发现之旅 |
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清晨,在茂密的树林中,常常可以看到从枝叶间透过的一道道光柱。也许你会觉得这只是普通的自然现象,可是你能解释为什么到了中午的时候,这些光柱都消失了呢? |
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我们知道胶体分为固溶胶、液溶胶和气溶胶。而雾、云、烟等都属于气溶胶,在早晨的树林中,由于有很多的小水滴分散在空气中,使空气形成一种气溶胶,从而在阳光的照射下形成一道道光柱。而在中午,树林中的水都蒸发完了,空气变的很干燥,不再是胶体,所以光柱消失了。
在化学实验室里也可以看到类似的现象,用手电筒的光来照射一杯溶液和一杯胶体:
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我们可以看到光束通过胶体时,形成了一个光亮的通路,而在溶液中没有。 |
当光线透过胶体时,从侧面可以观察到一条光亮的通路,这种现象称为丁达尔现象。利用这个性质可鉴别胶体与溶液、浊液。 |
深入思考 |
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胶体除了能产生丁达尔效应之外,还有几种重要的性质。
一、布朗运动
1827年,英国植物学家布朗把花粉悬浮在水中,用显微镜可以观察到小颗粒在做不停的、无秩序的运动,这种现象叫做布朗运动。
用超显微镜观察胶体,也可以发现胶体粒子在做布朗运动。 |
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在胶体中,水分子(或分散剂分子)从各个方向撞击胶体粒子,而胶体粒子在不同方向受的力是不同的,所以胶体运动的方向在不停的、无秩序的改变。例如:气溶胶——烟的布朗运动: |
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烟尘的布朗运动 |
二、电泳
在盛有红褐色Fe(OH)3胶体的U形管的两个管口分别插入一个电极,通入直流电: |
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电泳现象 |
我们可以发现阴极附近的颜色逐渐变深,阳极附近的颜色逐渐变浅。这就说明了Fe(OH)3胶体粒子带正电,在电场作用下向阴极移动。
像这种在外加电场作用下,胶体粒子在分散剂里向电极定向移动的现象叫做电泳。
医学上利用血清的纸上电泳来进行某些疾病的诊断。电泳在生物化学和电镀上也有很广泛的用途。
三、凝聚 |
往胶体中加入少量电解质,由于电解质电离生成的阳离子或阴离子,中和了胶体微粒所带电荷,使胶体的微粒聚集成较大的颗粒,形成了沉淀,从分散剂里析出,这个过程叫做凝聚。明矾净水就是利用明矾水解后产生的带正电荷的Al(OH)3胶体和带负电的水中的悬浮物、泥沙等凝聚,形成沉淀,从而达到净水的目的。 |
有些胶体凝聚后,胶体的微粒和分散剂凝聚在一起成为不流动的冻状物,叫做凝胶。例如:豆腐就是把盐卤(MgCl2·6H2O)或石膏(CaSO4·2H2O)溶液加入豆浆里,使豆浆里的蛋白质和水等一起凝聚,形成凝胶。 |
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豆腐的制作 |
四、渗析
把混有离子或分子杂质的胶体装入半透膜的袋子里,并置袋于溶剂中,从而使离子或分子从胶体溶液里分离的操作,叫做渗析。 |
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渗析 |
利用马达带动使它缓慢旋转,可以加快渗析速度,提高渗析效率。 |
应用渗析的方法可以提纯胶体。 |
学有所用 |
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1.给Fe(OH)3胶体和淀粉胶体通直流电,有何区别?
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胶体根据分散剂的不同,可分为液溶胶,气溶胶和固溶胶,但在常见的液溶胶中又可分为两类:一类是像Fe(OH)3属粒子胶体,胶粒由于胶核吸附溶液中的离子而表现电性;一类是像淀粉胶体直接由高分子构成,胶粒不导电,这一类叫分子胶体。
因此,Fe(OH)3胶体电泳,由于Fe(OH)3胶粒带正电,故阴极区颜色加深,而淀粉胶粒由于不带电,故没有明显现象。 |
2.胶体凝聚方法的原理是什么? |
由于同种胶体的胶核吸附同性离子而带同种电荷,这使胶体比较稳定的重要原因,若通过改变外界条件,消除或消弱胶粒所带钠吨荷,则胶粒就会自然沉降而凝聚。①加入电解质溶液或加入带异性电荷的胶粒,由于碰撞时相互结合带异性电荷的离子或异性电荷的胶粒,使电性抵消而凝聚,②加热是因为使胶粒运动加快,使它们之间的碰撞机会增多,加热也可减弱胶核对离子的吸附作用,减少胶粒所带电荷,破坏胶粒的包膜而使胶体凝聚。 |
沙场练兵 |
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1. 关于胶体和溶液的区别,下列叙述中正确的是( )
A.溶液呈电中性,胶体带有电荷
B.溶液中的溶质微粒不带电,胶体中分散质微粒带有电荷
C.通电后,溶液中溶质微粒分别向两极移动,胶体中分散质微粒向某一极移动
D.溶液与胶体的本质区别在于分散质微粒直径大小,前者小于1nm,后者介于1nm~100nm
答案:D
解析:溶液与胶体表现出来的性质有较大差别。其本质区别则是选项D,分散质微粒直径,胶体的一些光学性质(丁达尔现象)、动力学性质(布朗运动)、电学性质(胶体微粒带电,在通电时发生电泳现象)以及胶体的渗析(不能通过半透膜而能通过滤纸)等等,都是由其微粒直径较大在1nm~100nm之间。本题的概念性强,错选率高。如选项A的叙述,“胶体带电”是错误的,胶体作为分散系的一种,在整体上和溶液一样电中性。选项B的前半句,在电解质溶液中,溶质微粒是阴、阳离子也带电,叙述不正确。选项C的前半句仍不正确,对于非电解质溶液,如葡萄糖溶液、酒精溶液,其溶质微粒不带电,通电后溶质微粒不作定向移动。B、C的叙述都带有片面性。本题只有选项D是正确的。也抓住了胶体与溶液的本质区别。
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2. 下列关于Fe(OH)3胶体的说法不正确的是 ( )
A.Fe(OH)3溶胶与硅酸溶胶混合将产生凝聚现象
B.Fe(OH)3胶体在电场作用下;向阳极运动
C.Fe(OH)3胶体微粒不停地作布朗运动
D.光线通过Fe(OH)3溶胶时会发生丁达尔现象
答案:B
解析:这是一个基本概念题,主要考查胶体结构及其性质。胶体是一种物质的分散系,其分散质微粒是许多分子或离子的集合体,直径在1nm~100nm,是一种均一透明、稳定的物质体系。胶体具有丁达尔现象、布朗运动、电泳现象以及胶体的凝聚等几种重要性质。Fe(OH)3溶胶的胶体粒子是带正电荷的,是因为胶核Fe(OH)3吸附Fe3+所致,而硅酸溶胶的胶体粒子是带负电荷的,是胶核H2SiO3吸附SiO32-所形成的,由于两种不同电荷的胶体混合在一起,因而产生凝聚现象;由于Fe(OH)3溶胶的胶体粒子是带正电荷的,因而在电场的作用下将向阴极移动,即产生电泳现象,但不是向阳极运动,所以选项B是错误的。又由于胶体粒子不停地做不规则的运动,也就是布朗运动;当光线通过Fe(OH)3溶胶时,由于胶体粒子对光的散射,从而在光的通路里出现一条明亮的光带,即丁达尔现象。
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3. 下列事实与胶体的性质有关的是( )
①用盐卤点豆腐 ②用明矾净水 ③医药上用三氯化铁止血 ④江河入海口形成三角洲
A.只有①② B.只有①②④
C.只有①②③ D.全部
答案:D
解析:①盐卤的主要成份是MgCl2等电解质,豆浆的主要成分是由蛋白质形成的液溶胶。用盐卤点豆腐是利用电解质使液溶胶发生凝聚;②明矾的水溶液中含Al3+,Al3+与水作用产生Al(OH)3,Al(OH)3以胶体形式存在。Al(OH)3胶粒吸附作用很强,能吸附水中的杂质和其它胶粒,例如粘土形成的胶粒,凝聚成较大的微粒而沉淀,使水得到净化;③血液是一种液溶胶,三氯化铁是电解质,用三氯化铁止血就是利用电解质促使血液胶体凝聚;④江河中含有大量泥砂,也含有大量土壤胶体,海洋中含有大量NaCl等电解质。电解质促使胶体凝聚,与泥沙一起形成三角洲。
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4. 用半透膜把分子或离子从胶体溶液中分离出来的方法叫( )
A.电泳
B.电解
C.凝聚 D.渗析
答案:D
解析:分析:把混有离子或分子杂质的胶体装入半透膜的袋里,并把这个袋放在溶剂中,从而使离子或分子从胶体溶液里分离的操作叫渗析。应用渗析的方法可精制某些胶体。
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5. 向氢氧化铁溶胶中逐渐加入一种液体,先使溶胶发生凝聚而沉淀,继续加入该液体又使沉淀溶解。这种液体是( )
A.KOH溶液
B.氨水
C.稀盐酸 D.NH4Cl溶液
答案:C、D
解析:所列选项都是电解质,都应能促使氢氧化铁溶胶发生不同程度的凝聚,其中氨水是弱电解质,离子浓度小,凝聚现象可能不明显;但继续加入时沉淀又溶解,则应是发生了化学反应。选项中稀盐酸和NH4Cl溶液都显酸性,能使Fe(OH)3沉淀溶解。
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6. 将某溶液逐滴加入Fe(OH)3溶胶内,开始时产生沉淀,继续滴加时沉淀又溶解,该溶液是 ( )
A.2mol/LH2SO4溶液
B.2mol/LNaOH溶液
C.2mol/LMgSO4溶液
D.硅酸溶胶
答案:A
解析:欲使溶胶凝聚,可采用三种方法:一是加电解质溶液;二是加热;三是混合带相反电荷(胶粒)的两种胶体。此题不仅要使Fe(OH)3溶胶沉淀下来,而且还要使其再溶解,显然应该用酸溶液,分析选项不难看出应选2mol/LH2SO4溶液。
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7. 有一胶体溶液,在电泳时它的胶体微粒向阳极移动;将这胶体溶液分别加入下列物质①蔗糖②硫化钠③硅酸胶体④氢氧化铁胶体,不发生凝聚的是( )
A.①和② B.②和③ C.①和③ D.①和④
答案:C
解析:本题考查的要点有胶体微粒所带有电荷的判断,以及胶体凝聚条件。从阅读题目我们抓住电泳时胶体微粒向阳极移动这一事实,分析这些胶体微粒一定带有负电荷。再从胶体凝聚的条件:加入电解质溶液。加入带相反电荷的胶体或将溶液加热,等方面逐一考查四种加入的物质。其中硫化钠是电解质,可使胶体凝聚;氢氧化铁胶体由于带正电荷也可以使胶体凝聚。而蔗糖是非电解质,硅酸胶体因带有负电荷不会使已带负电荷的胶体凝聚。
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