第二單元 膠體的性質及其應用
一、 學習目标
1.了解分散系的概念;了解膠體的概念;了解膠體的性質;了解膠體的實際應用。
2.掌握膠體與溶液,懸濁液,乳濁液的區别;掌握膠體的精制方法;理解丁達爾效應,布朗運動和電泳現象産生的原因。
二.教學建議
1.充分利用初中已有的溶液、懸濁液、乳濁液的知識,列表比分散系的有關知識。要重視以舊帶新,聯系已學過的與膠體知識有關的基礎,以達到邊複習邊舊知識、邊學習新知識的目的。
2.結合實驗和列表比較,從觀察比較中認識膠體的本質特征。
3.膠體内容學習過程中學生會感到記憶難、應用難等問題,教學中要注意引導和幫助學生整理知識、歸類知識。
第一節 膠體
一.學習目标
1.理解膠體的基本概念,了解膠體特征。
2.能夠從分散質微粒的大小、分散系的性質等角度理解膠體與溶液、懸濁液、乳濁液的區别。
3.掌握膠體的本質特征,以及膠體的精制。理解氫氧化鐵膠體的制法原理。
二、教學過程
1.我們平時所接觸到的分散系一般有三種,即 ________、__________、_________,我們把分散系分成以上三種的依據是 _________,當分散質粒子直徑小于1 nm時,是_________,大于100nm時,是_________,在1 nm~100nm之間時是 _________。
2.如何分離膠體與濁液_________,如何分離膠體與溶液_________;如何分離濁液與溶液_________,膠體淨化的方法是_________,為什麼可以采用該辦法_____________。
3.膠體的形成不是物質_________的反映,而是物質的一種_______形式。根據分散劑的不同,可分為溶膠,如 _________;______溶膠,如_________溶膠,如_____等。
三、重點、難點點撥
1.如何理解膠體的本質特征和滲析的關系膠體粒子的直徑在1 nm~100nm之間是膠體的本質特征,也是膠體區别于其他分散系的依據,同時也決定了膠體的性質。
膠體粒子直徑較大,不能透過半透膜,但分子或離子可以透過半透膜,據此可以通過“滲析”的方法制某些膠體。滲析是一種分離操作,通過多次滲析或把半透膜袋放在流動的水中,可以使膠體得到更好的精制。
2.為什麼有的高分子溶液具有膠體的某些性質?
高分子化合物溶于适當的溶劑中,就成為高分子溶液,它具有雙重性,一方面由于分散質顆粒太小與溶膠粒子相近,表現出溶膠的某些特性,例如不能透過半透膜,因此高分子溶液可納入膠體研究範疇。另一方面高分子溶液是分子分散體系,又具有某些真溶液的特點,與膠體有許多不同的地方。例如:高分子溶液一般不帶電荷,溶膠粒子則帶電荷。高分子溶液的穩定是它的高度溶劑化起了決定性作用,粒子不帶電也能均勻地分散在溶液中。
高分子化合物能自動溶解于适當的溶劑中,當蒸發溶劑後,再加入溶劑仍然自動溶解。膠體溶液則不能由自動分散來獲得,膠粒一旦凝聚出來,一般很難簡單地用加人溶劑的方法使之複原。
3.膠體較穩定的原因:①膠體中膠粒體積小,被介質分子碰撞而不易上浮或下沉,凝析;②膠體中膠粒帶有同性電荷,相互排斥的結果不易凝析出來。
4.膠粒帶電的原因:膠體中單個膠粒的體積小,因而膠體中膠粒的表面積大,因而具備吸附能力。有的膠體中的膠粒吸附溶液中的陽離子而帶正電;有的則吸附陰離子而帶負電膠體的提純,可采用滲析法來提純膠體。使分子或離子通過半透膜從膠體裡分離出去的操作方法叫滲析法。其原理是膠體粒子不能透過半透膜,而分子和離子可以透過半透膜。但膠體粒子可以透過濾紙,故不能用濾紙提純膠體。
習題精析
[例1]下列關于膠體的說法中正确的是( )
(A)膠體外觀不均勻 (B)膠粒做不停的,無秩序的運動
(C)膠粒不能通過濾紙 (D)膠體不穩定,靜置後容易産生沉澱
[解析]膠粒可以透過空隙較大的濾紙,但不能透過空隙較小的半透膜。膠體是比較穩定的分散系。
[答案]B
[例2]膠體是比較穩定的分散系的主要原因是 A.膠粒直徑在1 nm-100nm之間 B,同種膠體的粒子帶有同種電荷 C.膠體溶液顯電中性 D.膠粒是運動的
[解析]膠體穩定的原因是其中的膠粒帶電荷,并且同種膠體的粒子帶同種電荷,同種電荷相互排斥,因而膠體穩定。
[答案]B
[例3]下列各種物質中,常用滲析方法分離的是 ( )
(A)CaCO3和Na2CO3 (B)NaCl和KNO3
(C)CCl和水 (D)Fe(OH)3膠體和FeCl3溶液
[解析]滲析方法适用于膠體和溶液的分離。 [答案]D
[例4]下列兩種物質混合後,所形成的分散系屬于膠體的是( )
(A)溴水和汽油 (B)硫代硫酸鈉和鹽酸
(C)乙二醇和甘油 (D)雞蛋清和甘油
[解析lA形成的是溴的有機溶液,B形成的是單質硫沉澱和NaCI溶液,C二者物質互溶,D形成的屬高分子溶液,也屬于膠體的範疇。
[答案]D
[例5]氯化鐵溶液與氫氧化鐵膠體具有的共同性質是( )。
(A)分散質顆粒直徑都在l~100nm之間 (B)能透過半透膜
(C)加熱蒸幹、灼燒後都有氧化鐵生成 (D)呈紅褐色
[解析]從分散系角度來分類,氯化鐵溶液和氫氧化鐵膠體屬于不同的分散系。氯化鐵溶液屬于溶液,其中的分散質微粒是Fe3 和Cl-離子。氫氧化鐵膠體屬于膠體,其中的分散質氫氧化鐵構成的膠粒,分散質的直徑要大一些。但兩者加熱蒸幹、灼燒後,都會得到氧化鐵。
[答案]C。
膠體針對性訓練
(A組題)
1.制取Fe(OH)3膠體的離子方程式;下面正确的是( )
(A)Fe3 3H2O
(B)Fe3 3H2O
(C)Fe3 3H2O
(D)Fe3 3H2O
2.既能透過半透膜,又能透過濾紙的是( )
(A)NaCl溶液 (B)澱粉溶液 (C)酒精溶液 (D)Fe(OH)3膠體
3.用飽和的FeCl3溶液制取Fe(OH)3膠體,正确的操作是( )
(A)将FeCl3溶液滴人蒸餾水中
(B)将FeCl3溶液滴人熱水中,生成棕黃色液體
(C)将FeCl3溶液滴人沸水中,并繼續煮沸至生成紅褐色液體
(D)将FeCl3溶液滴人沸水中,并繼續煮沸至生成紅褐色沉澱
4.将澱粉和KI的混合溶液裝在羊皮紙制成的袋中,将此袋下半部浸泡在盛有蒸餾水的燒杯裡,過一段時間後,取燒杯中液體進行實驗。下列現象能證明半皮紙袋一定有破損的是( )
(A)加入碘水變藍色 (B)加入NaI溶液不變藍色
(C)加入AgN03溶液産生黃色沉澱 (D)加入溴水變藍色
5.下列各組中,可用相同的方法除去混有的雜質的是( )
(A)澱粉溶液中混有少量NaCl;蔗糖中混有少量NaCl
(B)Fe(OH)3中混有少量鹽酸;澱粉溶液中混有少量KI溶液
(C)Na2SiO3膠體中混合有少量NaHCO3;NaHC03中混有少量Na2CO3
(D)CO2中混有少量SO2;CO2中混有少量HCl
6.已知土壤膠粒帶負電,因此在水稻田中,施用含氮量相同的下列化肥時,肥效最差的是( )
(A)硫铵 (B)碳铵 (C)硝铵 (D)氯化铵
7.下列屬于膠體的是 ( )
①肥皂水 ②煙水晶 ③水玻璃 ④蔗糖 ⑤尿素 ⑥澱粉溶液
(A)隻有⑥ (B)①②③ (C)①②⑥ (D)①②③④⑥
8.下列有關膠體的叙述正确的是 ( )
(A)膠體是均勻,透明的液體
(B)膠體粒子的大小決定了膠體丁達爾現象的産生
(C)膠體能透過半透膜,所以可用滲析法提純
(D)制備膠體必須在加熱條件下進行
9.當光束通過下列分散系時,能形成一條光亮通路的是 ( )
(A)食鹽水 (B)碘酒 (C)澱粉溶液 (D)F(OH)3溶膠
10.分别将下列各組物質等體積混合,在室溫下激烈振蕩,靜置後,能夠形成均勻溶液的是 ( )
(A)四氯化碳、碘水 (B)甲醇、水 (C)汽油、水 (D)乙酸乙酯、水
11.在半透膜袋裡盛有澱粉和溴化鈉溶液,将半透膜懸挂在蒸餾水中。
(1)如何用實驗證明澱粉未通過半透膜?
(2)要求隻檢驗一種離子,就能證明鈉離子、溴離子通過半透膜,寫出檢驗該離子的實驗方法?
(3)如何用實驗證明兩者已完全分離?
(4)如何證明半透膜破損?
(5)如何證明兩者已部分分離?
(6)如何操作能使兩者完全分離?
12.某一混合液中含有懸浮于混合液中的固體顆粒以及膠體和電解質NaCl,如何将它們分離出來?
(B組題)
1.有3g白色粉末,溶于10g熱水中,冷卻到室溫時析出2g粉末,将析出的2g粉末再溶解于10g熱水中,冷卻到室溫時析出1.5g。據此,可确定白色粉末是( )。
(A)純淨物 (B)混合物 (C)某種鹽 (D)不能确定
2.納米技術是正在崛起的新科技,它研究的粒子直徑在1-100nm之間。在此範圍内物質的性質發生很大變化。例如Cu的直徑加工成幾個納米時,會在空氣中劇烈燃燒。納米TiO2,是理想的光催化劑,光照時在常溫下可将汽車尾氣中氮、硫的氧化物氧化成相應的酸,同時它可以将廢水中的有害物質快速氧化成C02和H2O,此外它還可作抗菌材料等。以下有關說法中正确的是 ( )
(A)納米銅比納米鐵金屬活動性更強
(B)納米銅在反應中可能作氧化劑
(C)納米TiO2,在不向溶劑中均形成了膠體
(D)納米TiO2有很強的氧化性
3.根據中央電視台報道,近年來,我國的一些沿江或沿海城市多次出現大霧天氣緻使高速公路關閉,航班停飛,霧屬于下列分散系中的( )
(A)溶液 (B)懸濁液 (C)乳濁液 (D)膠體
4.用于滲析操作的半透膜的孔徑是 ( )
(A)大于100nm (B)略小于1 nm
(C)介于1~100nm之間 (D)小于1 nm
5.下列關于膠體的叙述不正确的是( )
(A)有色玻璃是固溶膠
(B)膠體粒子是帶電粒子,在溶液中自由移動
(C)膠體粒子通常不易聚集,因而膠體是比較穩定的分散系
(D)用滲析法可将膠體混合液裡的K 、N03-等分離除去
6.溶液、膠體和濁液這三種分散系的根本區别( )
(A)是否是大量分子或離子的集合體 (B)分散質粒子直徑的大小
(C)能否透過濾紙或半透膜 (D)是否均一、穩定、透明
7.不能發生丁達爾現象的分散系是( )
(A)碘酒 (B)無水酒精 (C)蛋白質溶液 (D)钴玻璃
8.有關膠體和溶液的區别,下列叙述中正确的是( )
(A)溶液呈電中性,膠體帶電荷
(B)溶液中溶質粒子一定不帶電,膠體中分散質粒子帶有電荷
(C)通電後,溶液中溶質粒子分别向兩極移動,膠體中分散質粒子向某一極移動
(D)溶液中通入一束光線沒有特殊現象,膠體中通過一束光線出現明顯的光帶
(A)細玻璃管内液面上升
(B)細玻璃管内液面不變
(C)蒸餾水遇碘酒變藍
(D)蒸餾水遇AgNO3溶液有白色沉澱生成
10.下列分散系中,是膠體的是( )
①在1 mol·L-1的KI溶液中加入1 mol·L-1的AgNO3溶液,邊加邊振蕩 ②将蔗糖加入水中③将花生油放入水中并振蕩 ④蛋白質分散于水中 ⑤把1 mL水玻璃加入到10mLl mol·L-1的鹽酸中,用力振蕩 ⑥把1 mL飽和FeCl3溶液滴加入20mL沸水中,邊滴邊振蕩
(A)①③④⑤ (B)①②④⑤ (C)④⑤⑥ (D)①④⑤⑥
11.分散質粒子的直徑在___________nm~________nm之間的分散系叫做膠體,膠體按其分散劑的聚集狀态不同可分為__________。區别膠體和溶液時通常用 __________,提純膠體時,通常采用__________ 的方法。
12.分别設計化學實驗,用最佳方法證明明礬溶于水時發生的下列變化
供選擇的藥品和儀器:明礬溶液,甲基橙試液,石蕊試液,酚酞試液,pH試紙,NaOH溶液,酒精燈,半透膜,聚光束儀
(1)證明明礬發生了水解反應
(2)證明其水解是一個吸熱反應
(3)證明生成了膠體
第一節 膠體針對性訓練題答案
(A組題)
1.B 2.AC 3.C 4.AD 5.BD 6.C 7;C 8.B 9.CD 10.B
11.(1)取燒杯内少量液體,向其中滴加碘水,發現不變藍色。
(2)因Br-半徑大于Na ,因此隻要檢驗Br—即可說明;取燒杯中少量液體向其中滴加硝酸酸化的硝酸銀溶液,生成淺黃色沉澱。
(3)經過多次更換燒杯中的水,最終取燒杯中少量液體,向其中滴加AsNO,,若無沉澱産生,則說明兩者已完全分離。
(4)若用碘水檢驗出燒杯中的液體合澱粉,則說明半透膜破損。
(5)從半透膜袋中取出少量液體于試管中,滴加硝酸銀溶液觀察現象。若無淡黃色沉澱生成,說明液體中已不含溴化鈉,澱粉跟溴化鈉已完全分離。
(6)燒杯中的水要不斷更換。
12.先将溶液過濾,将濾出的固體顆粒洗滌,幹燥;再将濾液置于半透膜袋,懸挂在蒸餾水中,靜置一段時間後,使電解質離子通過半透膜進入蒸餾水中,則袋中為膠體,從而分離。
(B組題)
1.B 2.D 3.D 4.B 5.D 6.B 7.A 8.D 9.AD 10.C
11.1 100 氣溶膠 液溶膠和固溶膠 丁疊爾現象 滲析
12.(1)用pH試紙測明礬溶液 pH<7 證明溶液呈酸性
(2)加熱溶液,用pH試紙測溶液pH,pH減小。
(3)用聚光束儀的光束照溶液,有丁達爾現象。
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