物理化学胶体分散系统和大分子溶液章节习题

物理化学核心教程（第二版）思考题习题答案―第10章胶体分散系第十章胶体分散系统一．基本要求1．了解胶体分散系统的特有的分散程度、多相不均匀性和热力学不稳定性等三个主要基本特性。

2．了解憎液溶胶在动力性质、光学性质和电学性质等方面的特点，以及如何应用这些特点，对憎液溶胶胶粒的大小、形状和的带电情况等方面进行研究。

3．掌握憎液溶胶在稳定性方面的特点，知道外加电解质对憎液溶胶稳定性影响的本质，会判断电解质的聚沉值和聚沉能力的大小。

4．了解大分子溶液与憎液溶胶的异同点，了解胶体分散系统的平均摩尔质量的多种测定方法。

5．了解凝胶的基本性质和纳米科技的基本内容和广泛的应用前景。

二．把握学习要点的建议胶体分散系统以其特有的分散程度、多相不均匀性和热力学不稳定性这三个基本特性，使得与一般的分子分散系统或粗分散系统在性质上有很大的不同，主要表现在：动力性质、光学性质和电学性质等方面。

不能把憎液溶胶的三个基本特性与它在动力、光学和电学方面的性质混为一谈。

了解憎液溶胶的动力性质、光学性质和电学性质，目的是将它区别于分子分散系统和粗分散系统，利用这些性质可以对胶粒的大小、形状和带电情况进行研究。

大分子溶液与憎液溶胶在组成上完全是两回事，大分子溶液是分子分散系统，是亲液溶胶，仅仅是因为大分子溶液的分子大小与憎液溶胶胶粒的大小相仿，在粒度效应方面有一点共同之处，才放在一起研究，其实两者在光学性质、电学性质和受外来电解质影响方面有很大的区别。

大分子是由小分子单体聚合而成的，由于聚合的程度不同，所形成分子的大小也不同，所以大分子物质的摩尔质量只是一个平均值，而且随着摩尔质量测定方法的不同，所得的摩尔质量的值也不同。

纳米科技目前是许多学科的研究热点，采用较多的溶液相制备纳米材料的的方法是类似于制备溶胶的方法，学好胶体分散系统的性质，对纳米材料的研究有很大的帮助。

这一章的计算题不多，主要是掌握憎液溶胶的制备、净化、各种性质以及广阔的应用前景。

第一章溶液和胶体分散系一、填空题1，难挥发非电解质稀溶液在不断沸腾时，它的沸点______；而在冷却时，它的凝固点______。

2，用半透膜将渗透浓度不同的两种溶液隔开，水分子的渗透方向是______。

3，将红细胞放入低渗溶液中，红细胞______；将红细胞放入高渗溶液中，红细胞______。

4，质量浓度相同的葡萄糖(C6H12O6)、蔗糖(C12H22O11)和NaCl溶液，在降温过程中，最先结冰的是______，最后结冰的是______。

5，产生渗透现象的两个必要条件是______和______。

6，液体的蒸发是一种______过程，所以液体的蒸气压随温度的升高而______。

当温度升高到液体的蒸气压等于外界大气压力时，此温度称为该液体的______。

7，将两根胡萝卜分别放在甲、乙两个量筒中，在甲中倒入浓盐水，在乙中倒入纯水。

由于渗透作用，量筒甲中的胡萝卜将______，而量筒乙中的胡萝卜将______。

二、是非题1，液体的蒸气压与液体的体积有关，液体的体积越大，其蒸气压就越大。

2，通常所说的沸点是指液体的蒸气压等于101.325 kPa时的温度。

3，电解质的聚沉值越大，它对溶胶的聚沉能力越大。

4，难挥发非电解质的水溶液在沸腾时，溶液的沸点逐渐升高。

5，当渗透达到平衡时，半透膜两侧溶液的渗透浓度一定相等。

6，两种溶液相比较，渗透压力比较高的溶液，其物质的量浓度也一定比较大。

7，由于血浆中小分子物质的质量浓度低于大分子物质的质量浓度，所以血浆中晶体渗透压力也低于胶体渗透压力。

8，由于乙醇比水易挥发，因此在室温下，乙醇的蒸气压大于水的蒸气压。

9，0.1 mol·L－1葡萄糖溶液与0.1 mol·L－1甘油溶液的凝固点和沸点均相等。

10，将相同质量的葡萄糖和甘油分别溶解在100 g水中，所得两种溶液的蒸气压相等。

三、问答题1，什么叫渗透现象？产生渗透现象的条件是什么？2，什么叫分散系、分散相和分散介质？3，按分散相粒子的大小，可把分散系分为哪几类？4，难挥发非电解质稀溶液在不断的沸腾过程中，它的沸点是否恒定？四、计算题1，将3.42 g蔗糖(C12H22O11，M = 342 g·mol－1 )溶于100 g水中，已知水的凝固点降低系数k f = 1.86 K· kg·mol－1，试计算此蔗糖溶液的凝固点。

胶体与溶液练习题第一章胶体与溶液章节测试题单项选择题1．溶质溶于溶剂之后将会引起。

A. 沸点降低B. 凝固点升高C. 蒸气压下降D. 蒸气压、沸点、凝固点都不变2．相同物质的量浓度的蔗糖溶液与氯化钠溶液，其蒸气压。

A. 前者大于后者B. 两者相同C. 后者大于前者D. 无法判定相对大小3．稀溶液依数性的核心性质是。

A. 溶液的沸点升高B. 溶液的凝固点降低C. 溶液具有渗透压D. 溶液的蒸气压下降4．在稀溶液凝固点降低公式△t f＝K f b中，b表示的是溶液的。

A. 摩尔分数B. 质量摩尔浓度C. 物质的量浓度D. 质量分数5．在25℃时，0.01 mol?kg糖水的渗透压为π1，0.01 mol?kg食盐水的渗透压为Π2，则两者的渗透压。

A. 无法比较B. Π1＞Π2C. Π1＝Π2D. Π1＜Π26．5.8%（质量分数）的NaCl溶液产生的渗透压接近于的渗透压。

A. 5.8%蔗糖溶液B. 5.8%葡萄糖溶液C. 2.0 mol?dm-3蔗糖溶液D. 1.0 mol?dm-3葡萄糖溶液7．胶体具有稳定性的原因是胶核表面带有电荷。

A. 异种B. 同种C. 正D. 负8．质量摩尔浓度的定义是中含有溶质的物质的量。

A. 1 dm3溶液B. 1 kg溶液C. 1 kg溶剂D. 1 dm3溶剂9．相同浓度的下列四种溶液，溶液的沸点最高。

A. Al2(SO4)3B. CaCl2C. MgSO4D. HAc10．As2O5溶胶在电场中向正极移动，要使其发生聚沉，下列电解质中聚沉能力最强的是。

A. NaClB. CaCl2C. Na3PO4D. Al2(SO4)311．下雪后，往马路上撒融雪剂使雪融化是利用稀溶液性质中的。

A. 沸点升高B. 蒸汽压下降C. 凝固点降低D. 渗透压降低12．“类似物容易吸附类似物”的原则，一般极性吸附剂适宜于从中吸附极性物质。

A. 极性溶剂B. 非极性溶剂C. 水D. 溶剂13．称取相同质量的两种非电解质A和B分别溶于相同质量的水中，测得A溶液的凝固点比B溶液的高，则M A与M B的关系是。

第九章 胶体分散系统首 页难题解析学生自测题学生自测答案难题解析 [TOP]例8-1金溶胶浓度为2 g ⋅dm -3,介质粘度为0.00l Pa ⋅s 。

已知胶粒半径为1.3 nm ，金的密度为19.3⨯103kg ⋅m -3。

计算金溶胶在25︒C 时(1) 扩散系数,(2)布朗运动移动0.5 mm 需多少时间,(3) 渗透压。

解 (1) 扩散系数按公式直接计算1210923sm 10680110310010π6100236152983148π61---⋅⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=......r L RT D η(2) 根据布朗运动位移公式，s 7441068012)1050(210232=⨯⨯⨯==--..D x t (3) 将浓度2 g ⋅dm -3转换为体积摩尔浓度，L r V WVMW V n c ρ3π34⋅===-323339m m ol 01870010023610319)1031π(3412⋅=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-....渗透压为 ∏=cRT ＝0.01870⨯8.314⨯298.15=46.34 Pa例8-2试计算293K 时，粒子半径分别为r 1＝10-4m ，r 2＝10-7m ，r 3＝10-9m 的某溶胶粒子下沉0.1 m 所需的时间和粒子浓度降低一半的高度。

已知分散介质的密度ρ0＝103 kg·m -3，粒子的密度ρ＝2⨯103 kg ·m -3，溶液的粘度为η＝0.001 Pa ⋅s 。

解 将r 1＝10-4m 代入重力沉降速度公式和沉降平衡公式，001098910)12()10(29)(21032402..g r t .⨯⨯⨯-⨯⨯=-=-ηρρ 解得t =4.59 s)()(π34ln120312h h gL r c c RT ---=ρρ代入数据，)0(1002368910)12()10π(3421ln293314823334-⨯⨯⨯⨯⨯--=⨯⨯-h ... 解得h =6.83⨯10-14 m同理可求得r 2＝10-7 m, r 3＝10-9m 的结果见下：r /m,沉降0.1m 时间 浓度降低一半的高度/m 10-44.59 s6.83⨯10-1410-7 4.59⨯106s=5.31天 6.83⨯10-5 10-9 4.59⨯1010 s =1460 年68.3学生自测题 [TOP]1．选择一个正确答案：(1) 新鲜制备的溶胶需要净化，其目的是 A 去除杂质，提高溶胶的纯度 B 去除过多的电解质，保持溶胶稳定性 C 去除过多的溶剂，增加溶胶的浓度 D 去除过小的胶粒，保持粒子大小的一致性(2) 胶体粒子在介质中运动所受的阻力，与下列何者无关？ A 介质的粘度 B 粒子的流速C 粒子的浓度D 粒子的大小 (3) Fick 第一定律xcDA t n d d - d d =,式中有负号是因为： A d d tn是负值B扩散系数D 是负值Cxcd d 是负值 D A 是负值 (4) 溶胶有较强的散射光，大分子溶胶则较弱，这是因为： A 溶胶粒径大，大分子粒径小 B 溶胶浓度大，大分子浓度小 C 溶胶的折光率与介质相差很大，大分子则相近D 溶胶对短波光敏感，大分子则不敏感 (5) 电渗现象表明 A 胶体粒子是电中性的 B 分散介质是电中性的 C 胶体系统的分散介质也是带电的 D 胶体粒子是带电的 (6) 在胶体分散系统中，ζ 电势为何值时称为等电状态？ A 大于零 B 等于零 C 小于零 D 等于外加电势差 (7) 若分散相固体微小粒子的表面上吸附负离子，则胶体粒子的ζ电势为 A 一定大于零 B 等于零 C 一定小于零 D 正负无法确定 (8) 溶胶与大分子溶液的相同点是 A 热力学稳定体系 B 热力学不稳定体系 C 动力稳定体系 D 动力不稳定体系(9) 在以下测定高分子化合物平均摩尔质量的方法中，哪一个不是独立的方法？ A 渗透压法 B 离心沉降法 C 光散射法 D 粘度法 (10) 以下哪种情况可消除Donnan 平衡？ A 降低小分子电解质的浓度 B 增加大分子电解质的浓度C 在半透膜的另一侧（无大分子），加入大量的中性分子D 调节溶液的pH ，使大分子电解质处于等电点2．填空：(1) 胶体分散系统是热力学不稳定系统，因为___________________________________________ 。

物理化学下册第五版天津大学出版社第十二章胶体化学习题答案12.1 如何定义胶体系统？总结交替的主要特征。

解：分散相粒子在某方向上的线度在1～100nm范围内的高度分散系统成为胶体系统。

胶体系统的主要特征是高度分散、多相性和热力学不稳定性。

12.2 丁铎尔效应的实质及其产生的条件？解：丁铎尔效应实质是光的散射作用引起的。

粒子的半径小于入射光的波长时才能观察到丁铎尔效应。

12.3 简述斯特恩双电层模型的要点指出热力学电势、斯特恩（stern）电势和ζ电势的区别？解：Stern 模型：固定层＋扩散层、三个面、三个电势。

具体如下：1924年斯特恩提出扩散双电层：离子有一定的大小；部分反离子被牢固吸附，形成固定吸附层或斯特恩固体面；Stern面：Stern层中反离子电性中心所形成的假想面；滑动面：固液两相发生相对移动时界面。

热力学电势0：固体面—溶液本体；Stern电势：Stern面—溶液本体；电势：滑动面—溶液本体12.4 溶胶能在一定时间内稳定存在的主要原因？解：分散相粒子的带电、溶剂化作用以及布朗运动是溶胶系统相当长得时间范围内可以稳定存在的主要原因。

12.5 破坏胶体最有效的办法是什么？说明原因。

解：破坏胶体最有效的办法是在溶胶中加入过量的含有高价相反号离子的电解质。

这主要是因为电解质的浓度或价数增加时，都会压缩扩散层，是扩散层变薄，电势降低，斥力势能降低，当电解质的浓度足够大时就会使溶胶发生聚沉；若加入的反号离子发生吸附，斯特恩层内的反离子数目增加，使胶体粒子的带电量降低，而导致碰撞聚沉。

过量的电解质加入，还将使胶体粒子脱水，失水化外壳而聚沉。

12.6 K、Na等碱金属的皂类作为乳化剂时，易于形成O/W型的乳状液；Zn、Mg等高价金属的皂类作为乳化剂时，易于形成W/O 型的乳状液。

解：乳化剂分子具有一端亲水而另一端亲油的特性，其两端的横截面不等。

当它吸附在乳状液的界面面层时，常呈现“大头”朝外，“小头”向里的几何构型，就如同一个个的锲子密集的钉在圆球上。

第十三章胶体与大分子溶液练习题一、判断题：1．溶胶在热力学和动力学上都是稳定系统。

2．溶胶与真溶液一样是均相系统。

3．能产生丁达尔效应的分散系统是溶胶。

4．通过超显微镜可以看到胶体粒子的形状和大小。

5．ζ电位的绝对值总是大于热力学电位φ的绝对值.6．加入电解质可以使胶体稳定，加入电解质也可以使肢体聚沉；二者是矛盾的。

7．晴朗的天空是蓝色，是白色太阳光被大气散射的结果。

8．旋光仪除了用黄光外，也可以用蓝光。

9．大分子溶液与溶胶一样是多相不稳定体系。

10．将大分子电解质NaR的水溶液与纯水用半透膜隔开，达到Donnan平衡后，膜外水的pH值将大于7。

二、单选题：1．雾属于分散体系，其分散介质是：(A) 液体； (B) 气体；(C) 固体； (D) 气体或固体。

2．将高分子溶液作为胶体体系来研究，因为它：(A) 是多相体系；(B) 热力学不稳定体系；(C) 对电解质很敏感；(D) 粒子大小在胶体范围内。

3．溶胶的基本特性之一是：(A) 热力学上和动力学上皆属于稳定体系；(B) 热力学上和动力学上皆属不稳定体系；(C) 热力学上不稳定而动力学上稳定体系；(D) 热力学上稳定而动力学上不稳定体系。

4．溶胶与大分子溶液的区别主要在于：(A) 粒子大小不同；(B) 渗透压不同；(C) 丁铎尔效应的强弱不同；(D) 相状态和热力学稳定性不同。

5．大分子溶液和普通小分子非电解质溶液的主要区分是大分子溶液的：(A) 渗透压大；(B) 丁铎尔效应显著；(C) 不能透过半透膜；(D) 对电解质敏感。

6．以下说法中正确的是：(A) 溶胶在热力学和动力学上都是稳定系统；(B) 溶胶与真溶液一样是均相系统；(C) 能产生丁达尔效应的分散系统是溶胶；(D) 通过超显微镜也不能看到胶体粒子的形状和大小。

7．对由各种方法制备的溶胶进行半透膜渗析或电渗析的目的是：(A)(A)除去杂质，提高纯度；(B)(B)除去小胶粒，提高均匀性；(C)(C)除去过多的电解质离子，提高稳定性；(D) 除去过多的溶剂，提高浓度。

物理化学十一、十二章问答题（界面现象和胶体）第十一章界面现象1．表面能、表面自由能、比表面自由能、表面张力是否是一个概念？相同否？答：总的说来四者都是描述表面的过剩能量，但概念上有区别，表面能为物质表面较其内部多余的能量；若在T，p恒定时，这部分能量称为表面自由能（表面吉布斯自由能）；若在T，p恒定时，单位表面的自由能，便称为比表面自由能，其单位为J·m－2，因J ＝N·m，故J·m－2也可化为N·m－1，这样表面自由能又转变为另一概念，成为垂直作用于单位长度相表面上沿着相表面的切面方向的力，称为表面张力。

虽然比表面自由能和表面张力的数值相同，也可混用，但概念有差别，前者是标量，后者是矢量。

2．若在容器内只是油与水在一起，虽然用力振荡，但静止后仍自动分层，这是为什么？答：油与水是互不相溶的，当二者剧烈振荡时，可以相互分散成小液滴，这样一来，表面能增大，这时又没有能降低表面能的第三种物质存在，因此这时为不稳定体系，体系有自动降低能量的倾向，分层后，体系能量降低，因此会自动分层。

3．铅酸蓄电池的两个电极，一个是活性铅电极，另一个是活性氧化铅电极，你是怎样理解这理解这“活性”两字？答：这里活性是指铅或氧化铅处于多孔性，即具有大的比表面积，具有较高比表面自由能，处于化学活性状态。

这是在制备电极时经过特殊活化工序而形成的高分散状态，根据热力学理论及表面性质，若铅蓄电池长期使用或者长期放置而未能及时充电，电极的高分散状态会逐渐减低，这种活性也就消失。

4.在化工生产中，固体原料的焙烧，目前很多采用沸腾焙烧，依表面现象来分析有哪些优点？答：沸腾焙烧是将固体原料碎成小颗粒，通入预热的空气或其它气体，使炉内固体颗粒在气体中悬浮，状如沸腾，这样就增大了固气间的接触界面，增强了传质与传热，使体系处于较高的化学活性状态。

5. 在滴管内的液体为什么必须给橡胶乳头加压时液体才能滴出，并呈球形？答：因在滴管下端的液面呈凹形，即液面的附加力是向上的，液体不易从滴管滴出，因此若要使液滴从管端滴下，必须在橡胶乳头加以压力，使这压力大于附加压力，此压力通过液柱而传至管下端液面而超过凹形表面的附加压力，使凹形表面变成凸形表面，最终使液滴滴下，刚滴下的一瞬间，液滴不成球形，上端呈尖形，这时液面各部位的曲率半径都不一样，不同部位的曲面上所产生附加压力也不同，这种不平衡的压力便迫使液滴自动调整成球形，降低能量使液滴具有最小的表面积。

胶体分散系统1．在稀的砷酸溶液中，通入2H S(g)以制备硫化砷23As S 溶胶，该溶胶的稳定剂是略过量的2H S(g)，则所形成胶团的结构式是 ( )(A) 23[(As S )H ()HS ]HS x m n n x x +---⋅⋅-⋅(B) +23[(As S )HS ()H ]H x m n n x x -+-⋅⋅-⋅(C) 23[(As S )H ()HS ]HS x m n n x x +-+-⋅-⋅(D) +23[(As S )HS ()H ]H x m n n x x -++⋅-⋅答：(B)。

稳定剂2H S(g)溶于水后生成氢硫酸，是弱酸，一般发生一级解离，+2H S H HS -+，胶核优先吸附HS -，使胶粒带负电。

而胶团是电中性的。

2．将3FeCl 在热水中水解，制成3Fe(OH)溶胶的反应如下：323F e C l 3H O ()F e (O H )()3H C l+−−→+热溶胶 溶液中一部分3Fe(OH)还会发生如下的反应：32Fe(OH)HCl FeOCl 2H O +−−→+， FeOCl FeO Cl +-+则3Fe(OH)溶胶的胶团结构式为 （ ）(A) 3[(Fe(OH))FeO ()Cl ]x m n n x +-+⋅-(B) 3[(Fe(OH))FeO ()Cl ]Cl x m n n x x +-+-⋅-⋅(C) 3[(Fe(OH))Cl ()FeO ]FeO x m n n x x -+-+⋅-⋅(D) 3[(Fe(OH))Cl ()FeO ]x m n n x -+-⋅-答： (B)。

3Fe(OH)胶核优先吸附FeO +，然后有部分Cl -进入吸附层，形成的胶粒如(A)所示，是带正电的。

而胶团是电中性的，所以胶团结构式如(B)所示。

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) 渗透压(B) 扩散 (C) 沉降平衡 (D) 电泳答：(D) 由于溶胶粒子的不规则Brown运动，使粒子在分散介质中可以扩散、与重力达沉降平衡，在半透膜两边产生渗透压。

第四章胶体溶液学习要点分散系、分散相、分散介质、表面现象、表面能、表面活性物质、吸附、孚L 化剂、乳化作用、溶胶、胶团结构、Tyndall现象、Brown运动、电泳、电渗。

聚沉值、大分子溶液、胶凝、盐析学习指南（一）分散系统分散系统，简称分散系，是由一种或几种物质以较小的颗粒分散于另一种物质中所形成的系统。

分散系中被分散的物质称为分散相，容纳分散相的物质称为分散介质。

根据物态，分散系有固态、液态与气态之分。

液体分散系按其分散相直径的大小不同可分为真溶液、胶体分散系和粗分散系三类。

分散系又可分为均相分散系和非均相分散系两大类。

均相分散系只有一个相（体系内部物理性质和化学性质均一的部分形成一相”,包括真溶液、大分子溶液。

非均相分散系的分散相和分散介质为不同的相，包括溶胶和粗分散系。

（二）表面现象我们把在任何两相界面上产生的物理化学现象总称为表面现象。

胶体的许多性质，如电学性质、稳定性、保护作用等都与表面现象有关。

如果把液体内部分子移到表面层就要克服向内的合力而做功。

这种功称为表面功，它以势能形式储存于表面分子。

单位表面上的表面自由能即增加单位表面所消耗的功，称为比表面能，比表面能在数值上等于表面张力。

根据热力学原理，表面能有自发降低的趋势。

要降低表面能，可通过两种途径：一是缩小物体的表面积；二是降低表面张力或是两者都减小。

表面活性物质分子的一端具有疏水性，另一端具有亲脂性。

如果向水中加入表面活性物质，则表面活性物质会部分地代替水分子聚集在溶液表面上，以降低表面张力，导致表面活性物质在表面层的浓度大于在溶液内部的浓度，产生正吸附。

相反，如果向水中加入某些无机盐类（如NaCl等）、糖类（单糖、双糖）以及溶于水的金属氢氧化物、淀粉等表面张力比水大的表面非活性物质，则这类物质在溶液表面层的浓度将会小于它们在溶液内部的浓度，产生负吸附。

（三）孚L状液水与油这两种液体不相溶，若使其中的一种液体的一种以细小的液滴分散于另一种不相溶的液体中，必须在振荡的同时加入一种能降低比界面能的表面活性物质，这种表面活性物质的分子在油与水两相界面上定向地排列，形成一层保护分散相液滴的薄膜，防止了液滴合并变大而分层，使体系得到一定程度的稳定性. 这种能使乳浊液稳定的的表面活性物质称为乳化剂，乳化剂所起的作用称为乳化作用。