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

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1－100nm之間，所以有動(dòng)力穩(wěn)定性強(qiáng)、不能通過(guò)半透膜、擴(kuò)散慢和對(duì)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(shì)。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(huì)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(guò)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(guò)量的KI作為穩(wěn)定劑，則膠核優(yōu)先吸附離子，若用略過(guò)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(zhǎng)期收藏在干燥箱內(nèi)，為什么會(huì)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(zhǎng)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(huì)聚光線通過(guò)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(zhǎng)越短，其散射光就越強(qiáng)。所以，藍(lán)色、紫色等短波長(zhǎng)的光容易被散射，其散射光主要呈淡藍(lán)色。而對(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)較長(zhǎng)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(duì)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(lái)的光，這種大的煙灰粒子在空氣中會(huì)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(zhǎng)，對(duì)入射光主要發(fā)生散射作用。而短波長(zhǎng)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(yáng)光是由七色光組成的?？諝庵杏谢覍游⒘：托∷危?dāng)陽(yáng)光照射到地球上時(shí)，波長(zhǎng)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(yáng)接近地平線，陽(yáng)光要穿過(guò)厚厚的大氣層才能被人們看到，在陽(yáng)光穿越空氣層時(shí)，其中波長(zhǎng)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(zhǎng)較長(zhǎng)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(hào)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(zhǎng)很長(zhǎng)，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(hào)。在霧天，白光中有一部分短波長(zhǎng)的光會(huì)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(hào)混淆。而黃色光的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，不容易被散射，所以用黃色燈來(lái)做霧燈比較合適。霧14．在能見度很低的霧天飛機(jī)急于起飛，地勤人員搬來(lái)一個(gè)很大的高音喇叭，喇叭一開，很長(zhǎng)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(huì)氣化，所以在音波作用的較近的范圍內(nèi)，霧會(huì)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20000聲瓦。喇叭長(zhǎng)5m，直徑為2.86m。在霧天，這只喇叭朝飛機(jī)跑道上大吼一聲，可以開出500m到1000m的清亮大道。15．江河入?？跒槭裁磿?huì)形成三角洲？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?？跁r(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(huì)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(guò)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(jí)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(huì)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)。4．Tyndall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(zhǎng)，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(yáng)呈鮮紅或橙黃色的原因是()(A)藍(lán)光波長(zhǎng)短，透射作用顯著(B)藍(lán)光波長(zhǎng)短，折射作用顯著(C)紅、黃光波長(zhǎng)長(zhǎng)，透射作用顯著(D)紅、黃光波長(zhǎng)長(zhǎng)，散射作用顯著答：(C)。日出和日落時(shí)太陽(yáng)光透過(guò)厚厚的大氣層時(shí)，散射作用顯著的短波長(zhǎng)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(zhǎng)波長(zhǎng)的光，如紅光、黃光等。6．在電泳實(shí)驗(yàn)中，觀察到膠粒向陽(yáng)極移動(dòng)，表明()(A)膠粒帶正電(B)膠粒帶負(fù)電(C)電勢(shì)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(yáng)極移動(dòng)的膠粒帶負(fù)電。7．膠體粒子的（Zeta）電勢(shì)是指()(A)膠粒固體表面與本體溶液之間的電勢(shì)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(shì)差(C)擴(kuò)散層與本體溶液之間的電勢(shì)差(D)固體與溶液之間可以相對(duì)移動(dòng)的界面與本體溶液之間的電勢(shì)差答：(D)。Zeta電勢(shì)又稱為動(dòng)電電勢(shì)，只有膠粒在移動(dòng)時(shí)才能顯示出來(lái)，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(shì)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(shì)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(guò)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(huì)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(duì)于有略過(guò)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)K3[Fe(CN)6](C)MgSO4(D)FeCl3答：(D)。有過(guò)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①M(fèi)gSO4，②CaCl2，③Na2SO4，它們聚沉能力大小的次序是()(A)①＞②＞③(B)②＞①＞③(C)③＞①＞②(D)③＞②＞①答：(C)。這里AgNO3略過(guò)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(yáng)離子是正二價(jià)的，比鈉離子的價(jià)數(shù)高，會(huì)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(cè)定大分子化合物的摩爾質(zhì)量，這樣測(cè)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)Ｚ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(cè)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(guò)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)。大分子電解質(zhì)中的不能透過(guò)半透膜，而和可以。為了維持溶液的電中性，有出來(lái)，必有進(jìn)去，使膜外水的pH值升高。14．對(duì)于水溶膠，的聚沉值為，的聚沉值為，若用將其聚沉，其聚沉值約為（）(A)(B)(C)(D)略大于答：(D)。從兩者的聚沉值看出溶膠帶正電，所以外加電解質(zhì)負(fù)離子的價(jià)數(shù)越高，聚沉能力就越強(qiáng)，而聚沉值卻就越小。而雖然與負(fù)離子相同，但由于陽(yáng)離子是兩價(jià)的，所以聚沉能力要略弱一點(diǎn)，聚沉值就要略大一點(diǎn)。15．對(duì)于的水溶膠，如下三種電解質(zhì)，和的聚沉值分別為，和，則溶膠的膠粒所帶的電荷是（）(A)正的(B)負(fù)的(C)不帶電(D)無(wú)法判斷答：(B)。因?yàn)榈木鄢林底钚?，而的聚?/p>