物理化学第十一章.pdf

物理化学第十一章胶体化学第页 1 第十一章 胶体化学 一、选择题一、选择题 1.溶胶与大分子溶液的相同点是：()(A)是热力学稳定体系 (B)是热力学不稳定体系(C)是动力学稳定体系 (D)是动力学不稳定体系 2.为直接获得个别的胶体粒子的大小和形状，必须借助于：()(A)普通显微镜 (B)丁铎尔效应 (C)电子显微镜 (D)超显微镜 3.在分析化学上，有两种利用光学性质测定胶体溶液浓度的仪器，一是比色计，另一个是比浊计，分别观察的是胶体溶液的：()(A)透射光；折射光 (B)散射光；透射光 (C)透射光；反射光 (D)透射光；散射光 4.在电泳实验中，观察到分散相向阳极移动，表明:()(A)胶粒带正电 (B)胶粒带负电(C)电动电位相对于溶液本体为正 (D)Stern 面处电位相对溶液本体为正 5.将橡胶电镀到金属制品上，应用的原理是：()(A)电解 (B)电泳 (C)电渗 (D)沉降电势 6.在稀的砷酸溶液中，通入H2S 以制备硫化砷溶胶(As2S3)，该溶胶的稳定剂是H2S，则其胶团结构式是：()(A)(As2S3)mnH+,(n-x)HS-x-xHS-(B)(As2S3)mnHS-,(n-x)H+x-xH+(C)(As2S3)mnH+,(n-x)S2-x-xS2-(D)(As2S3)mnS2-,(2n-x)H+x-xH+7.根据沉降平衡的概念可导出悬浮在液体或气体介质中的固体粒子按高度分布的定量关系式高度分布定律，以下的说法违反高度分布定律的是 ()(A)粒子质量越大,其平衡浓度随高度的变化越大 (B)粒子体积越大,其平衡浓度随高度的变化越大 (C)粒子的浓度降低一半的高度越大,粒子沉降的趋势越大 (D)高度差越大,粒子浓度的变化越大 8.起始浓度分别为 c1和 c2的大分子电解质刚果红 Na R与 KCl 溶液分布在半透膜两边，其膜平衡条件是：()(A)Na+内 Cl-内 Na+外 Cl-外 (B)K+内 Cl-内 K+外 Cl-外(C)K+内 Na+内 K+外 Na+外 (D)K+内/K+外 Na+内/Na+外 Cl-内/Cl-外 9.关于电泳现象的各种阐述中正确的是 ()(A)电泳和电解没有本质区别 (B)外加电解质对电泳的影响很小 (C)胶粒的电泳速度与普通离子的电迁移速度差别很大 (D)两性电解质的电泳速度与pH值无关 物理化学第十一章胶体化学第页 2 10.悬浮于液体介质中的固体微粒在外界作用下急速与介质分离时,在液体表面层和底层之间产生电势差的现象叫：（）(A)电泳 (B)电渗 (C)流动电势 (D)沉降电势 11.下列各电解质对某溶胶的聚沉值分别为：KNO3=50，KAc=110，MgSO4=0.81，Al(NO3)3=0.095 moldm-3，该胶粒的带电情况是：()(A)带负电 (B)带正电 (C)不带电 (D)不能确定 12.对于有过量的 KI 存在的 AgI 溶胶，下列电解质中聚沉能力最强者是：()(A)NaCl (B)K3Fe(CN)6 (C)MgSO4 (D)FeCl3 13.由 0.01 dm3 0.05 molkg-1 的 KCl 和 0.1 dm3 0.002 molkg-1 的 AgNO3溶液混合生成 AgCl 溶胶，为使其聚沉，所用下列电解质的聚沉值由小到大的顺序为：()(A)AlCl3 ZnSO4 KCl (B)KCl ZnSO4 AlCl3(C)ZnSO4 KCl AlCl3 (D)KCl AlCl3 ZnSO4 14.Donnan平衡可以基本上消除,其主要方法是 （）(A)降低小离子的浓度 (B)降低大离子的浓度 (C)在无大分子的溶液一侧,加入过量中性盐 (D)升高温度,降低粘度 15.溶胶有三个最基本的特性，下列哪点不在其中？（）(A)高度分散性 (B)热力学稳定性 (C)多相性 (D)热力学不稳定性 16.在实际中,为了研究方便,常将分散系统按粒子大小分类,胶体粒子的大小范围是：（）(A)直径为100nm10000nm (B)直径10000nm (C)直径100nm (D)直径为1nm100nm 17.溶胶系统最基本的特征是：（）(A)微多相,热力学不稳定 (B)均相,热力学稳定 (C)光散射现象明显,渗透压小 (D)光散射现象弱,扩散极慢 18.溶胶与高分子溶液的主要区别在于：（）(A)粒子大小不同 (B)渗透压不同 (C)丁达尔效应的强弱不同 (D)相状态和热力学稳定性不同 19.溶胶一般都有明显的丁达尔效应,这种现象产生的原因是：（）(A)分散相粒子对光强烈吸收 (B)分散相粒子对光强烈反射 (C)分散相粒子对光产生散射 (D)分散相粒子对光产生折射 20.区别溶胶与真溶液和悬浮液最简单而灵敏的方法是：（）(A)乳光计测定粒子浓度 (B)超显微镜测定粒子大小 (C)观察丁达尔效应 (D)测定电势 物理化学第十一章胶体化学第页 3 21.电动现象产生的基本原因是：（）(A)外电场或外压力的作用(B)电解质离子的作用 (C)分散相粒子或多孔固体的比表面能高 (D)固体粒子或多孔固体表面与液相界面间存在扩散双电层结构 22.下面的说法与DLVO理论不符的是：（）(A)胶粒间的引力本质上是所有分子的范德华引力的总和 (B)胶粒间的斥力本质上是双电层的电性斥力 (C)每个胶粒周围都有离子氛,离子氛重叠区越大,胶粒越不稳定 (D)溶胶是否稳定决定于胶粒间吸引作用与排斥作用的总效应 23.高分子溶液和普通小分子非电解质溶液的主要区别是高分子溶液的：（）(A)渗透压大 (B)丁达尔效应显著 (C)粘度大,不能透过半透膜 (D)不能自动溶解 24.Donnan平衡产生的本质原因是：（）(A)溶剂分子比大离子小得多,能很快在膜两边均匀分布 (B)溶液粘度大,大离子迁移速度快 (C)小离子浓度大,影响大离子通过半透膜 (D)大离子不能透过半透膜且因静电作用使小离子在膜两边浓度不同 25.关于乳化作用和乳化液,下面的阐述中正确的是：（）对于指定的油和水,只能形成一种乳状液 乳化液的类型与油与水的相对数量密切相关 (C)乳状液是热力学不稳定系统 (D)固体粉末作乳化剂时,若水对它的润湿能力强,则形成O/W型乳化液 26.江、河水中含的泥沙悬浮物在出海口附近都会沉淀下来，原因有多种，其中与胶体化学有关的是：（）(A)盐析作用 (B)电解质聚沉作用 (C)溶胶互沉作用 (D)破乳作用 27.关于胶粒的稳定性,下面的说法中正确的是：（）(A)溶胶中电解质越少,溶胶越稳定 (B)胶粒的布朗运动越激烈,溶胶越稳定 (C)胶团中扩散层里反号离子越多,溶胶越稳定 (D)胶粒的表面吉布斯能越大,溶胶越稳定 28.用油脂制作的洗衣肥皂属：（）(A)阳离子型表面活性剂 (B)阴离子型表面活性剂 (C)两性型表面活性剂 (D)非离子型表面活性剂 29.破坏O/W型乳状液时,不能使用：（）(A)钙肥皂 (B)镁肥皂 (C)钾肥皂 (D)铝肥皂 物理化学第十一章胶体化学第页 4 二、填空题二、填空题 1.用 NH4VO3和浓 HCl 作用，可制得稳定的 V2O5溶胶，其胶团结构是：。2.在 Al(OH)3溶胶中加入KCl，其最终浓度为 0.080 moldm-3时恰能聚沉。若加入K2C2O4,其最终浓度为 0.004 moldm-3时也恰能聚沉，Al(OH)3溶胶所带电荷为：_。3.对带正电的溶胶，NaCl 比 AlCl3的聚沉能力 。对带负电的溶胶，Na2SO4比 NaCl 的聚沉能力 。4.0.01 dm3某溶胶，在外电场作用下向正极移动，加入 0.02 dm3 0.01 moldm-3 NaNO3水溶液时，溶胶发生聚沉。则大约需加 _ dm3 0.01 moldm-3 Mg(NO3)2 水溶液就可使溶胶聚沉。三、计算题三、计算题 1.计算 25时，沉降系数为 1.010-12 s，扩散系数为 4.010-11 m2s-1 的某蛋白质的摩尔质量。介质的密度为 1020 kgm-3，蛋白质的密度为 1300 kgm-3。2.已知组成蛋白质的卵白朊的热变作用为一级反应，其活化能约为 85kJmol-1，在与海平面同高度处的沸水中，煮熟一个鸡蛋需要 10min。试求在海拔 2213m的高山顶上的沸水中煮熟一个鸡蛋需要多长时间？假设空气的体积组成为 80%N2和 20%O2，空气按高度分布服从p=p0e-Mgh/RT。气体从海平面到山顶都保持 293.2K。水的正常汽化热为 2278Jg-1。解：设空气为理想气体，其体积分数即为摩尔分数。所以空气的摩尔质量为()31310.8 280.2 321028.8 10mixBBBMy Mkgmolkgmol=+3028.8 109.8 221ln0.25628.314 293.2pMghpRT=设山顶上水的沸点为 T，根据双克方程和阿仑尼乌斯方程，有 0011lnvapmHppRTT=0011lnaEkkRTT=两式相除得 000.2562 85lnln0.33192.278 28.8avapmEkpkHp=对不同温度下的同一反应其反应速率常数和时间的关系总有：000.7176tkkt=所以在山顶上煮熟一个鸡蛋需要时间为 01014min0.71760.7176tt=四、问答题四、问答题 物理化学第十一章胶体化学第页 5 1.有稳定剂存在时胶粒优先吸附哪种离子？2.憎液溶胶有哪些特征？3.下列的物质体系：空气、烟、雾、牛奶、白酒、人造沸石、油漆、粉尘各属于哪种类型的分散体系，并指出其中的分散相和分散介质。4.判断下列各题说法是否正确，并将错误的说法改正过来。(1)胶体在热力学和动力学上都是稳定的体系。(2)能产生丁铎尔现象的分散体系是溶胶。(3)电泳实验中观察到胶粒向阳极移动，则胶粒带正电。(4)通过超显微镜可以看到胶体粒子的形状和大小。(5)将过量电解质刚从 AgI 溶胶中分离出来的操作叫电渗。(6)DLO 理论认为胶体稳定的因素只决定于胶粒所带电荷的多少(7)同号离子对溶胶的聚沉起主要作用。(8)(电势的绝对值总是大于热力学电势甲，的绝对值，(9)加入电解质可以使胶体稳定，也可以使胶体聚沉，二者足矛盾的。(10)加入电解质可以使(电势反号，这是因为反离子进入了扩散层。5.解释下列各现象：(1)为什么晴朗的天空呈蓝色，而晚霞呈红色?(2)江河人海处为什么易形成三角洲?(3)做豆腐时“点浆”的原理是什么?(4)不同型号的钢笔水混用时为什么常产生沉淀。(5)明矾净水的原理是什么?6.简要回答下列各问题：(1）丁铎尔现象的实质及产生条件各是什么?(2)什么是电势?它与热力学电势有什么区别?(3)为什么电势的数值可以衡量溶胶的稳定性。(4)溶胶在热力学上是不稳定的体系，为什么能长期稳定存在。(5)溶胶的电动现象说明什么问题。(6)采取哪些方法能使溶胶发生聚沉。(7)在新生成的FeOH)3，沉淀中加入少量FeCl3会产生什么现象?若再加入硫酸盐又会怎样?为什么?物理化学第十一章胶体化学第页 6 答案答案：一、选择题：一、选择题：1、C；2、D；3、D；4、B；5、B；6、；7、C；8、B 9、A 10、D；11、A；12、D；13、A；14、C；15、B；16、D；17、A；18、D；19、C；20、C；21、D；22、C；23、C；24、D；25、D；26、B；27、C；28、B；29、C，钾肥皂易形成 OW 型乳状液，故不能用其来破乳。二、填空题：二、填空题：三、计算题：三、计算题：1.计算 25时，沉降系数为 1.010-12 s，扩散系数为 4.010-11 m2s-1 的某蛋白质的摩尔质量。介质的密度为 1020 kgm-3，蛋白质的密度为 1300 kgm-3。2.已知组成蛋白质的卵白朊的热变作用为一级反应，其活化能约为 85kJmol-1，在与海平面同高度处的沸水中，煮熟一个鸡蛋需要 10min。试求在海拔 2213m的高山顶上的沸水中煮熟一个鸡蛋需要多长时间？假设空气的体积组成为 80%N2和 20%O2，空气按高度分布服从p=p0e-Mgh/RT。气体从海平面到山顶都保持 293.2K。水的正常汽化热为 2278Jg-1。解：设空气为理想气体，其体积分数即为摩尔分数。所以空气的摩尔质量为()31310.8 280.2 321028.8 10mixBBBMy Mkgmolkgmol=+=3028.8 109.8 221ln0.25628.314 293.2pMghpRT=设山顶上水的沸点为 T，根据双克方程和阿仑尼乌斯方程，有 0011lnvapmHppRTT=0011lnaEkkRTT=两式相除得 000.2562 85lnln0.33192.278 28.8avapmEkpkHp=对不同温度下的同一反应其反应速率常数和时间的关系总有：000.7176tkkt=所以在山顶上煮熟一个鸡蛋需要时间为 01014min0.71760.7176tt=四、问答题四、问答题 1.有稳定剂存在时胶粒优先吸附哪种离子？答：稳定剂一般是略过量的某一反应物，胶核为了使自己不被溶解，首先吸附与胶核中相同的那个离子。例如，制备AgI溶胶时，若KI略过量，胶核优先吸附I-离子，若AgNO3过量，则优先吸附Ag离子，利用同离子效应保护胶核不被溶解。若稳定剂是另外的电解质，胶核优先吸附的是使自己不被溶解的离子或转变成溶解度更小的沉淀的离子，一般优先吸附水化作用较弱的阴离子，所以自然界的天然胶粒如泥沙，豆浆，橡胶等都带负电。2.憎液溶胶有哪些特征？物理化学第十一章胶体化学第页 7 答：(1)特有的分散程度；(2)不均匀多相性；(3)热力学不稳定性 憎液溶胶的基本特征可归纳为三点：(1)特有的分散程度。因为胶粒的大小一般在1100nm之间，所以有动力稳定性强，散射作用明显，不能通过半透膜，渗透压低等特点。(2)不均匀多相性。从溶液到溶胶是从均相到多相的过程，胶团结构复杂，是一个具有相界面的超微不均匀质点。(3)热力学不稳定性。由于胶粒小，表面积大，表面能高，所以有自动吸附相同的离子，由于带电的溶剂化层存在可保护胶粒不聚沉。3.下列的物质体系：空气、烟、雾、牛奶、白酒、人造沸石、油漆、粉尘各属于哪种类型的分散体系，并指出其中的分散相和分散介质。答：纯净的空气是气体混合物，属于分子分散体系。烟是固体粒子悬浮在空气中所形成的分散体系，属于气溶胶(如果固体的线度在 10-910-7m之间)，即分散相是固体，分散介质是气体。雾是液滴悬浮在空气中所形成的分散体系，属于气溶胶，分散相是液体，分散介质是气体。牛奶属于乳状液，从粒子的大小看，应属于粗分散体系，分散相和分散介质都是液体。白酒是液体混合物，属于分子分散体系。人造沸石是气体分散在固体中所形成的分散体系，属于固溶胶，分散相是气体，分散介质是固体。油漆是固体粒子分散在油中所形成的分散体系，属于液溶胶，分散相是固体，分散介质是液体。粉尘是固体粉末悬浮于空气中所形成的分散体系，从粒子的大小看，应属于粗分散体系。4.判断下列各题说法是否正确，并将错误的说法改正过来。(1)胶体在热力学和动力学上都是稳定的体系。(2)能产生丁铎尔现象的分散体系是溶胶。(3)电泳实验中观察到胶粒向阳极移动，则胶粒带正电。(4)通过超显微镜可以看到胶体粒子的形状和大小。(5)将过量电解质刚从 AgI 溶胶中分离出来的操作叫电渗。(6)DLO 理论认为胶体稳定的因素只决定于胶粒所带电荷的多少(7)同号离子对溶胶的聚沉起主要作用。(8)(电势的绝对值总是大于热力学电势甲，的绝对值，(9)加入电解质可以使胶体稳定，也可以使胶体聚沉，二者足矛盾的。(10)加入电解质可以使(电势反号，这是因为反离子进入了扩散层。答：(1)X 大分子溶液是热力学稳定体系，溶胶是热力学不稳定体系。(2)X 大分子溶液也能产生丁铎尔现象，只是程度较弱而已，(3)X 胶粒带负电，分散介质带正电。(4)X 只能看到一个个的亮点，不能看清粒子的大小和形状。(5)X 这种操作叫渗析。(6)X DLVO 理论认为胶体稳定的因素是范德华引力势能和双电层重叠的斥力势能。(7)X 反离子对溶胶的聚沉起主要作用。(8)X (电势的绝对值可以大于或小于热力学电势 9()的绝对值。(9)X 加入少量电解质可以使胶体稳定，加人过墩电解质则使胶体聚 沉。(10)X 这是因为反离子进入了紧密层。5.解释下列各现象：物理化学第十一章胶体化学第页 8 (1)为什么晴朗的天空呈蓝色，而晚霞呈红色?(2)江河人海处为什么易形成三角洲?(3)做豆腐时“点浆”的原理是什么?(4)不同型号的钢笔水混用时为什么常产生沉淀。(5)明矾净水的原理是什么?答：(1)分散在大气层中的烟、雾和灰尘等粒子构成了胶体分散体系，即气溶胶。当白光(各种波长)照射到大气层时，要发生散射现象，根据瑞利散射公式可知，散射光的强度与入射光的波长的四次方成反比，所以当白光照射无色胶体时，其散射光呈紫色，而透射光呈橙红色(此现象称为乳光现象)。对地球上的观察者，黑暗的宇宙空间背景正好使散射效应更强，而晚霞出现时在地平线上所看到的天空橙红色乃是天空在透射光中的色彩。(2)江河中含有大量的带负电的 SiO溶胶，而海水中含有大量的电解质(如 NaCI 等)，与河水相遇时，使其中的胶粒聚沉，聚沉物逐渐累积便形成了三角洲。(3)豆腐浆是蛋白质的负电胶体，即是大分子溶液，所谓“点浆”是向豆腐浆中加入MgCl2，CaSO4等电解质(俗称卤水)，其中的Mg2+、Ca2+等阳离子使蛋白质发生盐析作用。(4)钢笔水属于胶体分散体系(液溶胶)，不同型号的钢笔水由于生产时所使用的原料及制法不同，因而带有不同符号的电荷，带不同符号电荷的溶胶混合时，会发生聚沉。(5)在水中有许多带负电的胶体污物(主要是SiO溶胶)及固体杂质等，加入的明矾KAl(SO4)212H20在水中可以水解为带正电的Al(OH)3，胶体，正负电性胶体相互中和，即发生聚沉，聚沉时所产生的絮状物又可能带下一些固体杂质。6.简要回答下列各问题：(1）丁铎尔现象的实质及产生条件各是什么?(2)什么是电势?它与热力学电势有什么区别?(3)为什么电势的数值可以衡量溶胶的稳定性。(4)溶胶在热力学上是不稳定的体系，为什么能长期稳定存在。(5)溶胶的电动现象说明什么问题。(6)采取哪些方法能使溶胶发生聚沉。(7)在新生成的Fe(OH)3，沉淀中加入少量FeCl3会产生什么现象?若再加入硫酸盐又会怎样?为什么?答：(1)丁铎尔现象的实质是分散相粒子对光的散射作用。只有当入射光波长大于分散相粒子的尺寸时才会发生丁铎尔现象。(2)(电势是滑动面与溶液本体之间的电势差，而热力学电势是固体表面与溶液本体的电势差。电解质的加入对(电势影响较大，而对热力学电势影响较小。(3)溶胶能稳定存在的最重要的原因是胶粒之间存在着静电排斥力，从而阻止了胶粒的聚沉，(电势越大，静电排斥力越大，所以，C 电势的数值可以衡量溶胶的稳定性。(4)溶胶稳定主要有以下三个方面：首先胶粒带电，胶粒之间的静电排斥力阻止了胶粒聚沉。其次，胶粒因布朗运动而克服重力的作用，阻止了胶粒的沉降。最后因分散相粒子周围离子的溶剂化而形成了具有一定弹性的溶剂化外壳进一步增加了溶胶的稳定。(5)溶胶的电动现象说明分散相和分散介质两者带有相反符号的电荷。(6)可以采用以下几种方法：第一，加人高价反离子的电解质；第二，带不同电性胶体相互混合；第三，加入少量的高分子化合物；第四，采取加热或辐射光照等方法。(7)加入少量FeCl3，则沉淀溶解，生成Fe(OH)3溶胶，若再加入硫酸盐溶液，反离子进入扩散层，使 电势降低，胶粒之间静电斥力下降，导致胶粒相互靠近而聚沉。