高三化学第二章 胶体的性质及其应用人教版 知识精讲

高三化学高三化学第二章第二章 胶体的性质及其应用胶体的性质及其应用人教版人教版 【同步教育信息同步教育信息】 一. 本周教学内容： 第二章 胶体的性质及其应用 二. 重点、难点 1. 了解分散系的概念，比较三种分散系的特征 2. 理解胶体的性质及其应用 3. 了解胶体的分类和制取 三. 具体内容 （一）分散系 1. 分散系：一种或几种物质的微粒分散到另一种物质里形成的混合物。 2. 分散质：被分散的物质。 3. 分散剂：分散质分散在其中的物质。 乳浊液 悬浊液 浊液 胶气溶胶；液溶胶；固溶 粒子胶体：分子胶体 胶体 溶液 分散系 分散剂 分散质 （二）三种分散系中的分散质粒子的大小 请比较小结三种分散系的相关内容，自己试一试，完成下表的空缺部分，并思考胶体 的本质特征是什么？ 分散系类别溶液胶体浊液 微粒直径 分散质 微粒组成分子或离子分子集合体或高分子 巨大数目的分子集合 体 外观特征 稳定性 能否透过滤纸 能否透过半透膜 实例氨水、碘酒 肥皂水、蛋白质溶液、淀 粉溶液，AgI 胶体 石灰乳、牛奶 注意：注意：三种分散系的本质区别：分散质粒子的大小不同。 （三）胶体的分类 1. 根据分散质微粒组成的状况分类： 如：胶体胶粒是由许多等小分子聚集一起形成的微粒，其直径在 3 )(OHFe 3 )(OHFe 1nm100nm 之间，这样的胶体叫粒子胶体。 又如：淀粉属高分子化合物，其单个分子的直径在 1nm100nm 范围之内，这样的胶 体叫分子胶体。 2. 根据分散剂的状态划分： 如：烟、云、雾等的分散剂为气体，这样的胶体叫做气溶胶；AgI 溶胶、溶 3 )(OHFe 胶、溶胶，其分散剂为水，分散剂为液体的胶体叫做液溶胶；有色玻璃、烟水晶 3 )(OHAl 均以固体为分散剂，这样的胶体叫做固溶胶。 （四）胶体的制备 1. 物理方法 机械法：利用机械磨碎法将固体颗粒直接磨成胶粒的大小 溶解法：利用高分子化合物分散在合适的溶剂中形成胶体，如蛋白质溶于水，淀粉 溶于水、聚乙烯熔于某有机溶剂等。 2. 化学方法 水解促进法 思考：如何证明 FeCl3溶液通过上述方法已转变成胶体了？ 3 )(OHFe 反应式：FeCl3+3H2O（沸）= （胶体）+3HCl 3 )(OHFe 注意：注意：切勿将“胶体”两字省去，或打“” 复分解反应法 反应： KI+AgNO3=AgI（胶体）+KNO3 Na2SiO3+2HCl=H2SiO3（胶体）+2NaCl 思考：若上述两种反应物的量均为大量，则可观察到什么现象？如何表达对应的两个 反应方程式？ 提示： KI+AgNO3=AgI+KNO3（黄色） Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl（白色） （五）胶体的性质 1. 丁达尔效应在暗室中，让一束平行光通过一肉眼看来完全透明的溶液，从垂直于 光束的方向，可以观察到有一条光亮的“通路”，该现象称为“丁达尔效应”。丁达尔效 应是粒子对光散射作用的结果，是一种物理现象。丁达尔现象产生的原因，是因为胶体微 粒直径大小恰当，当光照射胶粒上时，胶粒将光从各个方面全部反射，胶粒即成一小光源 （这一现象叫光的散射），故可明显地看到由无数小光源形成的光亮“通路”。当光照在 比较大或小的颗粒或微粒上则无此现象，只发生反射或将光全部吸收的现象，而以溶液和 浊液无丁达尔现象，所以丁达尔效应常用于鉴别胶体和其他分散系。 2. 布朗运动在胶体中，由于质点在各个方向所受的力不能相互平衡而产生的无规则 的运动，称为布朗运动。是胶体稳定的原因之一。 3. 电泳在外加电场的作用下，胶体的微粒在分散剂里向阴极（或阳极）作定向移动 的现象。胶体具有稳定性的重要原因是同一种胶粒带有同种电荷，相互排斥，另外，胶粒 在分散力作用下作不停的无规则运动，使其受重力的影响有较大减弱，两者都使其不易聚 集，从而使胶体较稳定。 说明： （1）电泳现象表明胶粒带电荷，但胶体都是电中性的。 （2）在此要熟悉常见胶体的胶粒所带电性，便于判断和分析一些实际问题。 金属氢氧化物如、胶体 3 )(OHAl 3 )(OHFe带正电的胶粒 胶体 金属氧化物 非金属氧化物 金属硫化物 As2S3胶体 硅酸胶体 带负电的胶粒 胶体 土壤胶体 特殊：AgI 胶粒随着 AgNO3和 KI 相对量不同，而可带正电或负电。若 KI 过量，则 AgI 胶粒吸附较多 I而带负电；若 AgNO3过量，则因吸附较多 Ag+而带正电。当然，胶体 中胶粒带电的电荷种类可能与其他因素有关。 （3）同种胶体的胶粒带相同的电荷。 （4）固溶胶不发生电泳现象。凡是胶粒带电荷的液溶胶，通常都可发生电泳现象。气 溶胶在高压电的条件也能发生电泳现象。 胶体根据分散质微粒组成可分为粒子胶体（如胶体，AgI 胶体等）和分子胶 3 )(OHFe 体如淀粉溶液，蛋白质溶液（习惯仍称其溶液，其实分散质微粒直径已达胶体范围），只 有粒子胶体的胶粒带电荷，故可产生电泳现象。整个胶体仍呈电中性，所以在外电场作用 下作定向移动的是胶粒而非胶体。 4. 聚沉胶体分散系中，分散系微粒相互聚集而下沉的现象称为胶体的聚沉。能促使 溶胶聚沉的外因有加电解质（酸、碱及盐）、加热、溶胶浓度增大、加胶粒带相反电荷的 胶体等。有时胶体在凝聚时，会连同分散剂一道凝结成冻状物质，这种冻状物质叫凝胶。 胶体凝聚的方法： （1）加入电解质 原因：电解质电离出的阴、阳离子与胶粒所带的电荷发生电性中和，设胶粒向斥力 下降，胶粒相互结合，导致颗粒直径107m，从而沉降。 能力：离子电荷数，离子半径 阳离子使带负电荷胶粒的胶体凝聚的能力顺序为： Al3+Fe3+H+Mg2+Na+ 阴离子使带正电荷胶粒的胶体凝聚的能力顺序为： SO42NO3Cl 思考： 淀粉胶体加入少量电解质能否使其凝聚？（否！）有无电泳现象？（无！） 思考： 胶体中分别逐渐加入 HCl 溶液、MgCl2溶液，现象有何异同？为 3 )(OHFe 什么？（加入过量盐酸，使胶体凝聚成沉淀后又发生中和反应而溶解成 FeCl3溶 3 )(OHFe 液，而 MgCl2能使胶体凝聚而不能溶解） （2）加入带异性电荷胶粒的胶体 思考：将胶体和硅酸胶体混合有何现象？什么原因？ 3 )(OHFe （3）加热、光照或射线等 加热可加快胶粒运动速率，增大胶粒之间的碰撞机会。 如蛋白质溶液加热，较长时间光照都可使其凝聚甚至变性。 你知道豆腐的生产过程吗？为什么常常加入石膏？ 注意：注意：蛋白质变性凝聚（加热、加重金属盐等不属胶体意义上的凝聚，此变性过程为 化学过程。） （六）胶体的应用 胶体的知识在生活、生产和科研等方面有着重要用途，如常见的有： 1. 盐卤点豆腐 2. 肥皂的制取分离 3. 明矾、溶液净水 342 )(SOFe 4. FeCl3溶液用于伤口止血 5. 江河入海口形成的沙洲 6. 水泥硬化 7. 冶金厂大量烟尘用高压电除去 8. 土壤胶体中离子的吸附和交换过程，保肥作用 （七）胶体的提纯净化 利用渗析的方法，将胶体中的杂质离子或小分子除去。 1. 实验步骤 （1）把 10mL 淀粉胶体和 5mLNaCl 溶液的混合液体，加入用半透膜制成的袋内，将 此袋浸入蒸馏水中（如图）（半透膜可用鸡蛋壳膜、牛皮纸、胶棉薄膜、玻璃纸等制成， 它有非常细小的孔，只能允许较小的离子、分子透过）。 （2）2min 后，用两支试管各取烧杯中的液体 5mL，向其中一支试管里滴加少量 AgNO3溶液，向另一支试管里滴加少量碘水，观察现象。 2. 实验现象 可以看到在加入 AgNO3溶液的试管里出现了白色沉淀；在加入碘水的试管里并没有发 生变化。 3. 实验结论 Cl能透过半透膜，从半透膜袋中扩散到了蒸馏水中，淀粉不能透过半透膜，没有扩 散到蒸馏水中。胶体分散质的粒子比溶液分散质的粒子大。 4. 注意事项 （1）半透膜袋要经检验未破损，否则，淀粉粒子也会进入蒸馏水。 （2）不能用自来水代替蒸馏水，否则，实验结论不可靠。 （3）一般要在 2min 以后再作 Cl的检验，否则，Cl出来的太少，现象不明显。 说明：说明： 应用实验的原理和方法，可以除去胶体溶液中的离子或小分子杂质。为了提高除杂的 速度和提高除杂的程度，要定期更换蒸馏水。 应用渗析洁皿用流动水来精制胶体，若要检验半透膜袋有无损坏，则应取悬放过此袋 样品的烧杯中少量溶液，向其中加入大量 I2溶液，若变蓝，则可说明已损坏，淀粉胶体已 透过半透膜进入水中。 思考再进一步：能否用溴水代替碘水？何故？ 【典型例题典型例题】 例 1 下列溶液不具有丁达尔现象的是（ ） A. C17H35COONa 溶液 B. 珂罗酊 C. I2的 CCl4溶液 D. 蛋白质溶液 答案：答案：C 解析：解析：具有丁达尔现象是胶体的特征，故本题实际归属为分散系的类别判断，其中较 不熟悉的是珂罗酊成份，它是胶棉（硝酸纤维素酯）的乙醇乙醚溶液。由此从字面看 来，四种选项似乎都称溶液，但需注意：凡是高分子化合物形成的溶液由于分散质微粒大 小已达到胶体范围，故实际属胶体。C17H35COONa 虽然不是高分子化合物，但分散质微粒 也已达到胶体范围，所以工业上油脂经它化反应后加入大量 NaCl，发生盐析，从而达到分 离目的，I2属于小分子，其 CCl4溶液应名付其实。常见错误是学生往往“望文生意”，或 不抓住原理、规律而盲目猜测。 例 2 设计实验，用简便方法证明明矾溶于水发生的下列变化 （1）发生水解反应且水解是一个吸热过程_ （2）生成了胶体_ 3 )(OHAl （3）为什么可用代替明矾净水？ 342 )(SOFe 答案：答案：见解析 解析：解析：（1）根据明矾溶于水只有 Al3+发生水解，因其水解而使溶液显酸性，放可借用 指示剂（石蕊）或 pH 试纸来测定。另要证明其水解是一个吸热过程，只须加热一段时间， 比较加热前后溶液的酸性强弱。 （2）可利用丁达尔现象来检验有无胶体的生成。 （3）Fe3+同样有较大程度的水解，产生胶体，胶体一般具有较强的吸附能 3 )(OHFe 力。 例 3 有甲、乙、丙、丁四种液体,它们分别为胶体，硅酸胶体、As2S3胶体、 3 )(OHFe NaOH 溶液。现将有关实验现象记录如下： （1）电泳：甲液体的阳极周围颜色变浅，阴极周围颜色变深 （2）将一束光通过乙，无丁达尔现象 （3）将乙慢慢加入到丙液体中，光出现凝聚后液体变清，则甲：_乙： _ _ 丁：_ 答案：答案：甲：胶体 乙：NaOH 溶液 丙：H2SiO3液体 丁：A s2S3胶体 3 )(OHFe 解析：解析：本题涉及了胶体和溶液的区别、胶体的电泳和凝聚现象，常见胶体胶粒所带电 的电性、酸碱中和等知识，根据电泳现象可确定 A 为胶体，乙为 NaOH 溶液在 3 )(OHFe 其余的三种物质中，只有 NaOH 除作为电解质作用外还可与 H2SiO3胶体进一步反应，生成 Na2SiO3溶液，故丙为 H2SiO3液体，丁则为 A s2S3胶体。 例 4 某种胶体在电泳时，它的胶粒向阴极移动。在胶体中分别加入下列物质： 蔗糖溶 液； 硫酸镁溶液； 硅酸胶体； 氢氧化铁胶体不会发生凝聚的是（ ） A. B. C. D. 答案：答案：B 解析：解析：胶体的微粒是带电荷的，在电泳实验中胶体的微粒向阴极移动，说明该胶体的 微粒带正电荷。要使本胶体不产生凝聚，应加入非电解质溶液如蔗糖溶液，或者加入微粒 带正电荷的胶体如氢氧化铁胶体。应使学生掌握胶体的凝聚原因及条件。 例 5 某学生在做胶体凝聚实验时，用： 加硅酸胶体； 加 胶体； 3 )(OHFe 3 )(OHAl 加溶液； 加 As2S3胶体； 加蒸馏水等五种方法，其中能观察到凝聚现 342 )(SOAl 象的是（ ） A. B. C. D. 答案：答案：B 解析：解析：胶体粒子带正电荷，而硅酸胶体，As2S3胶体的胶粒带负电荷，因电 3 )(OHFe 性相反，可以发生电中和，发生凝聚，所以能使胶体凝聚。是 3 )(OHFe 342 )(SOAl 电解质也能使胶体凝聚。 3 )(OHFe 例 6 下列各项操作中，不发生“先沉淀后溶解”现象的为（ ） 向饱和 Na2CO3溶液中通入过量的 CO2， 向 Fe（OH）3胶体中逐滴滴入过量的 稀 H2SO4， 向 AgI 胶体中逐滴加入过量的稀盐酸， 向石灰水中通入过量的 CO2， 向硅酸钠溶液中逐滴加入过量的盐酸 A. B. C. D. 答案：答案：D 解析：解析： 饱和 Na2CO3中通过量 CO2，反应后生成 NaHCO3，因 NaHCO3溶解度较 Na2CO3 小，会生成沉淀，但 CO2过量时不溶解；中加入过量的稀 H2SO4，因 3 )(OHFe H2SO4为电解质，能使胶体凝聚而沉淀，当 H2SO4过量时，而溶解。 3 )(OHFe 342 )(SOFe 生成 AgI 沉淀不溶于盐酸； CO2与石灰水反应生成 CaCO3沉淀，CO2过量时可与 CaCO3反应使其溶解；向硅酸钠中加入盐酸后生成 H2SiO3沉淀不溶于盐酸。 例 7 已知氢氧化铁胶体的是氢氧化铁胶粒吸附多余 Fe3+生成的。现将氢氧化铁固体粉碎 使粒子直径在 1nm100nm 之间，并悬浮于水中，再向悬浊液中加入 或 适量。即 可制得胶体。（填两类不同物质） 3 )(OHFe 答案：答案：加含 Fe3+的盐溶液 加适量强酸溶液（加 H+） 解析：解析：首先了解胶体粒子的结构是：许多分子的集合体并在表面选择吸附 3 )(OHFe 许多 Fe3+。题中粒子，悬浮于水中但表面没有吸附，它是不能稳定存在的。 3 )(OHFe 3 Fe 故应向悬浮液中加入含 Fe3+溶液或加酸溶液使部分和酸反应生成 Fe3+。本题以制 3 )(OHFe 备胶体为例，考查胶体的结构与形成。 3 )(OHFe 【模拟试题模拟试题】 一. 选择题 1.在外加电场的作用下，胶体粒子移向阴极的原因是（ ） 3 )(OHFe A. Fe3+带正电荷 B. 带负电吸引阳离子 3 )(OHFe C. 胶体粒子吸附阳离子而带正电荷 3 )(OHFe D. 胶体吸附阴离子带负电荷 3 )(OHFe 2. 某浅黄色胶体作电泳实验时，阴极附近的颜色变浅。向该胶体加入下列物质，能发生 聚沉现象的是（ ） A.MgSO4 B. 胶体 C. CCl4 D. H2SiO3 胶体 3 )(OHFe 3. 某胶体遇盐卤（MgCl2）或石膏水易发生凝聚，而遇食盐水或 Na2SO4溶液不易发生凝 聚。下列有关说法中正确的是（ ） A. 胶粒直径约 1 nm100nm B. 遇 BaCl2溶液或，胶体可发生凝聚 3 )(OHFe C. 胶体胶粒带有正电荷 D. Na+使此胶体凝聚的效果不如 Ca2+，Mg2+ 4. 在水泥和冶金工厂常用高压电对气溶胶作用，除去大量烟尘，以减少对空气的污染。 这种做法应用的主要原理是（ ） A. 电泳 B. 渗析 C. 凝聚 D. 丁达尔现象 5. 下面做法或物质用途的叙述中错误的是（ ） A. 给误食用重金属盐的病人喝生牛奶以解毒 B. 硅藻土作吸附剂 C. 以无水酒精作外科消毒剂 D. 以代替明矾作净水剂 342 )(SOFe 6. 在任何条件下，运用电泳现象不能证实（ ） A. 胶体粒子带何种电荷 B. 电源的正、负极 C. 胶体粒子作布朗运动 D. 胶体，有丁达尔效应 7. 胶体粒子能作布朗运动的原因是： 水分子对胶粒的撞击； 胶体粒子有吸附能 力 胶粒带电； 胶体粒子质量小，所受重力小（ ） A. B. C. D. 8. 下列有关渗析的说法正确的是（ ） 该操作必须要有半透膜 该操作能分离胶体则反复几次 渗析是胶体的一个重要性质 A. B. C. D. 9. 不能用有关胶体的观点解释的现象是（ ） A. 在河流人海口处易形成三角洲 B. 0.01 molL-1 AgNO3溶液中滴入同浓度 NaI 溶液，看不到黄色沉淀 C. 在 NaF 溶液中滴入 AgNO3溶液看不到沉淀 D. 同一钢笔同时使用不同牌号的墨水易发生堵塞 10. 下列实验方法（指主要操作） ，错误的是（ ） A. 用过滤法分离 KMnO4受热分解的产物 B. 用升华法分离 NH4C1 与碘的混合物 C. 用渗析法分离淀粉与硫酸镁的混合物 D. 用分液法分离 C2H5Br 和 C2H5OH 的混合物 11. 已知土壤胶体带负电；在土壤里施用含氮量相等的下列肥料，肥效较差的是（ ） A. B. NH4HCO3 C. NH4NO3 D. NH4Cl 424) (SONH 12. 下列可用相同的方法除去混有杂质的是（ ） A. 淀粉溶液中混有少量 NaCl 杂质；蔗糖中混有少量 NaCl 杂质 B. 胶体中混有少量盐酸；淀粉溶液中混有少量 KI 3 )(OHFe C. Na2CO3中混有少量 NaHCO3；NaHCO3中混少量 Na2CO3 D. 铁粉中混有少量硫粉；碘中混有少量 NaCl 13. 如图装置，U 型管中盛有胶体，以两个碳棒为电极进行电解，一段时间后， 3 )(OHFe 下列叙述正确的是（ ） A. x 是阳极，y 是阴极 B. x 极附近颜色变深，y 极近颜色变浅 C. x 是阴极，y 极附近颜色加深 D. y 是阴极，x 极附近颜色加深 14. 粘土胶体溶液中，粘土粒子带负电，为了使粘土粒子凝聚，下列物质中用量最少但 最有效的电解质是（ ） A. Na3PO4 B. C.BaCl2 D. K2SO4 342 )(SOAl 15. 下列各组物质可用渗析法分离的是（ ） A. NaCl 和水 B. 胶体和 NaCl 3 )(OHFe C. CCl4和水 D. NH4Cl 和 NaCl 固体混合物 16. 现有甲、乙、丙、丁和胶体溶液，按甲和丙、乙和丁、丙和丁、乙和 3 )(OHFe 胶体两两混合，均出现胶体凝聚。则胶体粒子带负电荷有胶体溶液是（ ） 3 )(OHFe A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁 二. 填空题 17. 向胶体中逐滴加入盐酸至过量，出现的现象是_原因是 3 )(OHFe _。 l8. 有甲、