胶体习题

五章胶体首页难题解析学生自测题学生自测答案章后习题解答难题解析[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[（SiO2）m·nSiO32-·2（n－x）H+] 2x－·2x H+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）。

这种物质大都有一个亲水基团（－Ｏ）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+Cl－0.10mol·L+0.10mol·L+0.50mol·L-10.50mol·L-1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Donnan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χ mol·L-1，则平衡时各物质的浓度为：c（Cl－）内= χ mol·L-1c（Na+）内=0.10mol·L－1+χ mol·L-1c（Na+）外= c（Cl－）外=0.50mol·L－1－χ mol·L-1c（P－）内=0.10mol·L-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：χ·（0.10+χ）=（0.50－χ）（0.50－χ）解得χ =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 mol·L-1c（Na+）内=0.10mol·L－1+0.23 mol·L-1=0.33 mol·L-1c（Cl－）内= χ mol·L-1=0.23 mol·L-1c（Na+）外= 0.50 mol·L－1－χ mol·L-1=0.27 mol·L-1c（Cl－）外=0.50mol·L-1－χ mol·L-1=0.27 mol·L-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B.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1nm～100nm。

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，AgNO3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 (KI)4.溶胶的ζ 电位是（）之间的电位差A.胶核与吸附层B.胶核与扩散层C.胶团与介质D.吸附层与扩散层E.电位离子与反离子5. 下列分散系中Tyndall效应最强的是（）A.空气B.蔗糖水溶液C.高分子溶液D.硫化砷溶胶E.蒸馏水三、填空题[TOP]1.硫化砷溶胶的胶团结构为[（As2S3）∙n HS-∙（n-x）H+]x-∙x H+，电位离子是（1），反离子是（2），该溶胶属于（3），分别加入电解质Na2CO3，BaCl2，Na3[Fe(CN)6]和[Co(NH3)6]Br3 ，均可使这种溶胶聚沉，对该硫化砷溶胶临界聚沉浓度最小的电解质是（4），聚沉能力最大的电解质是（5）。

2. （6）、（7）和（8）是溶胶基本的基本特性。

3.溶胶胶核的（9）或胶核表面的分子（10）可使胶粒带电。

四、问答题[TOP]1.什么是电渗？什么是电泳？2.举例说明电解质的聚沉作用。

五、计算题[TOP]1.在标准状况下，将半径为1.0×10-2m油珠分散到水中，使其成为直径为1.0×10-6m的小油珠，若油水间界面张力为37.0mN·m-1，问分散过程中最少要做多少功？2.将10.0mL 0.005 mol·L-1AgNO3溶液和10.0mL 0.002mol·L-1 KBr溶液混合制备AgBr溶胶。

写出该溶胶的胶团结构，试问下述电解质中哪一种对该AgBr溶胶的聚沉能力最强。

（1）CaCl2；（2）NaSO4；（3）MgSO4 。

学生自测答案[TOP]—、判断题1.×2.×3.×4.√5.√二、选择题1.A2.D3.E4.D5.D三、填空题1.（1）HS- （2）H+（3）负溶胶（4）[Co(NH3)6]Br （5）[Co(NH3)6]Br32.（6）多相性（7）高度分散性（8）热力学不稳定性3.（9）选择性吸附（10）胶核表面分子的离解四、问答题1. 电泳：在外电场作用下，带电胶粒在介质中的定向运动称为电泳。

电渗：把溶胶充满多孔性隔膜，胶粒被吸附而固定。

由于胶粒带电，介质必然带与胶粒相反电荷。

在外电场作用下，液体分散介质的定向移动，称为电渗。

2. 电解质对溶胶的聚沉作用主要是由于改变胶粒吸附层的结构。

电解质加入后，把扩散层中更多的反离子斥入吸附层，使胶粒的荷电数减少甚至消失，水合膜和扩散层随之变薄或消失，溶胶的稳定性下降，最终导致聚沉。

溶胶受电解质的影响非常敏感，电解质对溶胶的聚沉能力主要决定于胶粒反离子的价数，对于给定的溶胶，电解质反离子的价数越高，临界聚沉浓度越小，聚沉能力越大；并且价数相同的离子聚沉能力也有所不同。

例如，对带负电荷的As2S3胶粒，起聚沉作用的是阳离子，电解质KCl、MgCl2和AlCl3的临界聚沉浓度（mol·L-1）分别为49.5、0.7和0.093，其对As2S3的聚沉能力分别为1、70.7和532，即一价的K+聚沉能力最小，三价的Al3+聚沉能力最大。

五、计算题1. 解 分散前后水滴的总表面积分别为A 1、A 2，因而：A 1 = 4πr 12 A 2 = N × (4πr 22)其中，N 为分散后半径为r 2的小水滴的数目。

因为分散前后水的总体积相等：323134r 34r N ππ⨯= N = 321⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛r r 且 r 1 = 1.0×10-2m r 2 = 1.0×10-6m 分散过程中所做的功为： W ′ = σ (A 2－A 1) = σ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛144)4(21212122321r r r r r r r σπππ = 4×3.14×(1.00×10-2m)2×0.037N·m -1×⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯--1m 101.00m 101.0062 = 0.464J 2. 解 n (Ag +) = 0.005mol·L -1×10.0mL = 0.05 mmol n (Br －) = 0.002mol·L -1×10.0mL = 0.02 mmol 由于 n (Ag +) >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)m ·nAg +·(n-x)NO 3－]x+·x NO 3- 因此，电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NaSO 4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：MgSO 4＞NaSO 4＞CaCl 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2×10-4cm 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，处于表面上的高能量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。

2．20℃及100kPa 的压下力,把半径为1.00mm 的水滴分散成半径为1.00×10-3mm 的小水滴。