力

（3）润湿剂在原油集输中的应用。

在稠油开采和输送中，加入含有润湿剂的水溶液，即能在油管、抽油杆和输油管道的内表面形成—层亲水表面，从而使器壁对稠油的流动阻力降低，以利于稠油的开采和辅送。

这种含润湿剂的水溶液即为润湿降阻

10．十八胺既防水又防油的道理。

由于十八胺的单分子膜其临界表面*力γc很低，使得水和油不能在其单分子膜上铺展

11．说明润湿剂在原油输送中的润湿降阻作用。

在稠油开采和输送中，加入含有润湿剂的水溶液，即能在油管、抽油杆和输油管道的内表面形成—层亲水表面，从而使器壁对稠油的流动阻力降低，以利于稠油的开采和辅送。

这种含润湿剂的水溶液即为润湿降阻剂。

12.纯水为什么不能形成稳定的泡沫？

因为纯水产生的泡沫寿命大约0.5秒之内，瞬间存在，即消泡速度高于起泡速度，所以纯水中的只能出现单泡，因此不可能得到稳定的泡沫。

13.起泡剂与稳泡剂有什么不同？

起泡与稳泡在概念上有何不同？

起泡性能好的物质称为起泡剂。

具有低表面*力的阴离子表面活性剂一般都具有良好的起泡性，但生成的泡沫不一定有持久性。

稳泡剂：

它们能在泡沫的液膜表面形成高粘度高弹性的表面膜，因此有很好的稳泡作用，

14.请举例说明泡沫有何用处和害处。

在日常生活中，含有较多泡沫的洗脸或洗澡产品比较容易去除皮脂。

另外用泡沫洗车有一定的润滑作用，可以有效的抵抗在洗车过车中灰尘把车划伤，但泡沫的化学成分对车漆又有刺激性，放过来还是伤车漆的。

15.简述固体颗粒消泡机理。

说明应用的场合和常用的物质。

固体颗粒作为消泡剂首要条件是固体颗粒必须是疏水性的。

当疏水二氧化硅颗粒加入泡沫体系后，其表面与起泡剂和稳泡剂疏水链吸附，而亲水基伸入液膜的，这样二氧化硅的表面由原来的疏水表面变为了亲水表面，于是亲水的二氧化硅颗粒带着这些表面活性剂一起从液膜的表面进入了液膜的水相中。

使液膜表面的表面活性剂浓度减低，从而全面的增加了泡沫的不稳定性因素，大幅地缩短了泡沫的“寿命”而导致泡沫的破坏。

16．简述泡沫灭火剂的灭火机理。

泡沫灭火剂的主要作用是起泡和灭火。

由于泡沫中含有一定量的水分可起冷却作用，且在燃料的表面上覆盖一层泡沫层而使可燃气体与氧隔绝而起到灭火的目的。

17．简述金银粒子浮选法分离的基本原理。

它是利用泡沫来分离溶液中电解质离子的一种方法。

以离子型表面活性剂作为起泡剂，它会以疏水的碳氢链伸入气泡的气体中而以其离子头伸入水相的吸附状态吸附于气—液界面上，使气泡的表面带有电荷，它与溶液中的反离子间存在静电引力，而且对不同的反离子静电引力也有差异。

所以可以把溶液中的*些反离子吸附于泡沫上，然后随气泡升至液面成为泡沫而分离开。

因为阳离子表面活性剂对[AuCl4]—阴离子的吸引力很强，因此利用这个方法可以使金和银两种贵金属得到很好的分离。

18.有一乳状液滴入蒸馏水，立即散开，可能为何种乳状液？

O／W型水包油型

19.固体粉末（如CaCO3和松香等）为什么可以作为乳化剂？

CaCO3和松香可作为什么类型的乳状液的乳化剂？

当固体粉末同时被水和油润湿时，可以处于两相界面上时，才能起到乳化剂的作用。

主要是形成了坚固的界面膜，保护了分散相的液滴，使其稳定。

亲油性强的粉末乳化剂，应得外相为油的乳状液。

反之亦然。

CaCO3——O/W型乳状液

松香——W/O型乳状液

20.原油是什么乳状液？

乳化剂大致什么物质？

破乳常用什么方法？

采出的原油是W／O型乳状液，必须破乳脱水后才能进炼油厂加工。

（1）合成表面活性剂

（2）高聚物乳化剂

（3）天然产物

（4）固体粉末

具有良好的表面活性，能降低表面*力，在乳状液外相中有较好的溶解能力；

常用的破乳方法有：

温度变化

添加无机盐

电破乳

表面活性剂破乳

21.原油破乳剂有何特点？

目前常用的物质是什么？

（1）能将原来的乳化剂从液滴界面上顶替出来，而自身又不能形成牢固的保护膜；

（2）能使原来作为乳化剂的固体粉末（如沥青质粒子或微晶石蜡）完全被原油或原油中的水润湿，使固体粉末脱离界面进入润湿它的那一相，从而破坏了保护层；

（3）破乳的物质是一种O（油）/W（水）型乳化剂

目前常用的是聚醚型表面活数剂——聚氧乙烯—聚氧丙烯的嵌段共聚物

22.粘度、界面电荷、液滴大小如何影响乳状液的稳定性？

乳状液的粘度

　外相粘度大，乳状液教稳定。

界面电荷

　乳状液中的液滴带电，有排斥力，提高了乳状液的稳定性。

液滴大小及其分布

　液滴小，范围窄小，愈稳定。

23.试解释江河入**处，沉积平原形成的原因。

河是淡水，在流动过程中会携带泥沙中的部分物质形成较为稳定的胶体溶液，并随着江河水一起流动。

当江河水到达入**时，海水中含有大量的电解质，根据DLVO理论，在胶团之间,既存在着斥力势能,又存在着吸力势能，胶体系统的相对稳定或聚沉取决于斥力势能和吸力势能的相对大小。

加入电解质后，对溶胶体系内胶体粒的引力势能影响不大,但会明显降低粒子间的斥力势能，从而降低带电溶胶的稳定性，因此泥沙在入**沉降，形成平原。

胶体与界面化学复习题

一、选择题

1.一个玻璃毛细管分别插入20℃和70℃的水中，则毛细管中的水在两不同温度水中上升的高度（C）。

（A）相同；（B）无法确定；

（C）20℃水中高于70℃水中；（D）70℃水中高于20℃水中。

2.下列叙述不正确的是（D）。

（A）比表面自由能的物理意义是，在定温定压下，可逆地增加单位表面积引起系统吉布斯自由能的增量；

（B）表面*力的物理意义是，在相表面的切面上，垂直作用于表面上任意单位长度功线的表面紧缩力；

（C）比表面自由能与表面*力量纲相同，单位不同；

（D）比表面自由能单位为J·m2，表面*力单位为N·m－1时，两者数值不同。

3.在一个密闭的容器中，有大小不同的两个水珠，长期放置后，会发生（A）。

（A）大水珠变大，小水珠变小；（B）大水珠变大，小水珠变大；

（C）大水珠变小，小水珠变大；（D）大水珠，小水珠均变小。

4.一根毛细管插入水中，液面上升的高度为h，当在水中加入少量的NaCl，这时毛细管中液面的高度为（B）。

P95

（A）等于h；（B）大于h；（C）小于h；（D）无法确定。

5.关于溶液表面吸附的说法中正确的是（C）。

（A）溶液表面发生吸附后表面自由能增加；

（B）溶液的表面*力一定小于溶剂的表面*力；

（C）定温下，表面*力不随浓度变化时，浓度增大，吸附量不变；

（D）饱和溶液的表面不会发生吸附现象。

6.对处于平衡状态的液体，下列叙述不正确的是（C）。

（A）凸液面内部分子所受压力大于外部压力；

（B）凹液面内部分子所受压力小于外部压力；

（C）水平液面内部分子所受压力大于外部压力；

（D）水平液面内部分子所受压力等于外部压力。

7.胶束的出现标志着表面活性剂的（A）。

（A）降低表面*力的作用下降；（B）溶解已达到饱和；

（C）分子间作用超过它与溶剂的作用；（D）分子远未排满溶液表面。

8.水对玻璃润湿，汞对玻璃不润湿，将一玻璃毛细管分别插入水和汞中，下列叙述不正确的是（D）。

（A）管内水面为凹球面；（B）管内汞面为凸球面；

（C）管内水面高于水平面；（D）管内汞面与汞平面一致。

9.对于增溶作用，下列叙述不正确的是（C）。

（A）增溶作用使被溶物质化学势降低；

（B）增溶系统是热力学稳定系统，而乳状液或溶胶是热力学不稳定系统；

（C）增溶作用与真正的溶解作用一样，均使溶剂依数性有很大变化；

（D）增溶作用发生在有大量胶束形成的离子型表面活性剂溶液中。

10.通常称为表面活性剂的物质是指将其加入液体中后（D）。

（A）能降低液体的表面*力（B）能增大液体的表面*力

（C）能显著增大液体的表面*力（D）能显著降低液体的表面*力

11.对于水平液面，其值为零的物理量是（C）。

（A）表面自由能（B）表面*力（C）附加压力（D）比表面能

12.对于化学吸附，下面说法中不正确的是（D）

（A）吸附是单分子层；（B）吸附力来源于化学键力；

（C）吸附热接近反应热；（D）吸附速度较快，升高温度则降低反应速度。

13.对于指定的液体，恒温条件下，有（A）。

（A）液滴的半径越小，它的蒸气压越大；（B）液滴的半径越小，它的蒸气压越小；

（C）液滴的半径与蒸气压无关；（D）蒸气压与液滴的半径成正比

14.过量的KI与AgNO3混合制溶胶，其结构为[（AgI）m·nI－·（n－*）K+]*－·*K+，则胶粒是指（C）。

（A）（AgI）m（B）（AgI）m·nI－

（C）[（AgI）m·nI－·（n－*）K+]*－（D）[（AgI）m·nI－·（n－*）K+]*－·*K+

15.在装有部分液体的毛细管中，如图，当在右端加热时，液体移动的方向是（B）。

（A）左移（B）右移

（C）不动；（D）不一定

16.化学吸附的吸附力是（A　）。

（A）化学键力；（B）范德华力；　（C）库仑力；（D）范德华力+库仑力。

17.气体在固体表面上吸附的吸附等温线可分为（D）。

（A）两类；（B）三类；（C）四类；（D）五类。

18.溶胶的基本特性之一是（C）。

（A）热力学上和动力学上皆属于稳定体系；（B）热力学上和动力学上皆属不稳定体系；

（C）热力学上不稳定而动力学上稳定体系；（D）热力学上稳定而动力学上不稳定体系。

19.大分子溶液和普通小分子非电解质溶液的主要区分是大分子溶液（C）

（A）渗透压大；（B）丁铎尔效应显著；（C）不能透过半透膜；（D）对电解质敏感。

20.对由各种方法制备的溶胶进行半透膜渗析或电渗析的目的是（C）。

（A）除去杂质，提高纯度；（B）除去小胶粒，提高均匀性；

（C）除去过多的电解质离子，提高稳定性；（D）除去过多的溶剂，提高浓度。

21.有关超显微镜的下列说法中，不正确的是（C）。

（A）可以观察离子的布朗运动；（B）可以配合电泳仪，测定粒子的电泳速度；

（C）可以直接看到粒子的形状与大小；（D）观察到的粒子仅是粒子对光散射闪烁的光点。

22.以下说法中正确的是（C）。

（A）溶胶在热力学和动力学上都是稳定系统；

（B）溶胶与真溶液一样是均相系统；

（C）能产生丁达尔效应的分散系统是溶胶；

（D）通过超显微镜能看到胶体粒子的形状和大小。

23.下列各性质中不属于溶胶动力学性质的是（C）。

（A）布郎运动（B）扩散（C）电泳（D）沉降平衡

24.用NH4VO3和浓盐酸作用，可制得棕色V2O5溶胶，其胶团结构是（D）。

[（V2O5）m·nVO3－·（n－*）NH4+]*－·*NH4+，下面各电解质对此溶胶的聚沉能力次序是：

（A）MgSO4>AlCl3>K3Fe（）6；（B）K3Fe（）6>MgSO4>AlCl3；

（C）K3Fe（）6>AlCl3>MgSO4；（D）AlCl3>MgSO4>K3Fe（）6（与胶粒电性相反的离子化合价越大聚沉能力越强）。

25.对于胶团[（AgBr）m•nAg+•（n-*）NO3-]*+•*NO3-,下列说法中不正确的是（B）

A.胶核是（AgBr）mB.m＝n＋*

C.胶粒是[（AgBr）m•nAg+•（n-*）NO3-]*+D.在电场中胶粒向负极移动

26.对于As2S3（负溶胶），聚沉能力最大的是（C）

A.K2SO4B.CaCl2C.AlCl3D.Na3PO4

27.物质间发生物理吸附时的作用力是（D）

A.共价键B.离子键C.氢键D.范德华力

28．对于物理吸附和化学吸附的关系，以下描述正确的是（C）

A.即使改变条件，物理吸附和化学吸附也不能相互转化

B.Langmuir吸附等温式只适用于物理吸附

C.在适当温度下，任何气体都可在任何固体表面上发生物理吸附

D.升高温度对物理吸附和化学吸附都有利

29.物理吸附和化学吸附的共同特点是（D）

A.有选择性B.热效应大C.单分子吸附D.都能达到吸附平衡

江、河水中含的泥沙悬浮物在出**附近都会沉淀下来，原因有多种，其中与胶体化学有关的是（B）

（A）乳化作用（B）电解质聚沉作用（C）溶胶互沉作用（D）破乳作用

30.雾属于分散体系，其分散介质是（A　）

（A）气体；（B）液体；　　（C）固体；（D）气体或固体。

二、判断题

1、溶胶是均相系统，在热力学上是稳定的。

（×）

2、长时间渗析，有利于溶胶的净化与稳定。

（×）

3、有无丁达尔（Tyndall）效应是溶胶和分子分散系统的主要区别之一。

（√）

4、在外加直流电场中，碘化银正溶胶向负电极移动，而其扩散层向正电极移动。

（√）

5、新生成的Fe（OH）3沉淀中加入少量稀FeCl3溶液，会溶解，再加入一定量的硫酸盐溶液则又会沉淀。

（√）先形成胶体，再在加入电解质后聚沉

6、丁达尔效应是溶胶粒子对入射光的折射作用引起的。

（×）

7、胶束溶液是高度分散的均相的热力学稳定系统。

（√）

8、胶体粒子的扩散过程和布朗运动本质上都是粒子的热运动而发生的宏观上的定向迁移现象。

（√）

9、在溶胶中加入电解质对电泳没有影响。

（×）

10、由于大分子溶液是真溶液，是均相的热力学稳定系统，所以无丁达尔效应。

（×）

11、物理吸附的吸附力来源于范德华力，其吸附一般不具有选择性。

（√）

12、微小晶体与普通晶体相比，微小晶体的溶解度较小。

（×）大

13、物质的表面*力与表面积的大小有关。

（×）物质本性、温度、压力、溶质

14、表面活性剂不能改变表面润湿性。

（×）

15、溶胶中胶粒的布郎运动就是本身热运动的反映。

（×）溶剂热运动

16、乳状液、泡沫、悬浮液和憎液溶胶均属多相的聚结不稳定系统。

（√）

三、填空题

1.球滴的半径越小，饱和蒸气压越（大），溶液中的气泡半径越小，气泡内液体的饱和蒸气压越（小）。

球滴为凸液面，气泡为凹液面

2.憎液固体，其表面不能为液体所润湿，其相应的接触角（θ>90º）。

3.相同温度下，同一液体，随表面曲率半径不同具有不同的饱和蒸气压，若以P平、P凹、P凸分别代表平面、凹面和凸面液体上的饱和蒸气压，则三者的关系为P凸＞P平＞P凹。

4.加入表面活性剂，使液体的表面*力降低，表面层表面活性剂的浓度一定大于它在体相中的浓度。

5.润湿液体在毛细管中上升的高度与毛细管内径成反比关系，与液体的表面*力成正比关系。

6.温度上升时，纯液体的表面*力减小。

7.使溶胶聚沉所需电解质最低浓度，称为电解质对溶胶的聚沉值。

8.表面活性剂在结构上的特点是同时具有亲水基和亲油基。

9.液面是弯曲时，表面*力的方向与液面相切。

四、简答题

1．在滴管内的液体为什么必须给橡胶帽加压时液体才能滴出，并呈球形？

答：

因在滴管下端的液面呈凹形，即液面的附加力是向上的，液体不易从滴管滴出。

若要使液滴从管端滴下，必须在橡胶帽加以压力，使这压力大于附加压力，此压力通过液柱而传至管下端液面而超过凹形表面的附加压力，使凹形表面变成凸形表面，最终使液滴滴下。

刚滴下的一瞬间，液滴不成球形，上端呈尖形，这时液面各部位的曲率半径都不一样，不同部位的曲面上所产生附加压力也不同，这种不平衡的压力迫使液滴自动调整成球形，使液滴具有最小的表面积以降低能量。

2．自然界中为什么气泡、小液滴都呈球形？

答：

液膜和液体表面都具有表面自由能，表面自由能越低，系统越稳定，所以为了降低表面自由能，液体表面都有自动收缩的趋势。

而球形是相同体积的物体具有表面积最小的一种形式，所以气泡和小液滴都呈球形。

3．人工降雨的原理是什么？

答：

高空中如果没有灰尘，水蒸汽可以达到相当高的过饱和程度而不致凝结成水。

因为此时高空中的水蒸汽压力虽然对平液面的水来说已是过饱和的了，但对将要形成的小水滴来说尚未饱和，因此，小水滴难形成。

若在空气中撒入凝结中心，使凝聚水滴的初始曲率半径加大，其相应的饱和蒸汽压可变小，因此蒸汽会迅速凝结成水。

4．在进行蒸馏实验时要在蒸馏烧瓶中加些碎磁片或沸石以防止暴沸，道理何在？

答：

若无碎磁片或沸石，液体内部不易形成新相（气相），因形成新相的刹那，该新气泡相的凹形表面的曲率很小，则根据开尔文公式，该微小气泡便自发消失，因此体系便不能在正常情况下沸腾，便会升高温度形成局部过热的亚稳定状态导至暴沸。

如果在液体内加上沸石，则在沸石表面的尖端有较大的凸端，此处pr（气泡内压强）>>p*（液体饱和蒸气压），因而容易沸腾，并且沸石内部吸附的空气，也因受热而脱附，成为形成气泡气核，又因沸石与瓶底紧密相接，而成为局部过热处，两者相接处的液膜在瞬间过热，pr＞p*，便成为微泡，使沸石跳动，结果便成为一新气泡上升。

5．用三通活塞，在玻璃管的两端吹两个大小不等的肥皂泡，当将两个肥皂泡相通时，两个泡的大小有何变化"

答：

小泡变小，大泡变大，直到两边曲率半径相等时。

这是因为肥皂泡是曲面，表面上有附加压力，这个压力指向曲面圆心。

根据拉普拉斯公式，曲率半径越小，附加压力越大。

小泡受的附加压力比大泡大，则内部的平衡压力也比大泡大。

当活塞打开后，小泡中部分空气向大泡转移，所以小泡变小，大泡变大，直到两边曲率半径相等。

6．如果在一杯含有极微小蔗糖晶粒的蔗糖饱和溶液中，投入一块较大的蔗糖晶体，在恒温密闭的条件下，放置一段时间，这时该溶液有何变化？

答：

任何物质的饱和溶液，当其中存在着大小不同的被溶解物质晶态物质时，实际上这些大小不同的同种晶态物质的溶解度是不同的，晶粒越小越微，其溶解度越大。

因此，将这饱和溶液长期放置后，微晶、小晶体便逐渐消失，而大块晶体却逐渐增大。

7．为什么水在玻璃管中呈凹形夜面，而水银则呈凸形？

答：

因水与玻璃的接触小于90°，水的表面的附加压力为负值，这样就使水在玻璃管中呈凹面。

而水银与玻璃的接触为大于90°，水银表面的附加力为正值，因而水银在玻璃管内呈凸形液面。

8．为什么喷洒农药时要在农药中加表面活性剂？

答：

植物有自身保护功能，在叶子表面有蜡质物而不被雨水润湿，可防止茎叶折断。

若农药是普通水溶液，喷在植物上不能润湿叶子，即接触角大于90°，成水滴淌下，达不到杀虫效果；加表面活性剂后，使农药表面*力下降，接触角小于90°，能润湿叶子，提高杀虫效果。

所以有的农药在制备时就加了表面活性剂，制成乳剂，可很好地润湿植物的茎叶。

五、主观题

写出由FeCl3水解得到Fe（OH）3胶团的结构。

物质量浓度相同的NaCl、MgCl2、MgSO4、Na2SO4各溶液对Fe（OH）3溶胶聚沉能力强弱的次序如何？

答：

氢氧化铁固体微粒表面易吸附溶液中的FeO＋离子而带正电，Cl－则为反粒子，则胶团结构为｛［Fe（OH）３］ｍ·ｎFeO＋（n－*）Cl－｝ｘ＋·*Cl－

对溶胶起聚沉作用的主要是与胶粒带的电荷符号相反的离子，该离子的价数越高沉聚能力越强。

对于同电性离子，通常价数越高沉聚能力越弱，由此可以判断沉聚能力的强弱大致为：

Na２SO４＞MgSO４＞MgCl２＞NaCl