第二章 元素與物質世界
第1節 元素與物質的分類
第2課時 一種重要的混合物——膠體
【學習目標】
1．了解分散系的含義及其分類。
2．知道膠體是一種重要的分散系，了解膠體的丁達爾現象、電泳、聚沉等特徵。
3．能夠列舉生活中膠體的實例，了解膠體性質的簡單應用。
4．能區分溶液、膠體、濁液，並知道其本質區別。
【知識清單】
一、分散系
分散系 概念 一種(或幾種)物質分散到另一種物質裡形成的混合物組成
分類溶液：分散質微粒直徑小於1_nm膠體：分散質微粒直徑介於1～100_nm濁液：分散質微粒直徑大於100_nm
膠體區別於其他分散系的本質特徵是什麼？
答案：膠體中膠粒直徑介於1～100 nm之間，是膠體區別於其他分散系的本質特徵。
二、膠體及其性質
1．概念：分散質的微粒直徑介於1～100_nm之間的分散系。
2．分類：依據分散劑的狀態，膠體可分為液溶膠、氣溶膠和固溶膠。
3．性質
(1)丁達爾現象
①概念：當可見光束通過膠體時，在入射光側面可看到光亮的通路的現象。
②原因：膠體中分散質微粒對可見光產生散射作用而形成。
③應用：丁達爾現象可用於溶液和膠體的鑑別。
(2)電泳
①概念：膠體微粒在外電場作用下定向移動的現象。
②成因：膠體微粒具有大的表面積，吸附能力強，吸附了陽離子或陰離子而帶電荷，從而在外加電場作用下帶電荷的粒子發生定向移動。
③應用：工廠靜電除塵。
(3)聚沉
①概念：在一定條件下，使膠體形成沉澱析出的現象。
②條件：加熱、加電解質、攪拌、加入與膠體微粒帶相反電荷的膠體。
③應用：石膏、鹽滷制豆腐；明礬淨水；珠江三角洲的形成等。
膠體能夠發生電泳現象，因此膠體帶電這一說法正確嗎？
答案：不正確，膠體發生電泳現象是由於膠體中的分散質微粒帶電，而整個膠體是呈電中性的。
4．膠體的提純——滲析。
(1)概念：利用半透膜分離膠體中的雜質分子或離子，提純、精製膠體的操作稱為滲析。
(2)原理：半透膜具有比濾紙更細小的孔隙，只有分子、離子能夠透過，而膠體粒子不能透過，因而可以用它將分子或離子和膠體粒子分開。
(3)應用：Ⅰ.提純膠體。
Ⅱ.膜分離——滲析在微電子材料製造、化學工程、生物工程、環境工程、海水淡化等方面都有重要應用。
【對點訓練】
1．下列說法中不正確的是( )
A．Na2SO4溶液是一種分散系，分散質是Na2SO4
B．蔗糖溶液是分散系，分散劑是水
C．煙、霧屬於膠體，是分散系的一種
D．碘酒是一種膠體，分散劑是酒精，分散質是碘
D 解析：溶液中溶質是分散質；煙是固體小顆粒、霧是液態小液滴分散在空氣中形成的分散系，屬於膠體；碘酒是一種溶液。
2．(雙選)關於膠體的敘述不正確的是( )
A．溶液顯電中性，膠體帶有電荷 B．膠體能透過半透膜，但不能透過濾紙
C．可用丁達爾現象區分溶液和膠體 D．電泳實驗說明了膠體微粒帶有電荷
AB 解析：溶液呈電中性，膠體微粒由於吸附了某些離子而帶有電荷，但膠體呈電中性，故A錯。膠體不能透過半透膜，但能透過濾紙，故B錯；C、D明顯正確。
3．下列現象不能用膠體知識進行解釋的是( )
A．向FeCl3飽和溶液中滴加NaOH溶液形成紅褐色的分散系
B．一支鋼筆使用兩種不同牌子的藍黑墨水，易出現堵塞
C．在河水與海水的交界處，易形成三角洲
D．水泥廠、冶金廠常用高壓電除去煙塵，是因為煙塵微粒帶電荷
A 解析：A項因發生反應FeCl3＋3NaOH===3NaCl＋Fe(OH)3↓而形成懸濁液；B項：墨水屬於膠體，不同品牌的墨水混用有可能發生膠體聚沉使鋼筆堵塞；C項：河水中膠粒遇海水中的帶電離子發生聚沉現象而形成三角洲；D項是利用煙塵的電泳現象除煙塵的。
【課後練習】
1．下列分散系最穩定的是( )
A．懸濁液 B．乳濁液 C．膠體 D．溶液
D 解析：通常情況下，穩定性：溶液＞膠體＞乳濁液＞懸濁液。
2．生物學家藉助新的顯微技術，成功觀察到小於200 nm的粒子。下列分散系中粒子半徑最小的是( )
A．霧 B．蛋白質溶液 C．石灰乳 D．KNO3溶液
D 解析：溶液中溶質粒子半徑最小。
3．下列有關膠體的說法正確的是( )
A．不能發生丁達爾效應的分散系有氯化鈉溶液、水等
B．在1 L 2 mol·L－1的氫氧化鐵膠體中含有氫氧化鐵膠粒數為2NA
C．在Fe(OH)3膠體中滴入H2SO4溶液將無沉澱產生
D．「血液透析」原理同膠體的滲析原理類似
D 解析：氯化鈉溶液和水都不能發生丁達爾效應，但水不是分散系，A錯；膠體粒子是分子的集合體，故膠體粒子的數目遠小於2NA，B錯；在Fe(OH)3膠體中加少量H2SO4溶液滿足了膠體聚沉的條件，使Fe(OH)3形成沉澱，加多量會溶解，C錯；「血液透析」的原理同膠體的滲析原理類似，D正確。答案為D。
4．下列說法正確的是( )
A．向飽和FeCl3溶液中滴加過量氨水，可製取Fe(OH)3膠體
B．依據丁達爾效應可將分散系分為溶液、膠體與濁液
C．霧是氣溶膠，在陽光下可觀察到丁達爾效應
D．AgI膠體在電場中自由運動
C
5．下列事實與膠體性質無關的是( )
A．在豆漿裡加入鹽滷做豆腐
B．河流入海處易形成沙洲
C．一束平行光線照射蛋白質溶液時，從側面可以看到光亮的通路
D．三氯化鐵溶液中滴入氨水出現紅褐色沉澱
D 解析：豆漿屬於膠體，加鹽滷後與分散劑形成凝膠；河水中含有泥沙小顆粒形成的膠粒，入海處遇電解質發生聚沉，易形成沙洲；C項是膠體的性質；D項三氯化鐵與氨水發生反應而生成Fe(OH)3紅褐色沉澱。
6．澱粉溶液是一種膠體，並且澱粉遇到碘單質，可以出現明顯的藍色特徵。現將澱粉和稀Na2SO4溶液混合，裝在半透膜袋中，浸泡在盛蒸餾水的燒杯內，過一段時間後，取燒杯中液體進行實驗，能證明半透膜完好無損的是( )
A．加入BaCl2溶液產生白色沉澱 B．加入碘水不變藍
C．加入BaCl2溶液沒有白色沉澱產生 D．加入碘水變藍
B 解析：半透膜完好無損，說明半透膜袋內的澱粉膠體沒有透過半透膜，只是Na＋和SO4(2－)透過半透膜而進入燒杯內，因此只要證明燒杯內沒有澱粉，就能說明半透膜完好無損。
7．有甲、乙、丙三種液體，它們分別為Fe(OH)3膠體、矽酸膠體、NaOH溶液。現將有關實驗現象記錄如下：①將一束光通過乙液體，無丁達爾現象；②將乙慢慢加入丙中，先出現渾濁，後液體變清。
(1)則甲為________，乙為________，丙為________。
(2)若要由Fe(OH)3膠體得到Fe(OH)3沉澱，可行的操作是________。
解析：乙無丁達爾現象，說明乙不是膠體，乙應是NaOH溶液，乙加入丙中，先出現渾濁，後液體變清，說明丙可與NaOH反應，則丙是矽酸膠體，甲是Fe(OH)3膠體，使Fe(OH)3膠體聚沉可加入電解質溶液。
答案：(1)Fe(OH)3膠體 NaOH溶液 矽酸膠體 (2)向Fe(OH) 3膠體中慢慢加入NaOH溶液
8．課外活動時間小麗同學製備Fe(OH)3膠體，操作如下：首先在燒杯中加入25 mL蒸餾水，用酒精燈加熱至沸騰，然後向燒杯中逐滴滴加6滴FeCl3飽和溶液，並繼續煮沸至液體呈透明的紅褐色，即得Fe(OH)3膠體。
試回答下列問題：
(1)如何證明小麗同學是否成功製得膠體？
__________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)若小麗同學在滴加FeCl3飽和溶液的同時用玻璃棒不斷攪拌，結果沒有得到膠體，為什麼呢？
__________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)小麗同學製得的Fe(OH)3膠體中含有少量鹽酸，為得到較純淨的膠體，他們設計了以下操作，合理的是________。
A．加入NaOH溶液進行中和
B．加入AgNO3溶液反應後過濾
C．裝入半透膜袋中，紮緊袋口，將其全部浸入蒸餾水中，並每隔一段時間，更換一次蒸餾水
解析：(1)若出現丁達爾現象，說明已成功製得膠體；(2)攪拌會使膠體聚沉；(3)採用滲析的方法可提純膠體。
答案：(1)用一束可見光通過所得分散系，在入射光側面若能看到光亮的通路，則證明已成功製得膠體
(2)攪拌可加快膠粒的運動速率，增加了膠粒之間的碰撞機會，使膠體發生聚沉
(3)C
【綜合提升】
9．(雙選)如圖所示，在火棉膠袋(半透膜)內注入澱粉和食鹽溶液，用線繫緊密封，使細玻管內的液面剛好高出燒杯內蒸餾水的液面，過一段時間後用碘酒和硝酸銀溶液分別檢驗蒸餾水。整個實驗過程中，所觀察到的現象是( )
A．細玻管內液面上升 B．細玻管內液面不變
C．蒸餾水遇碘酒變藍 D．蒸餾水遇硝酸銀溶液有白色沉澱生成
AD 解析：半透膜袋裡的濃度大，因而水進入的比出來的多，細玻璃管液面上升，故A項正確；食鹽中的氯離子通過半透膜進入蒸餾水中，遇硝酸銀溶液有白色沉澱生成，而澱粉屬於高分子，達到了膠體微粒粒度的範圍，不能透過半透膜，加入碘酒不變藍，故C項錯，D項正確。
10．膠體微粒往往通過吸附帶有電荷，一般非金屬氧化物膠體微粒帶負電荷，土壤膠體微粒也帶負電荷；金屬氧化物、金屬氫氧化物膠體微粒帶正電荷，如氧化鐵、氫氧化鐵等。請解答以下兩題。
(1)如果下列化肥中的含氮量是相同的，那麼作物的吸收效果最差的是________。
①碳酸氫銨 ②硝酸銨 ③硫酸銨 ④氯化銨
(2)在陶瓷工業上常因陶土裡混有氧化鐵而影響產品質量。解決方法可以把這些陶土和水一起攪拌，使微粒直徑為1～100 nm，然後插入兩根電極，接通直流電源，這時正極聚集________，負極聚集________，理由是____________________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)土壤膠體微粒帶負電荷，會吸收肥料中的陽離子。四種化肥中，只有硝酸銨中陰離子含有氮元素，同種電荷相斥，土壤膠體不會吸收NO3(－)，從而流失部分氮元素，故NH4NO3肥效最差。
(2)在混合膠體中，陶土分散質微粒帶負電荷，氧化鐵粒子帶正電荷，通直流電後，分別向正、負兩極移動。
答案：(1)②
(2)陶土 氧化鐵 因膠體中，陶土和氧化鐵膠粒分別帶負電荷和正電荷，接通直流電源後，分別向正極和負極移動。