物理化學核心教程(第二版)沈文霞編科學出版社-課后習題詳解第十章

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，所以有動力穩(wěn)定性強、不能通過半透膜、擴散慢和對光的散射作用明顯等特點。（2）多相不均勻性。膠團結(jié)構(gòu)復雜，膠粒是大小不等的超微不均勻質(zhì)點，膠粒與介質(zhì)之間存在相界面。（3）熱力學不穩(wěn)定性。由于膠粒小、表面積大、表面能高，所以有自動聚結(jié)以降低表面能的趨勢。在制備溶膠時要加適量的穩(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)，保護膠粒不聚沉。2．有穩(wěn)定劑存在時膠粒優(yōu)先吸附哪種離子？答：制備溶膠時，一般是將略過量的某一反應物作為穩(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離子。例如，在制備溶膠時，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，利用同離子效應保護膠核不被溶解。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?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。通常在珍珠表面要覆蓋一層保護膜，保護水分不被蒸發(fā)，保護蛋白質(zhì)不因被氧化而發(fā)黃。4．當一束會聚光線通過憎液溶膠時，站在與入射光線垂直方向的同學，看到光柱的顏色是淡藍色；而站在與入射光180o方向的同學看到的是橙紅色，這是為什么？答：站在與入射光線垂直方向（即側(cè)面）的同學，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。所以，藍色、紫色等短波長的光容易被散射，其散射光主要呈淡藍色。而對著入射光看的同學，看到的是經(jīng)散射后的透射光。在白光中，波長較短的藍色、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，煙囪冒出的煙是黑色的，因為煙灰的粒子較大，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。當燃燒完全時，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。而短波長的藍光、紫光的散射作用強，所以散射光主要呈藍青色，所以看到的是青煙。實際上，看到的呈藍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，要比小灰粒的本身大好幾倍。6．為什么晴天的天空呈藍色？為什么日出、日落時的彩霞特別鮮艷？答：太陽光是由七色光組成的?？諝庵杏谢覍游⒘：托∷?，當陽光照射到地球上時，波長較短的藍光、紫光容易被空氣中的微粒散射，所以藍紫色的散射光較強，人們看到天空呈藍色，實際上看到的就是這種散射光。而在日出、日落時，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，其中波長較短的青色、藍色和紫色光，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．為什么表示危險的信號燈用紅色？為什么車輛在霧天行駛時，裝在車尾的霧燈一般采用黃色？答：因為紅色光的波長很長，不容易被散射，能傳得較遠，可以讓人在很遠的地方就能看到危險的信號。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)?，不可能傳得很遠，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，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14．在能見度很低的霧天飛機急于起飛，地勤人員搬來一個很大的高音喇叭，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。由清華大學席葆樹教授研制的大喇叭，輸出功率為20000聲瓦。喇叭長5m，直徑為2.86m。在霧天，這只喇叭朝飛機跑道上大吼一聲，可以開出500m到1000m的清亮大道。15．江河入?？跒槭裁磿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?？跁r，河道變寬，水的流速變慢，懸浮的泥沙沉積。另一個原因是江水中的泥沙微粒是帶負電的膠粒，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，使膠粒帶負電。而膠團是電中性的。2．將在熱水中水解，制成溶膠的反應如下：溶液中一部分還會發(fā)生如下的反應：，則溶膠的膠團結(jié)構(gòu)式為（）(A)(B)(C)(D)答：(B)。膠核優(yōu)先吸附，然后有部分進入吸附層，形成的膠粒如(A)所示，是帶正電的。而膠團是電中性的，所以膠團結(jié)構(gòu)式如(B)所示。3．溶膠的動力性質(zhì)是由于粒子的不規(guī)則運動而產(chǎn)生的，在下列各種現(xiàn)象中，不屬于溶膠動力性質(zhì)的是()(A)滲透壓 (B)擴散(C)沉降平衡 (D)電泳答：(D)由于溶膠粒子的不規(guī)則Brown運動，使粒子在分散介質(zhì)中可以擴散、與重力達沉降平衡，在半透膜兩邊產(chǎn)生滲透壓。而電泳屬于溶膠的電學性質(zhì)，不屬于溶膠的動力性質(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．日出和日落時太陽呈鮮紅或橙黃色的原因是()(A)藍光波長短，透射作用顯著(B)藍光波長短，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)。日出和日落時太陽光透過厚厚的大氣層時，散射作用顯著的短波長的光如藍光、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．在電泳實驗中，觀察到膠粒向陽極移動，表明()(A)膠粒帶正電(B)膠粒帶負電(C)電勢為正(D)介質(zhì)帶負電答：(B)。由于異性電荷相吸，膠粒總是向帶相反電荷的電極移動，所以向陽極移動的膠粒帶負電。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散層的分界處與本體溶液之間的電勢差(C)擴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的界面與本體溶液之間的電勢差答：(D)。Zeta電勢又稱為動電電勢，只有膠粒在移動時才能顯示出來，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．溶膠的電學性質(zhì)是由膠粒表面帶電而產(chǎn)生的，下列不屬于電學性質(zhì)的是()(A)布朗運動 (B)電泳(C)電滲 (D)沉降電勢答：(A)布朗運動屬于溶膠的動力性質(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)中聚沉能力最強的是()(A)NaCl(B)K3[Fe(CN)6](C)MgSO4(D)FeCl3答：(D)。有過量的KI存在時，AgI膠核優(yōu)先吸附碘離子，使膠粒帶負電。電解質(zhì)所含的正離子的電價數(shù)越高，其聚沉能力也越強。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①MgSO4，②CaCl2，③Na2SO4，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，陰離子的價數(shù)越高，其聚沉能力就越強。MgSO4與Na2SO4雖然陰離子相同，但MgSO4中的陽離子是正二價的，比鈉離子的價數(shù)高，會減弱硫酸根的聚沉能力，所以Na2SO4的聚沉能力最強。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)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。當達到Donnan平衡時，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)中的不能透過半透膜，而和可以。為了維持溶液的電中性，有出來，必有進去，使膜外水的pH值升高。14．對于水溶膠，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)負離子的價數(shù)越高，聚沉能力就越強，而聚沉值卻就越小。而雖然與負離子相同，但由于陽離子是兩價的，所以聚沉能力要略弱一點，聚沉值就要略大一點。15．對于的水溶膠，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)負的(C)不帶電(D)無法判斷答：(B)。因為的聚沉值最小，而的聚沉