高中化学第2节 研究物质性质的方法和程序学案及答案

一种重要的混合物——胶体

一、分散系

　朱自清在《荷塘月色》中写道：“薄薄的青雾浮起在荷塘里……月光是隔了树照过来的，高处丛生的灌木，落下参差的斑驳的黑影……”月光穿过薄雾形成的种种美景的本质原因是什么？

[提示]　雾是一种胶体，是空气中的小液滴分散在空气中形成的一种分散系，本质原因是空气中的小液滴颗粒直径大小为1～100 nm。

二、胶体的性质和应用

1．

2．电泳

3．聚沉

　判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)根据能否发生丁达尔现象将分散系分为浊液、溶液和胶体 (　　)

(2)可利用丁达尔现象区分溶液和胶体 (　　)

(3)胶体带电荷，在通电时会发生电泳现象 (　　)

(4)胶体在一定条件下发生聚沉，属于化学变化 (　　)

(5)水泥厂、冶金厂常用高压电除去烟尘，是因为烟尘微粒带电荷 (　　)

[答案]　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√

清晨，当太阳照射时，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，这就是丁达尔现象。这是因为云、雾、烟尘也是胶体，只是这些胶体的分散剂是空气，分散质是微小的尘埃或小液滴。

[问题1]　胶体为什么比较稳定？

[提示]　主要原因是同种胶体的分散质微粒带同种电荷，相互排斥，无法聚集成大颗粒沉淀从分散剂中析出。

次要原因是胶体中的分散质微粒小，质量轻，其运动方向时刻在发生变化，不易发生聚集而沉降。

[问题2]　已知鸡蛋清溶液是一种胶体，现有三瓶无色液体：NaCl溶液、Na2SO4溶液、鸡蛋清溶液，根据已学过的知识鉴别它们。

[提示]　用激光笔照射这三瓶无色液体，在入射光侧面进行观察，产生丁达尔现象的是鸡蛋清溶液；用小试管分别取2 mL另外两种液体，分别向里面滴加BaCl2溶液，产生白色沉淀的是Na2SO4溶液，无明显现象的是NaCl溶液。

[问题3]　除去NaCl溶液或Fe(OH)3胶体中的泥沙采用什么方法？

[提示]　溶液、胶体中的分散质微粒均能透过滤纸，浊液中的分散质微粒不能透过，因此除去NaCl溶液或Fe(OH)3胶体中的泥沙可用过滤的方法。

[问题4]　氢氧化铁胶体通电后与电源负极相连的区域颜色加深说明了什么？

[提示]　氢氧化铁胶体的分散质微粒带正电荷，通电后向电源负极附近移动。

三种分散系的比较

1．不是Fe(OH)3胶体和FeCl3溶液共同具备的性质是(　　)

A．都比较稳定，密封放置不产生沉淀

B．都有丁达尔现象

C．加入少量NaOH溶液都可产生沉淀

D．分散质微粒均可透过滤纸

B　[溶液和胶体外观基本一致，一般均一、透明、稳定，A不符合题意；胶体具有丁达尔现象，溶液不具有丁达尔现象，B符合题意；向Fe(OH)3胶体中加入NaOH溶液，会使胶体发生聚沉，产生Fe(OH)3沉淀，而FeCl3与NaOH反应生成Fe(OH)3沉淀，C不符合题意；溶液和胶体都能透过滤纸，D不符合题意。]

2．下列说法正确的是(　　)

A．溶液与胶体的本质区别是丁达尔现象

B．鉴别胶体和溶液可以采用的最好方法是渗析

C．氢氧化铁胶体稳定存在的主要原因是其胶粒带有正电荷

D．FeCl3溶液可用于应急止血，其主要原因是FeCl3溶液具有杀菌消毒的作用

C　[溶液和胶体的本质区别是分散质微粒直径不同。鉴别溶液和胶体的最好方法是采用丁达尔现象，分离二者的方法是渗析。FeCl3溶液止血的原因是使血液胶体聚沉。]

3．关于胶体和溶液的区别，下列叙述错误的是(　　)

A．FeCl3溶液与Fe(OH)3胶体的外观都是澄清、透明、均匀的

B．溶液中分散质微粒能通过半透膜，胶体中分散质微粒不能通过半透膜

C．光束通过淀粉溶液，可以看到一条光亮的“通路”，光束通过蔗糖溶液时，则无此现象

D．溶液最稳定，放置后不会生成沉淀；胶体很不稳定，放置后很快会生成沉淀

D　[FeCl3溶液是澄清、透明的稳定分散系，Fe(OH)3胶体也是澄清、透明的稳定分散系，故A正确；溶液中分散质微粒能通过半透膜，但胶体中分散质微粒不能通过半透膜，故B正确；当光束通过淀粉溶液时，出现一条光亮的“通路”，该现象为丁达尔现象，说明该分散系为胶体，而通过蔗糖溶液时无明显现象，丁达尔现象是鉴别溶液和胶体的常用方法，故C正确；胶体较稳定，放置后不会很快会生成沉淀，溶液是一种非常稳定的分散系，故D错误。]

通过下图装置可制备Fe(OH)3胶体。

[问题1]　一位同学在实验过程中边滴加FeCl3溶液边用玻璃棒搅拌，没有制得胶体，反而出现了浑浊；另一位同学向烧杯中一次加入大量FeCl3溶液，也没有制得胶体。请你帮他们分析原因？

[提示]　玻璃棒搅拌和过量电解质都会使氢氧化铁胶体聚沉。

[问题2]　Fe(OH)3胶体中混有FeCl3溶液，如何分离净化得到较为纯净的Fe(OH)3胶体？

[提示]　如图，将所得混有FeCl3溶液的Fe(OH)3胶体盛于半透膜制作的渗析袋中，置于流动(或频繁更换)的蒸馏水里一段时间即可。

[问题3]　向Fe(OH)3胶体中加入稀盐酸，先产生红褐色沉淀，继续滴加稀盐酸，红褐色沉淀又溶解，为什么？

[提示]　向Fe(OH)3胶体中加入稀盐酸，胶体先发生聚沉形成Fe(OH)3沉淀，继续滴加稀盐酸，酸碱发生中和反应，Fe(OH)3沉淀又溶解。

[问题4]　制备Fe(OH)3胶体时，为什么不用NaOH与FeCl3反应？

[提示]　FeCl3与NaOH溶液反应产生Fe(OH)3沉淀。

1．Fe(OH)3胶体的制备

向20 mL煮沸的蒸馏水中滴加1～2 mL FeCl3饱和溶液，继续煮沸，得红褐色的Fe(OH)3胶体后立即停止加热。

FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl

注意：该化学方程式不用“”和“↓”等符号，不能过度加热，以免Fe(OH)3胶体发生聚沉。

2．胶体的分离和提纯

(1)胶体与悬浊液的分离

胶体微粒可以透过滤纸而悬浊液中的分散质微粒不能透过滤纸，因此可用过滤的方法分离。

(2)胶体的净化

胶体微粒不能透过半透膜而小分子、离子能够透过半透膜，因此可用渗析的方法净化胶体。如除去Fe(OH)3胶体中的FeCl3：将混合物盛于半透膜制作的渗析袋中，置于流动(或频繁更换)的蒸馏水里一段时间即可。

3．胶体的应用

(1)将盐卤或石膏加入豆浆，制成豆腐。

(2)一支钢笔使用两种不同型号的蓝黑墨水，易出现堵塞。   

(3)工厂常利用高压静电除大量烟尘。

(4)手被割破时，可用FeCl3溶液应急止血。

(5)海河交界处易形成三角洲。

(6)医疗上的血液透析。

(7)明矾常用作净水剂。

【例题】　某小组同学实验课上制备Fe(OH)3胶体，并探究该胶体的性质。

(1)该小组同学采用了以下操作制备胶体，请将空白处填写完整。取一个烧杯，加入20 mL蒸馏水，加热至沸腾，然后向烧杯中滴加1～2 mL饱和________溶液，继续煮沸，待________时，停止加热；反应的化学方程式为________________。

(2)将制得的胶体放入半透膜制成的袋内，如图所示，放置2 min后，取少量半透膜外的液体置于试管中，置于暗处，用一束强光从侧面照射，观察________(填“有”或“无”)丁达尔现象；再向试管中加入用稀硝酸酸化的硝酸银溶液，可观察到的现象为______________________________________。

(3)将半透膜内的液体倒入U形管中，如图所示，在液体上方加入少量电解质溶液以保护胶体，接通直流电后，观察到的现象是________(填“阴”或“阳”)极附近颜色逐渐变深，其原因是_____________________________。

[解析]　(1)实验室制备Fe(OH)3胶体的操作要点：将蒸馏水先煮沸，然后加入饱和的FeCl3溶液，再继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热。

(2)胶体的分散质微粒不能透过半透膜，因此半透膜外的液体为溶液，所以无丁达尔现象；因溶液中含有Cl－，所以加入用稀硝酸酸化的硝酸银溶液会出现白色沉淀。

(3)Fe(OH)3胶体的分散质微粒带正电荷，在电场作用下发生电泳现象。带正电荷的胶体分散质微粒向阴极移动，故阴极附近颜色逐渐加深。

[答案]　(1)氯化铁(或FeCl3)　液体呈红褐色　FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl　(2)无　有白色沉淀生成　(3)阴　Fe(OH)3胶体的分散质微粒带正电荷，在电场作用下向阴极移动

【变式旁通】　氢氧化铁胶体区别于FeCl3溶液最本质的特征是什么？

[提示]　Fe(OH)3胶体的分散质微粒的直径介于1～100 nm是胶体的本质特征，决定了胶体的性质。

1．下列说法正确的是(　　)

A．不能发生丁达尔现象的分散系有氯化钠溶液、蒸馏水等

B．将1 L 2 mol·L－1的FeCl3溶液制成胶体后，其中含有氢氧化铁胶体的分散质微粒数目为2NA

C．黄河入海口处三角洲的形成与胶体性质有关

D．将饱和FeCl3溶液加热至沸腾，制得Fe(OH)3胶体

C　[蒸馏水是纯净物不是分散系，A错；胶体的分散质微粒是大量分子或离子的集合体，故Fe(OH)3胶体的分散质微粒数目少于2NA，B错；制取Fe(OH)3胶体的方法是将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，D错。]

2．下列现象或新技术应用中，不涉及胶体性质的是(　　)

A．向饱和氯化铁溶液中逐滴加入NaOH溶液，产生红褐色沉淀

B．使用微波手术刀进行外科手术，可使开刀处的血液迅速凝固而减少失血

C．清晨，茂密的树林中，常常可以看到从枝叶间透过一道道光柱

D．肾功能衰竭等疾病引起的血液中毒，可利用血液透析进行治疗

A　[A选项，氯化铁溶液与NaOH溶液反应，属于复分解反应，与胶体的性质无关；B选项，血液是胶体，用微波手术刀进行外科手术，可使开刀处的血液迅速凝固，属于胶体的聚沉；C选项，“枝叶间透过一道道光柱”属于丁达尔现象；D选项，“血液透析”利用的是胶体的渗析。]

1．下列有关分散系的说法中正确的是(　　)

A．分散系一定是混合物，分散质一定是纯净物

B．凡是均匀、稳定的液体，就是溶液

C．溶液的分散质一定是液体

D．过滤可以分离浊液和胶体的混合物

D　[分散质不全为纯净物，A错；胶体也具有均一、稳定的性质，B错；溶质可以是气体、液体、固体，C错。]

2．当光束通过下列物质时，不会出现丁达尔效应的是(　　)

①Fe(OH)3胶体　②水　③蔗糖溶液　④FeCl3溶液　⑤云、雾

A．②④⑤  B．③④⑤  C．②③④  D．①③④

C　[①⑤是胶体，③④为溶液，②为纯净物。]

3．下列关于胶体的叙述正确的是(　　)

A．胶体和溶液的本质区别是胶体可以产生丁达尔现象

B．0.1 mol FeCl3溶于水中形成胶体后含有的分散质微粒的数目为0.1NA

C．明矾净水与胶体的性质有关

D．可以用滤纸分离提纯胶体和溶液

C　[胶体和溶液的本质区别是分散质微粒直径的大小不同，A项错误；Fe(OH)3胶体的分散质微粒是由很多Fe(OH)3聚集在一起形成的，故0.1 mol FeCl3溶于水中形成胶体后含有的分散质微粒的数目远少于0.1NA，B项错误；明矾净水利用的是Al(OH)3胶体的吸附作用，C项正确；溶液和胶体微粒均可以透过滤纸，D项错误。]

4．下列事实与胶体性质无关的是(　　)

A．在豆浆里加入盐卤做豆腐

B．盐碱地里土壤保肥能力差

C．一束平行光线照射蛋白质溶液时，从侧面可以看到一束光亮的通路

D．氯化铁溶液中滴入氢氧化钠溶液出现红褐色沉淀

D　[A项属于胶体的聚沉；B项土壤胶体的分散质微粒带电，盐碱地中的电解质易使胶体聚沉；C项属于丁达尔效应；D项发生化学反应产生沉淀。]

5．有甲、乙、丙三种液体，它们分别为Fe(OH)3胶体、硅酸胶体、NaOH溶液。现将有关实验现象记录如下：①将一束光通过乙液体，无丁达尔现象；②将乙慢慢加入丙中，先出现浑浊，后液体变清。

(1)则甲为________，乙为________，丙为________。

(2)若要由Fe(OH)3胶体得到Fe(OH)3沉淀，可行的操作是________________________________________________________。

[解析]　(1)三种液体中只有NaOH溶液不是胶体，无丁达尔现象，故乙为NaOH溶液。硅酸胶体遇NaOH溶液发生凝聚，且硅酸属于酸，又能溶于过量的碱，由此确定丙为硅酸胶体。故甲为Fe(OH)3胶体。

[答案]　(1)Fe(OH)3胶体　NaOH溶液　硅酸胶体

(2)将NaOH溶液或硅酸胶体加入Fe(OH)3胶体中或直接加热Fe(OH)3胶体