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1、1大学实验化学 胶体难题解析 TOP 例 5-1 为什么溶胶是热力学不稳定系统，同时溶胶又具有动力学稳定性？解 溶胶是高度分散的多相分散系统，高度分散性使得溶胶的比表面大，所以表面能也大，它们有自动聚积成大颗粒而减少表面积的趋势，即聚结不稳定性。因而是热力学不稳定系统。另一方面，溶胶的胶粒存在剧烈的 Brown 运动，可使其本身不易发生沉降，是溶胶的一个稳定因素；同时带有相同电荷的胶粒间存在着静电斥力，而且胶团的水合双电层膜犹如一层弹性膜，阻碍胶粒相互碰撞合并变大。因此溶胶具有动力学稳定性。例 5-2 硅酸溶胶的胶粒是由硅酸聚合而成。胶核为 SiO2 分子的聚集体，其表面的 H2SiO3 分子
2、可以离解成 SiO32-和 H+。H2SiO3 2H+ +SiO32-H+离子扩散到介质中去。写出硅胶结构式，指出硅胶的双电层结构及胶粒的电性。解 硅胶的结构式（SiO 2）mnSiO 32-2（nx）H + 2x 2xH+胶核表面的 SiO32-离子和部分 H+离子组成带负电荷的吸附层，剩余的 H+离子组成扩散层，由带负电荷的吸附层和带正电荷的 H+离子组成的扩散层构成电性相反的扩散双电层。胶粒带负电荷。例 5-3 什么是表面活性剂？试从其结构特点说明它能降低溶液表面张力的原因。解 在水中加入某些溶质可使水的表面张力降低，这种使水的表面张力降低的物质叫做表面活性物质（表面活性剂） 。这种物质
3、大都有一个亲水基团（）和一个疏水基团（R）组成，且疏水基团大于亲水基团。当溶于水溶液中时，由于表面活性剂的两亲性，它就有集中在溶液表面的倾向（或集中在不相混溶两种液体的界面，或集中在液体和固体的接触面） ，从而降低了表面张力。例 5-4 将适量的高分子电解质（NaP ）溶液和小分子电解质溶液分别放于半透膜的两侧，初始浓度如下图所示：膜内 膜外P Na+ Na+ Cl0.10molL+ 0.10molL+ 0.50molL-1 0.50molL-12计算达到 Donnan 平衡后各离子在膜两则的浓度。析 在半透膜的两侧，大离子 P 不能透过半透膜，小离子可以任意进出半透膜，达平衡时，依据Donn
4、an 膜平衡原理可进行计算。解 设平衡时半透膜内侧 Cl 的浓度为 molL-1，则平衡时各物质的浓度为：c（Cl ） 内 = molL-1c（Na +） 内 =0.10molL1 + molL-1c（Na +） 外 = c（Cl ） 外 =0.50molL1 molL -1c（P ） 内 =0.10 molL-1达到 Donnan 平衡时存在如下关系：c（Na +） 内 c（Cl ） 内 = c（Na +） 外 c（Cl ） 外将数据代入得：（0.10+）=（0.50 ） （0.50）解得 =0.23所以达到 Donnan 平衡后，半透膜两侧离子的浓度分别为：c（P ） 内 = 0.10 m
5、olL-1c（Na +） 内 =0.10molL1 + 0.23 molL-1=0.33 molL-1c（Cl ） 内 = molL-1=0.23 molL-1c（Na +） 外 = 0.50 molL1 molL -1=0.27 molL-1c（Cl ） 外 =0.50 molL-1 molL-1=0.27 molL-1学生自测题 TOP 判 断题 选择题 填空题 问答题 计算题一、判断题（对的打，错的打）1.溶胶都能产生电泳现象。 （ ）2.胶体分散系是非均相分散系。 （ ）3.向溶胶中加入高分子溶液时，溶胶的稳定性增加。 （ ）4.分散系中，被分散的物质称为分散相，容纳分散相的连续介质为
6、称为分散介质。（ ）5.当胶粒移动时，胶团从吸附层和扩散层间分开。 （ ）二、选择题（将每题一个正确答案的 标号选出） TOP 1.下面对溶胶的叙述正确的是 （ ）A.溶胶是热力学不稳定体系，但具有动力学稳定性 3B.溶胶具有动力学稳定性，并且是热力学不稳定体系 C.溶胶是热力学不稳定体系，且具有动力学不稳定性 D.溶胶是热力学稳定体系，同时又具有动力学稳定性 E.溶胶不具有相对稳定性2.关于胶体和溶液的区别，下列叙述中正确的是 （ ）A.溶液呈电中性，胶体带有电荷B.溶液中的溶质微粒不带电，胶体中分散质微粒带有电荷C.通电后，溶液中溶质微粒分别向两极移动，胶体中分散质微粒向某一极移动D.溶液
7、与胶体的本质区别在于分散质微粒直径大小，前者小于 1nm，后者介于 1nm100nm 。E.溶液中的溶质微粒带电荷，胶体中分散质微粒不带电荷3.混合 AgNO3 和 KI 溶液制备 AgI 负溶胶时，AgNO 3 和 KI 间的关系应是 （ ）A.c (AgNO3) c (KI) B.V (AgNO3) V (KI) C.n (AgNO3) n (KI) D.n (AgNO3) = n (KI) E.n (AgNO3) n (Br )，AgNO 3 溶液过量，胶核(AgBr) m 优先吸附 Ag+形成带正电荷的胶粒。胶团的结构为：(AgCl)mnAg+(n-x)NO3 x+x NO3-因此，电
8、解质中的负离子对胶粒的聚沉起主要作用，并且价数越高的负离子聚沉能力越强，所以NaSO4 及MgSO 4 的聚成能力大于CaCl 2；此外，具有相同负离子的电解质，正粒子的价数越高对正胶粒的聚沉能力越弱，所以NaSO 4 的聚沉能力大于MgSO 4，故上述电解质聚沉能力次序为：MgSO4NaSO 4CaCl 2章后习题解答 TOP习题1汞蒸气易引起中毒，若将液态汞（1）盛入烧杯中；（2）盛于烧杯中，其上覆盖一层水；（3）散落成直径为 210-4cm 的汞滴，问哪一种引起的危害性最大 ？为什么？解 第（3）种情况引起汞中毒的危险性最大。这是因为液态汞分散成微小汞液滴后，比表面增大，6处于表面上的高
9、能量 Hg 原子的数目增加，更易挥发成汞蒸气，与人体各器官接触的机会激增，更易引起汞中毒。220及 100kPa 的压下力,把半径为 1.00mm 的水滴分散成半径为 1.0010-3mm 的小水滴。问需作多少焦尔的功？已知在 20时水的 值为 0.728 Nm-1.(1N=10-2Jcm-1)。解 设分散前水滴半径 r1=1.00mm，分散后水滴半径 r2=1.0010-3mm、水滴数目 N。分散前后水滴的表面积分别为：A1=4 r1， A2=N(4r )2因为分散前后水的总体积相等： 32314rrN= 2所做的功为：W = (A2A 1) = 14)4( 21212321 rrr= 43
10、.14(1.0010-3m)20.0728Nm-1m0.63= 9.1310-4J3 举例说明制备胶体的分散法和凝集法。解 胶体的制备方法常见的有分散法和凝聚法。分散法是将颗粒大的物质分散成胶体分散系粒子大小而分散在介质中，例如，将 SiO2 粉末通过高速分散机分散在水中制成硅溶胶；凝聚法则是由物理凝聚或化学凝聚法，使颗粒很小的无机盐类生成胶体物质，如在 0.4%的酒石酸溶液中滴加饱和 H2S 溶液即可制得橙红色的 Sb2S3 溶胶。4何谓表面能和表面张力？两者有何关系？答 液体表层分子受力不均，合力指向液体内 ，液体表面有自动缩小的趋势。克服液相内部分子的引力增大表面而做的功以势能形式储存在
11、表面分子，称为表面能；作用在单位长度表面上的力称为表面张力，两者为同一物理概念的不同表达。5为什么说溶胶是不稳定体系，而实际上又常能相对稳定存在？答 溶胶中的胶粒较真溶液的微粒大，是非均相系统在重心引力作用下有聚结不稳定性；但由于胶粒带有电荷，相同电荷之间的排斥作用，使胶粒不易聚结。并且胶粒的溶剂化膜保护作用和布朗运动7都使得溶胶能相对稳定存在。6为什么在长江、珠江等河流的入海处都有三角洲的形成？答 河水中含有泥沙胶粒，海水中含有 NaCl 等电解质。在长江、珠江等河流的入海处，河水与海水相遇，河水中的泥沙胶粒所带的电荷被海水中带相反电荷的离子所中和，胶粒之间的排斥作用减小，相互凝聚而沉积在入
12、海处，长期积累就形成了三角洲。7为什么溶胶会产生 Tyndall 效应？解释其本质原因。答 溶胶的胶粒直径介于 1100nm 之间，小于可见光的波长，当可见光照射溶胶时，胶粒对光的散射作用而产生 Tyndall 效应。8将 0.02 molL-1 的 KCl 溶液 12ml 和 0.05 molL-1 的 AgNO3 溶液 100ml 混和以制备 AgCl 溶胶，试写出此溶胶胶团式。解 n (KCl)=0.02 molL-1 0.012L=2.410-4 moln (AgNO3)=0.05 molL-1 0.100L=5.010-3 mol由于 AgNO3 过量，AgCl 溶胶的胶团式：(Ag
13、Cl)mn Ag+(nx)NO 3-x+xNO3-9将等体积的 0.008 molL-1 KI 和 0.01 molL-1 AgNO3 混合制成 AgI 溶胶。现将MgSO4、 K3Fe(CN)6 及 AlCl3 等三种电解质的同浓度等体积溶液分别滴加入上述溶胶后，试写出三种电解质对溶胶聚沉能力的大小顺序。若将等体积的 0.01 molL-1 KI 和 0.008 molL-1 AgNO3 混合制成 AgI溶胶，试写出三种电解质对此溶胶聚沉能力的大小顺序。解 AgNO3 溶液过量时胶粒带正电荷。电解质的阴离子起主要聚沉作用，聚沉能力的大小顺序为：K3 Fe (CN)6MgSO4 A1C13KI
14、 溶液过量时胶粒带负电荷。电解质的阳离子起主要聚沉作用，聚沉能力的大小顺序为：AlCl3 MgSO4 K3 Fe(CN)610为制备 IgA 负溶胶，应向 25ml 0.016molL-1 的 KI 溶液中最多加入多少毫升 0.005 molL-1 的AgNO3 溶液？解 设制备 AgI 负溶胶，加入 AgNO3 溶液 mL25ml 0.016 molL-1 mL 0.005molL-1解得 x80，因此加入 AgNO3 溶液的量应小于 80mL。11有未知带何种电荷的溶胶 A 和 B 两种，A 中只需加入少量的 BaCl2 或多的 NaCl，就有同样的聚沉能力；B 种加入少量的 Na2SO4 或多量的 NaCl 也有同样的聚沉能力，问 A 和 B 两种溶胶，原带有何种电荷？8解 根据 Shulze-Hardy 规则推断，对 A 溶胶产生聚沉作用是电解质中的 Ba2+和 Na+，对 B 溶胶产生聚沉作用是电解质中的 SO42-和 Cl ，所以原 A 溶胶带负电荷， B 溶胶带正电荷。12溶胶与高分子溶液具有稳定性的原因是哪些？用什么方法可
