物理化学核心教程课后答案完整版(第二版学生版)

第 十 章 胶体分散系

则Fe(OH)3溶胶的胶团结构式为( )。

(A){[Fe(OH)3]m·nFeO+·(n-x)Cl-}x+ (B){[Fe(OH)3]m·nFeO+·(n-x)Cl-}x+·xCl- (C){[Fe(OH)3]m·nCl·(n-x) FeO+}x-·x-FeO+ (D){[Fe(OH)3]m·nCl·(n-x) FeO+}x-

答:(B)Fe(OH)3]m胶核优先吸附水解产物中的FeO+,另外,由于正负离子相互吸引的原因,使部分Cl-离子围绕在周围,胶粒带正电,整个胶团结构式为: {[Fe(OH)3]m·nFeO+·(n-x)Cl-}x+·xCl- 3. 溶胶的动力性质是由于粒子的不规则运动而产生的, 在下列各种现象中, 不属于溶胶动 力性质的是( )。

(A)渗透法 (B)扩散 (C)沉降平衡 (D)电泳 答:(D)电泳不属于溶胶的动力性质,属于溶胶的电学性质。 4. Tyndall 现象是发生了光的什么的结果( )。

(A)散射 (B)反射 (C)折射 (D)透射

答:(A)由于胶粒半径远小于入射光的波长,发生光的散射现象,这就是Tyndall 现象,是憎液溶胶的特有性质。

5. 日出和日落时, 太阳呈鲜红色的原因是( )。

(A)蓝光波长短, 透射作用显著 (B)蓝光波长短, 折射作用显著 (C)红光波长长, 透射作用显著 (D)红光波长长, 散射作用显著

答:(C)太阳光透过厚厚的大气层时,散射作用显著的短波长光如蓝光、紫光等已被散射,剩下透射作用显著的长波长光,如红光、黄光等。

6. 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 (D)Stern 面处电位相对溶液本体为正 答:(B)异电性相吸。

7. 胶体粒子的 Zeta 电势是指( )。

(A)固体表面处与本体溶液之间的电位降

(B)紧密层、扩散层分界处与本体溶液之间的电位降 (C)扩散层处与本体溶液之间的电位降

(D)固液之间可以相对移动处与本体溶液之间的电位降

答(D)Zeta 电势又称为动电电势,只有胶粒在移动时才能显示出来,是指固液之间可滑移的界面与本体溶液之间的电位降

第 十 章 胶体分散系

8. 溶胶的电学性质由于胶粒表面带电而产生,下列不属于电学性质的是( )。

(A)布朗运动 (B)电泳 (C)电渗 (D)沉降电势 答:(A)布朗运动属于溶胶的动力性质。

9. 均匀的牛奶是乳浊液,从其中沉淀脂肪和蛋白质的方法是( )。

(A)加入一些酒精 (B)将牛奶静置 (C)过滤 (D)加入酸

答:(D)牛奶是乳脂分散在水中形成的乳浊液,加入酸这种强电解质会破坏乳浊液,使脂肪与水分离。 10. 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)K3[Fe(CN)6] (C)MgSO4 (D)FeCl3

答:(D)AgI 胶核优先吸附碘离子,使胶粒带负电,阳离子价数越高,聚沉能力越强。

11. 混合等体积的 0.08 mol·dm-3 KI 和 0.1 mol·dm-3 AgNO3溶液,得到一溶胶系统,分别加入:(1)MgSO4;(2)CaCl2;(3)Na2SO4, 则其聚沉能力大小是( )。

(A)(1)>(2)>(3) (B)(2)>(1)>(3) (C)(3)>(1)>(2) (D)(3)>(2)>(1)

答:(C)AgNO3溶液过量,AgI 胶核优先吸附银离子,使胶粒带正电,阴离子价数越高聚沉能力越强。MgSO4中阳离子价数比Na2SO4高,同性离子的价数愈高,聚沉能力愈低,所以Na2SO4聚沉能力最强。 12. 用渗透压法测大分子化合物的摩尔质量,这样测得的摩尔质量属于( )。

(A)质均摩尔质量 (B)数均摩尔质量 (C)Z均摩尔质量 (D)粘均摩尔质量

答:(B)渗透压法利用的是稀溶液的依数性,所以测得的是数均摩尔质量。

13. 将大分子电解质 NaR 的水溶液用半透膜和水隔开,达到 Donnan 平衡时,膜外水 的 pH值( )。

(A)大于7 (B)小于7 (C)等于7 (D)不能确定

答:(A)大分子电解质中的R- 离子不能透过半透膜,而Na+ 和H+ 可以。为了维持溶液的电中性,有Na+出来,必有H+进去,使膜外水的 pH值升高。

14. 对于Fe(OH)3的水溶胶,NaCl的聚沉值为512.2mmol·dm-3,Na2SO4的聚沉值为4.31 mmol·dm-3,若用ZnSO4的将其聚沉,其聚沉值约为( )。

(A)>512.2mmol·dm-3 (B)<4.31 mmol·dm-3 (C)=4.31 mmol·dm-3 (D)略大于4.31 mmol·dm-3

答:(D)Fe(OH)3的水溶胶为正溶胶,阴离子价数越高聚沉能力越强,则聚沉值越小。ZnSO4中阳离子价数比Na2SO4高,同性离子的价数愈高,聚沉能力愈低,所以ZnSO4聚沉能力略大于Na2SO4聚沉能力。

第 十 章 胶体分散系

15. 对于AgI的水溶胶,三种电解质Al(NO3)3、Mg(NO3)2和NaNO3的聚沉值分别为0.067 mmol·dm-3、2.60 mmol·dm-3和140 mmol·dm-3,则AgI溶胶的胶粒所带的电荷是( )。

(A)正的 (B)负的 (C)不带电 (D)无法判断

答:(B)聚沉值与聚沉能力成反比,则Al(NO3)3的聚沉能力最强,另外离子价数越高聚沉能力越强,所以AgI的水溶胶为负溶胶。 三、习题

1. 在FeCl3在热水中水解,Fe?OH?3制的溶胶后,为什么要用半透膜进行渗析?

解:FeCl3水解后,制得的 Fe(OH)3溶胶中含有大量 HCl。电解质的浓度大,会使溶胶的双电层压缩,?电位变小,使制得的Fe(OH)3溶胶不稳定,容易聚沉,所以用渗析的方法除去过量的HCl。 2. 用如下反应制备BaSO4 溶胶:

Ba(CNS)2 + K2SO4 = BaSO4(溶胶)+ 2KCNS

用略过量的反应物Ba(CNS)2作稳定剂,请写出胶核、胶粒和胶团的结构式,并并指出胶粒所带的电性。 解:胶核:

?BaSO4?m

2????BaSO?nBa?2n?2xCNS????4m??2x?胶粒:

2x?2??胶粒和胶团的结构式:??BaSO4??nBa??2n?2x?CNS?m???2xCNS?

胶粒所带的电性:正电荷

3. 对于AgI的水溶胶, 当以AgNO3为稳定剂时, 如果ζ

电势为0, 请写出等电态时的胶团结构式。

?解:(AgI)m 为胶核,胶核优先吸附稳定剂中的Ag+,由于是在等电态时,NO3与Ag+等量,胶团呈电中性,胶团结构式示意图为:[(AgI)m·nAg+·n NO3 ]

4. 某溶胶中,胶粒的平均半径为2.1nm,溶胶的黏度η =0.001Pa·s。试计算:

(1)298K时,胶体的扩散系数D;

(2)在1s的时间内,由于Brown运动,粒子沿x轴方向的平均位移

?解:(1)D?RT1?L6?r?

8.314J?mol?1?K?1?298K1?? 23?1?96.02?10mol6??2.1?10m?0.001Pa?s=1.04×10-10m2·s-1

第 十 章 胶体分散系

(2)x?RTtL3?r?

=8.314J?mol?1?K?1?298K1?6.02?1023mol?13??2.1?10?9m?0.001Pa?s = 1.44×10-5m

5. 有人在不同 pH 的条件下,测定出牛的血清蛋白在水溶液中的电泳速度,结果如下:

pH

电泳速率/(?m2/s·V)

4.20 0.50

4.56 0.18

5.20 -0.25

5.65 -0.90

6.30 -0.90

7.00 -1.25

根据此实验数据,确定该蛋白等电点的范围。

解:该蛋白在pH 4.56与5.20 之间,电泳的方向发生改变,说明经历了一个动电电位变小、等于零并改变符号又继续增大的过程,所以该蛋白的等电点在pH等于 4.56与5.20 之间。

6. 298K时,有一球形的水溶胶,胶粒的平均半径为5.0×10-7m,介质的介电常数ε = 8.89×10-9C·V-1,溶胶的黏度η =0.001Pa·s。当所用的电场强度E =100V·m-1时,胶粒与溶液之间的动电电势? 计算胶粒的电泳速率。

=0.636V,试

??E0.636V?8.89?10?9C?V?1?100V?m?1?解:∵ u?6??6??0.001Pa?s = 3.0×10-5 m·s-1

7. 在两个充满0.001 mol·dm-3 KCl溶液的容器之间,是一个AgCl多孔塞, 塞中细孔充满溶液, 在两个容器中插入电极通以直流电, 试问溶液将向何方移动? 当以0.1 mol·dm-3 KCl来代替, 加以相同的电压, 溶液的流动是加快还是减慢? 如果以AgNO3来代替KCl, 则溶液又将如何流动?

解:AgCl多孔塞在KCl溶液中,一方面由于银离子扩散快,另一方面由于同离子效应优先吸附氯离子,所以AgCl多孔塞带负电,则介质溶液带正电,在直流电电场中,溶液向负极移动。当KCl溶液的浓度增加,使动电电位变小,溶液电渗的减慢。

如以AgNO3代替KCl,由于同离子效应优先吸附银离子,所以AgCl多孔塞带正电,则溶液带负电,溶液电渗向正极移动。

8. 由 0.01 dm3 0.05 mol·kg-1 的 KCl 和 0.1 dm3 0.002 mol·kg-1 的 AgNO3溶液混合,生成 AgCl 溶胶。为使其聚沉,使用下列电解质:KCl,AlCl3和ZnSO4,请排出聚沉值由小到大的顺序。

解:这两种溶液混合,KCl 略过量,所以生成的AgCl胶核优先吸附氯离子,胶粒带负电,外加电解质中正离子电价越高,聚沉能力越强,而聚沉值越小。所以聚沉值由小到大的顺序为:AlCl3<ZnSO4<KCl 。

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