胶体基本知识及题目练习册

胶体基本知识及题目练习册一、胶体的基本概念与特性1.1胶体的定义与分散系分类物质的分散状态是自然界乃至实验室中普遍存在的现象。我们通常将一种或几种物质分散在另一种物质中所形成的体系称为分散系。被分散的物质称作分散质，而容纳分散质的物质则为分散剂。根据分散质粒子直径的大小，分散系可大致分为三类：当分散质粒子直径小于1nm时，称为溶液；若直径大于100nm，则形成浊液；而介于1nm到100nm之间的分散质粒子所构成的分散系，便是我们要重点探讨的胶体。胶体体系的独特性，正是源于其分散质粒子的这种特定尺度，它决定了胶体既不同于溶液的均一稳定，也有别于浊液的不稳定和易沉降。1.2胶体的重要性质胶体体系之所以在自然界和工业生产中占据重要地位，与其独特的性质密不可分。首先是丁达尔效应。当一束光线透过胶体时，从侧面可以观察到一条光亮的“通路”，这便是丁达尔效应。这一现象源于胶体粒子对光的散射作用，溶液中的溶质粒子因直径过小，对光的散射极弱，而浊液粒子则易发生光的反射或吸收，均无法产生明显的丁达尔效应。因此，丁达尔效应常被用作区分胶体与溶液的简便方法。其次是布朗运动。在显微镜下观察胶体，可以看到胶体粒子在不停地做无规则运动，这种现象称为布朗运动。它是由于胶体粒子受到分散剂分子无规则撞击的不平衡而引起的，这一运动是胶体保持稳定性的原因之一，使得胶体粒子不易沉降。再者是电泳现象。在电场作用下，胶体粒子会向某一电极方向移动，这种现象称为电泳。电泳现象表明胶体粒子带有电荷。一般而言，金属氢氧化物、金属氧化物的胶体粒子带正电荷，非金属氧化物、金属硫化物的胶体粒子带负电荷。胶体粒子带电的原因主要是其表面吸附了溶液中的某些离子，或是自身发生了电离。最后，胶体还具有介稳性。相较于浊液，胶体具有一定的稳定性，粒子不易聚集成较大颗粒而沉降；但这种稳定性是相对的，在一定条件下，胶体粒子仍可能发生聚集而沉降，即发生聚沉。1.3胶体的稳定性与聚沉胶体的稳定性是其广泛应用的基础。这种稳定性主要由以下因素维系：胶体粒子带电是重要因素，同种电荷的斥力阻止了粒子的靠近；胶体粒子表面的水化膜（对于aqueouscolloid而言）也起到了保护作用，阻碍了粒子的直接接触；此外，布朗运动也使得粒子不易沉降。当这些稳定因素被削弱或破坏时，胶体粒子便会相互聚集，形成较大颗粒而沉降，这个过程称为聚沉。常见的聚沉方法有：加入电解质，电解质电离出的离子会中和胶体粒子所带的电荷；加入带相反电荷的胶体，异种电荷相互吸引，促进聚集；加热也能使胶体聚沉，因为加热增强了胶体粒子的运动，使其更容易克服电荷斥力而碰撞聚集。1.4胶体的制备与应用制备胶体的方法主要有两类：分散法是将大块物质分散成胶体粒子大小，如研磨法、超声波分散法等；凝聚法是使小分子或离子聚集成胶体粒子，如通过化学反应控制条件（如浓度、温度、pH等）使产物析出时形成胶体，著名的Fe(OH)₃胶体的制备便是采用煮沸FeCl₃溶液的方法。胶体在自然界和生产生活中有着极为广泛的应用。例如，土壤胶体对养分的吸附与释放关乎植物生长；明矾净水利用了Al(OH)₃胶体的吸附作用；工业上利用电泳分离提纯蛋白质；医学上的某些药物也制成胶体形式以提高药效；涂料、油墨、橡胶等工业的生产过程也与胶体的性质密切相关。二、题目练习册2.1选择题1.下列分散系中，能产生丁达尔效应的是（）A.硫酸铜溶液B.泥水C.淀粉溶液D.蔗糖溶液2.胶体区别于其他分散系的本质特征是（）A.能发生丁达尔效应B.分散质粒子直径在1-100nm之间C.胶体粒子不能透过半透膜D.胶体粒子带有电荷3.关于胶体的叙述，不正确的是（）A.布朗运动是胶体粒子特有的运动方式B.胶体粒子带电，但胶体整体呈电中性C.胶体具有介稳性D.胶体粒子不能透过滤纸4.下列现象与胶体的性质无关的是（）A.清晨，阳光穿过茂密的树林产生的光柱B.向豆浆中加入石膏制得豆腐C.向FeCl₃溶液中滴加NaOH溶液产生红褐色沉淀D.河流入海口处易形成沙洲2.2填空题1.实验室制备Fe(OH)₃胶体的方法是向沸水中逐滴加入饱和FeCl₃溶液，继续煮沸至溶液呈______色，停止加热。反应的化学方程式可表示为______。2.胶体粒子由于______或______而带有电荷，在电场作用下会发生______现象。3.使胶体聚沉的常用方法有______、______和______。2.3简答题1.简述丁达尔效应产生的原因，并说明其有何实际应用。2.为什么豆浆能形成豆腐？请结合胶体的性质解释。3.为何含有泥沙胶体颗粒的河水，在入海处容易形成三角洲？三、参考答案与解析3.1选择题1.答案：C解析：淀粉溶液是胶体，能产生丁达尔效应。硫酸铜溶液和蔗糖溶液是溶液，泥水是浊液，均不能产生丁达尔效应。2.答案：B解析：胶体区别于其他分散系的本质特征是分散质粒子直径在1-100nm之间。丁达尔效应是胶体的光学性质，胶体粒子不能透过半透膜是其物理性质，胶体粒子带电是其电学性质，这些都是由其本质特征决定的。3.答案：D解析：胶体粒子的直径在1-100nm之间，可以透过滤纸，但不能透过半透膜。布朗运动是胶体粒子和溶液中溶质粒子都具有的运动形式，并非胶体特有，但胶体粒子的布朗运动更为显著。胶体粒子带电，但胶体整体由带电粒子和分散剂中的相反电荷离子构成，故呈电中性。胶体具有介稳性。4.答案：C解析：A项是丁达尔效应；B项是胶体的聚沉；D项是胶体的聚沉。C项中FeCl₃溶液与NaOH溶液反应生成的是Fe(OH)₃沉淀，属于复分解反应直接生成沉淀，与胶体性质无关。3.2填空题1.答案：红褐；FeCl₃+3H₂O(煮沸)→Fe(OH)₃(胶体)+3HCl解析：Fe(OH)₃胶体为红褐色。制备时需注意是“煮沸”条件，且生成的是胶体，而非沉淀，故方程式中Fe(OH)₃后应注明“(胶体)”。2.答案：吸附特定离子；表面基团电离；电泳解析：胶体粒子带电的主要原因是吸附分散系中的离子或自身表面基团发生电离。带电的胶体粒子在电场中会向相反电荷的电极移动，即电泳。3.答案：加入电解质；加入带相反电荷的胶体；加热解析：这是使胶体聚沉的三种常见且重要的方法。3.3简答题1.答案与解析：丁达尔效应产生的原因是：胶体粒子的直径（1-100nm）介于可见光的波长（约____nm）之间，当可见光通过胶体时，胶体粒子会对光产生散射作用，即光偏离原来的传播方向而分散传播，从而使得从侧面可以观察到一条光亮的“通路”。实际应用：丁达尔效应是区分胶体与溶液的常用物理方法。在生活中，清晨树林中的光柱、电影院放映时的光柱等都是丁达尔效应的体现；在科研和生产中，也可利用此效应来鉴别分散系类型或监测胶体的形成与稳定性。2.答案与解析：豆浆是一种胶体，其中的蛋白质等大分子形成了胶体粒子。向豆浆中加入石膏（主要成分是CaSO₄），石膏作为电解质，其电离出的Ca²⁺和SO₄²⁻离子会中和豆浆胶体粒子表面所带的电荷。胶体粒子失去电荷后，其相互之间的斥力减小，布朗运动使得它们更容易碰撞并聚集在一起，形成较大的颗粒，最终凝固成豆腐。这个过程就是胶体的聚沉。3.答案与解析：河水中含有泥沙等胶体颗粒，这些胶体颗粒通常带有一定的电荷，由于同种电荷的斥力以及布朗运动等因素，能在水中保持稳定的分散状态。当河水流入海口时，海水中含有大量的电解质（如NaCl等）。这些电解质电离出的大量阴、阳离子会中和泥沙胶体颗粒表面的电荷，破坏其稳定性。失去电