物理化學(xué)核心教程(第二版)沈文霞編科學(xué)出版社_課后習(xí)題詳解第十章.doc

第十章 膠體分散系統(tǒng)三思考題參考答案1憎液溶膠有哪些特征？答：主要有三個(gè)特征：（1）特有的分散程度。膠粒的大小一般在1100 nm之間，所以有動(dòng)力穩(wěn)定性強(qiáng)、不能通過半透膜、擴(kuò)散慢和對光的散射作用明顯等特點(diǎn)。（2）多相不均勻性。膠團(tuán)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，膠粒是大小不等的超微不均勻質(zhì)點(diǎn)，膠粒與介質(zhì)之間存在相界面。（3）熱力學(xué)不穩(wěn)定性。由于膠粒小、表面積大、表面能高，所以有自動(dòng)聚結(jié)以降低表面能的趨勢。在制備溶膠時(shí)要加適量的穩(wěn)定劑，這樣在膠粒外面就會形成帶電的溶劑化層，利用相同電荷相斥的性質(zhì)，保護(hù)膠粒不聚沉。2有穩(wěn)定劑存在時(shí)膠粒優(yōu)先吸附哪種離子？答：制備溶膠時(shí)，一般是將略過量的某一反應(yīng)物作為穩(wěn)定劑。膠核優(yōu)先吸附的是與作為膠核的化合物中相同的那個(gè)離子。例如，在制備溶膠時(shí)，若用略過量的KI作為穩(wěn)定劑，則膠核優(yōu)先吸附離子，若用略過量的作為穩(wěn)定劑，則膠核優(yōu)先吸附離子，利用同離子效應(yīng)保護(hù)膠核不被溶解。若穩(wěn)定劑是另外的電解質(zhì)，膠核將優(yōu)先吸附使自己不被溶解的離子，或轉(zhuǎn)變成溶解度更小的沉淀的那種離子。在通常情況下，膠核優(yōu)先吸附水化作用較弱的陰離子，所以自然界中的天然溶膠如泥漿水、豆?jié){和天然橡膠等，其膠粒都帶負(fù)電。3把人工培育的珍珠長期收藏在干燥箱內(nèi)，為什么會失去原有的光澤? 能否再恢復(fù)? 答：珍珠是一種膠體分散系統(tǒng)，其分散相為液體水，分散介質(zhì)為蛋白質(zhì)固體。珍珠長期在干燥箱中存放，作為分散相的水在干燥箱中逐漸被蒸發(fā)，膠體分散系統(tǒng)被破壞，故失去光澤。這種變化是不可逆的，珍珠的光澤不可能再恢復(fù)。通常在珍珠表面要覆蓋一層保護(hù)膜，保護(hù)水分不被蒸發(fā)，保護(hù)蛋白質(zhì)不因被氧化而發(fā)黃。4當(dāng)一束會聚光線通過憎液溶膠時(shí)，站在與入射光線垂直方向的同學(xué)，看到光柱的顏色是淡藍(lán)色；而站在與入射光180o方向的同學(xué)看到的是橙紅色，這是為什么？答：站在與入射光線垂直方向（即側(cè)面）的同學(xué)，看到的是膠粒的散射光。根據(jù)瑞利公式，入射光的波長越短，其散射光就越強(qiáng)。所以，藍(lán)色、紫色等短波長的光容易被散射，其散射光主要呈淡藍(lán)色。而對著入射光看的同學(xué)，看到的是經(jīng)散射后的透射光。在白光中，波長較短的藍(lán)色、紫色光已大部分被散射掉了，剩下的透射光中主要是以波長較長的黃光和紅光為主，所以看到的透射光是橙紅色的。5為什么有的煙囪冒出的是黑煙，有的卻是青煙？答：在燃燒不完全時(shí)，煙囪冒出的煙是黑色的，因?yàn)闊熁业牧Ｗ虞^大，屬于粗分散系統(tǒng)，對入射光主要發(fā)生光的吸收和反射，人們看到的黑色是從大的煙灰粒子上反射出來的光，這種大的煙灰粒子在空氣中會很快沉降。當(dāng)燃燒完全時(shí)，從煙囪冒出的灰粒極小，落到了膠體的粒徑范圍，灰粒的直徑已小于可見光的波長，對入射光主要發(fā)生散射作用。而短波長的藍(lán)光、紫光的散射作用強(qiáng)，所以散射光主要呈藍(lán)青色，所以看到的是青煙。實(shí)際上，看到的呈藍(lán)青色的并不是小灰粒的本身，而是它發(fā)出的散射光所形成的光點(diǎn)，要比小灰粒的本身大好幾倍。6為什么晴天的天空呈藍(lán)色？為什么日出、日落時(shí)的彩霞特別鮮艷？答：太陽光是由七色光組成的?？諝庵杏谢覍游⒘：托∷危?dāng)陽光照射到地球上時(shí)，波長較短的藍(lán)光、紫光容易被空氣中的微粒散射，所以藍(lán)紫色的散射光較強(qiáng)，人們看到天空呈藍(lán)色，實(shí)際上看到的就是這種散射光。而在日出、日落時(shí)，太陽接近地平線，陽光要穿過厚厚的大氣層才能被人們看到，在陽光穿越空氣層時(shí)，其中波長較短的青色、藍(lán)色和紫色光，幾乎都被大氣層中的微粒散射掉了，人們看到的是散射后剩余的波長較長的透射光，主要以紅色和橙色的光為主，所以特別絢麗多彩。7為什么表示危險(xiǎn)的信號燈用紅色？為什么車輛在霧天行駛時(shí)，裝在車尾的霧燈一般采用黃色？答： 因?yàn)榧t色光的波長很長，不容易被散射，能傳得較遠(yuǎn)，可以讓人在很遠(yuǎn)的地方就能看到危險(xiǎn)的信號。在霧天，白光中有一部分短波長的光會被微小的霧滴散射，使光線變?nèi)酰豢赡軅鞯煤苓h(yuǎn)，所以用白色燈做霧燈是不合適的。紅色的燈光雖然能傳得很遠(yuǎn)，但容易與停車信號混淆。而黃色光的波長較長，不容易被散射，所以用黃色燈來做霧燈比較合適。霧天在高速公路上開車，除了要減速以外，還必須把霧燈打開，讓黃色的霧燈很遠(yuǎn)就能被后面的駕駛員看見，可以防止汽車追尾相撞。8為什么在做測定蔗糖水解速率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，所用旋光儀的光源用的是鈉光燈？答：因?yàn)樵跍y定蔗糖水解的速率時(shí)，主要是用旋光儀測定溶液旋光度的變化，不希望有其他散射等因素干擾。鈉光燈放出的是波長單一的、波長較長的黃色光，不容易被散射，光線也比較強(qiáng)，能使實(shí)驗(yàn)測定更精確。9什么是電勢？電勢的正、負(fù)號是如何決定的？電勢的大小與熱力學(xué)電勢有什么差別？電勢與憎液溶膠的穩(wěn)定性有何關(guān)系？答：膠粒表面的電荷分布與電極表面一樣，是雙電層結(jié)構(gòu)。膠粒在移動(dòng)時(shí)會帶著它吸附的緊密層和緊密層中離子的水化層一起移動(dòng)，移動(dòng)時(shí)會產(chǎn)生一個(gè)滑移界面，這滑移界面與本體溶液之間的電勢差稱為電勢。因?yàn)橹挥性谀z粒移動(dòng)時(shí)才會出現(xiàn)滑移界面，所以電勢也稱為動(dòng)電電勢。電勢的正、負(fù)號與膠核首先吸附的離子符號相同，即與緊密層所帶電荷的符號相同。電勢總是小于熱力學(xué)電勢。電勢可以使憎液溶膠具有一定的穩(wěn)定性，因?yàn)槟z粒所帶電荷的符號相同，在兩個(gè)膠粒相互接近到一定程度時(shí)，由于同性電荷相斥，會阻止膠粒凝聚，電勢越大，溶膠就越穩(wěn)定。但是，電勢會受外加電解質(zhì)的影響，隨著電解質(zhì)的加入，電勢變小，直至等于零，這時(shí)憎液溶膠會發(fā)生聚沉而被破壞。有時(shí)加入過量的電解質(zhì)，會使電勢改變符號。10在一個(gè)U型玻璃管中間，放一個(gè)用AgCl晶體組成的多孔塞，管中放濃度為的KCl溶液。在多孔塞的兩邊，放與直流電源相接的電極。接通電源后，管中的介質(zhì)將向哪一極方向移動(dòng)？如果將KCl溶液的濃度增加10倍，則介質(zhì)遷移的速度是變慢了還是變快了？如果管中放的是濃度為的溶液，電滲的方向會改變嗎？答：當(dāng)AgCl晶體與介質(zhì)水接觸時(shí)，一旦發(fā)生溶解，由于的體積比小，擴(kuò)散速度快，可以遠(yuǎn)離晶體表面，所以的溶解量相對而言要比大得多，而AgCl晶體又優(yōu)先吸附溶液中的離子，因而多孔塞帶負(fù)電，則介質(zhì)帶正電。電滲時(shí)，帶正電的介質(zhì)會向負(fù)極移動(dòng)。將KCl的濃度增加，會使晶體多孔塞的電勢下降，使電滲速度變慢。當(dāng)用AgNO3代替KCl時(shí)，AgCl多孔塞優(yōu)先吸附溶液中的離子，使多孔塞帶正電，則介質(zhì)帶負(fù)電，電滲的方向與剛才相反。11為什么輸油管和運(yùn)送有機(jī)液體的管道都要接地？答：固體表面通常都會吸附一些電荷，形成雙電層結(jié)構(gòu)，使得固體表面與擴(kuò)散層之間形成電勢差。在用泵輸送石油或其它碳?xì)浠衔飼r(shí)，由于用泵的壓差來迫使液體流動(dòng)，在流動(dòng)的擴(kuò)散層和管道表面之間會產(chǎn)生電勢差，這就是流動(dòng)電勢。如果流動(dòng)電勢很大，就會產(chǎn)生電火花，以至引發(fā)爆炸。為了防止事故發(fā)生，都要將這種管道接地或加入有機(jī)電解質(zhì)，增加它的電導(dǎo)，降低流動(dòng)電勢。12為什么明礬能使渾濁的水很快澄清？答： 明礬是硫酸鉀鋁復(fù)鹽，溶于水后產(chǎn)生，等離子。另外，離子在水中發(fā)生水解，產(chǎn)生絮狀膠體，這種膠粒帶正電。混濁的水中有大量帶負(fù)電的泥沙膠粒，受電解質(zhì)離子的作用，很快就發(fā)生凝聚，并與帶正電的絮狀膠體相互作用，兩種帶不同電荷的膠體發(fā)生混凝而迅速下沉，所以明礬能使渾濁的水很快澄清。目前的凈水劑也大多用系列的鹽類。13用電解質(zhì)把豆?jié){點(diǎn)成豆腐，如果有三種電解質(zhì)：，和，哪種電解質(zhì)的聚沉能力最強(qiáng)？答：點(diǎn)豆腐是用合適的電解質(zhì)溶液（俗稱鹵水）將豆?jié){膠粒凝聚，變成凝膠。天然的豆?jié){膠粒是帶負(fù)電的，電解質(zhì)中的正離子起主要作用。對于負(fù)溶膠，顯然的聚沉能力最弱，和的聚沉能力差不多，但由于中是負(fù)一價(jià)的，而中是負(fù)二價(jià)的，所以相對而言，聚沉能力最強(qiáng)的應(yīng)該是。但由于加多了會有苦味，所以目前較多是用（即生石膏）的溶液來點(diǎn)豆腐。14在能見度很低的霧天飛機(jī)急于起飛，地勤人員搬來一個(gè)很大的高音喇叭，喇叭一開，很長一段跑道上的霧就消失了，這是為什么？答：這叫高音消霧。聲音是有能量的，喇叭的音波能促使霧粒相互碰撞，使小水滴凝結(jié)成大水滴而下降，部分更小的水滴獲得能量后會氣化，所以在音波作用的較近的范圍內(nèi)，霧會很快消失。由清華大學(xué)席葆樹教授研制的大喇叭，輸出功率為20 000聲瓦。喇叭長5 m，直徑為2.86 m 。在霧天，這只喇叭朝飛機(jī)跑道上大吼一聲，可以開出500 m 到1000 m 的清亮大道。15江河入?？跒槭裁磿纬扇侵?？答：這有兩種原因，一是由于上游的水土流失，江水中常常夾帶大量的泥沙，到入海口時(shí)，河道變寬，水的流速變慢，懸浮的泥沙沉積。另一個(gè)原因是江水中的泥沙微粒是帶負(fù)電的膠粒，碰到含有大量電解質(zhì)的海水，就會凝聚下沉，所以，江水一般是渾濁的，而海水都是澄清的。這樣兩種因素加在一起，由于泥沙不斷的沉積，就慢慢形成了三角洲。四概念題參考答案1在稀的砷酸溶液中，通入以制備硫化砷溶膠，該溶膠的穩(wěn)定劑是略過量的，則所形成膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)式是 ( ) (A) (B) (C) (D) 答：(B)。 穩(wěn)定劑溶于水后生成氫硫酸，是弱酸，一般發(fā)生一級解離，膠核優(yōu)先吸附，使膠粒帶負(fù)電。而膠團(tuán)是電中性的。2將在熱水中水解，制成溶膠的反應(yīng)如下： 溶液中一部分還會發(fā)生如下的反應(yīng)： ， 則溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式為 （ ） (A) (B) (C) (D) 答： (B)。膠核優(yōu)先吸附，然后有部分進(jìn)入吸附層，形成的膠粒如(A)所示，是帶正電的。而膠團(tuán)是電中性的，所以膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式如(B)所示。 3溶膠的動(dòng)力性質(zhì)是由于粒子的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的，在下列各種現(xiàn)象中，不屬于溶膠動(dòng)力性質(zhì)的是 ( ) (A) 滲透壓 (B) 擴(kuò)散 (C) 沉降平衡 (D) 電泳 答： (D) 由于溶膠粒子的不規(guī)則Brown運(yùn)動(dòng)，使粒子在分散介質(zhì)中可以擴(kuò)散、與重力達(dá)沉降平衡，在半透膜兩邊產(chǎn)生滲透壓。而電泳屬于溶膠的電學(xué)性質(zhì)，不屬于溶膠的動(dòng)力性質(zhì)。4Tyndall 現(xiàn)象是發(fā)生了光的什么作用的結(jié)果 ( ) (A) 散射 (B) 反射 (C) 折射 (D) 透射 答： (A)。 由于膠粒半徑遠(yuǎn)小于入射光的波長，入射光在膠粒上發(fā)生散射現(xiàn)象，產(chǎn)生一束乳白色的散射光，這就是Tyndall 現(xiàn)象，是憎液溶膠的特有性質(zhì)。5日出和日落時(shí)太陽呈鮮紅或橙黃色的原因是 ( ) (A) 藍(lán)光波長短，透射作用顯著 (B) 藍(lán)光波長短，折射作用顯著 (C) 紅、黃光波長長，透射作用顯著 (D) 紅、黃光波長長，散射作用顯著 答： (C)。日出和日落時(shí)太陽光透過厚厚的大氣層時(shí)，散射作用顯著的短波長的光如藍(lán)光、紫光等大部分已被散射，剩下了透射作用顯著的長波長的光，如紅光、黃光等。6在電泳實(shí)驗(yàn)中，觀察到膠粒向陽極移動(dòng)，表明 ( )(A) 膠粒帶正電 (B) 膠粒帶負(fù)電(C) 電勢為正 (D) 介質(zhì)帶負(fù)電答： (B)。 由于異性電荷相吸，膠?？偸窍驇喾措姾傻碾姌O移動(dòng)，所以向陽極移動(dòng)的膠粒帶負(fù)電。7膠體粒子的（Zeta）電勢是指 ( ) (A) 膠粒固體表面與本體溶液之間的電勢差 (B) 雙電層中緊密層與擴(kuò)散層的分界處與本體溶液之間的電勢差 (C) 擴(kuò)散層與本體溶液之間的電勢差 (D) 固體與溶液之間可以相對移動(dòng)的界面與本體溶液之間的電勢差 答： (D)。Zeta 電勢又稱為動(dòng)電電勢，只有膠粒在移動(dòng)時(shí)才能顯示出來，是指固體與溶液之間可滑移的界面與本體溶液之間的電勢差。8溶膠的電學(xué)性質(zhì)是由膠粒表面帶電而產(chǎn)生的，下列不屬于電學(xué)性質(zhì)的是 ( ) (A) 布朗運(yùn)動(dòng) (B) 電泳 (C) 電滲 (D) 沉降電勢 答： (A) 布朗運(yùn)動(dòng)屬于溶膠的動(dòng)力性質(zhì)。9均勻的牛奶是乳狀液，如下哪種方法可以從中沉淀出脂肪和蛋白質(zhì) ( ) (A) 加入一些酒精 (B) 將牛奶靜置 (C) 過濾 (D) 加入酸 答： (D)。牛奶是乳脂分散在水中形成的水包油乳狀液，加入酸這種強(qiáng)電解質(zhì)會破壞乳狀液，使脂肪和蛋白質(zhì)與水分離。用超離心的方法也可以達(dá)到同樣的目的。10對于有略過量的KI存在的AgI溶膠，下列電解質(zhì)中聚沉能力最強(qiáng)的是 ( ) (A) NaCl (B) K3Fe(CN)6 (C) MgSO4 (D) FeCl3 答： (D)。有過量的KI存在時(shí)，AgI 膠核優(yōu)先吸附碘離子，使膠粒帶負(fù)電。電解質(zhì)所含的正離子的電價(jià)數(shù)越高，其聚沉能力也越強(qiáng)。11混合等體積的濃度為的 KI溶液和濃度為的 AgNO3溶液，得到AgI的憎液溶膠。在這溶膠中分別加入濃度相同的 MgSO4， CaCl2， Na2SO4，它們聚沉能力大小的次序是 ( ) (A) (B) (C) (D) 答：(C)。這里AgNO3略過量，生成的AgI 膠核優(yōu)先吸附銀離子，使膠粒帶正電。所以，陰離子的價(jià)數(shù)越高，其聚沉能力就越強(qiáng)。MgSO4與Na2SO4雖然陰離子相同，但MgSO4中的陽離子是正二價(jià)的，比鈉離子的價(jià)數(shù)高，會減弱硫酸根的聚沉能力，所以Na2SO4的聚沉能力最強(qiáng)。12用滲透壓法測定大分子化合物的摩爾質(zhì)量，這樣測得的摩爾質(zhì)量屬于 ( )(A) 質(zhì)均摩爾質(zhì)量 (B) 數(shù)均摩爾質(zhì)量 (C) 均摩爾質(zhì)量 (D) 黏均摩爾質(zhì)量 答：(B)。滲透壓法利用的是稀溶液的依數(shù)性，所以測得的是數(shù)均摩爾質(zhì)量。13將大分子電解質(zhì)的水溶液用半透膜與純水隔開，大分子電解質(zhì)中的不能透過半透膜，其余的小離子和水分子可以。當(dāng)達(dá)到 Donnan 平衡時(shí)，膜外水的pH值將 ( ) (A) 大于 7 (B) 小于 7 (C) 等于 7 (D) 不能確定 答：(A