第9章：胶体化学作业.doc

PAGE  PAGE 6 第9章 胶体化学 习题12.1 用As2O3与过量H2S制备As2S3溶胶，稳定剂为H2S。判断下列电解质对该溶胶聚沉能力的强弱顺序：（a）NaCl;(b)MgCl2;(c)MgSO4;(d)AlCl3 答：稳定剂H2S在水溶液中电离成H+和HS-，根据胶核优先吸附有相似组成的离子HS-，可知该As2S3溶胶中胶粒带负电。电解质中的反离子价数越高，其聚沉能力越强；与胶粒具有相同电荷离子价数越高，其聚沉能力越弱，所以上述四种电解质聚沉能力大小顺序为（d）＞（b）＞(c) ＞(a). 习题12.2 氧化铁溶胶中胶体的平均半径为4.0×10-9m。将溶胶稀释5000倍，在超显微镜下进行观察，视野容积为2.4×10-14m3，在连续25次观测中的粒子总数为72。假定粒子为球形，粒子的密度为5.2×103kg·m-3，试求：（1）该溶胶的原始浓度为若干？（2）求出1dm3溶胶中所含氧化铁的粒子数，并求出其总表面积。 解：（1）该溶胶的原始浓度 （2）1dm3溶胶中所含氧化铁的粒子数为1.0×10-9mol 即6.02×1014个。 其总表面积= 4πr2×6.02×1014 = 4×3.14×(4.0×10-9)2×6.02×1014 = 0.12m2 习题12.3 在293K，水的黏度为1.002×10-3Pa·s，金溶胶的扩散系数测定值为1.38×10-10m2s-1,试求金溶胶粒子的半径为若干？ 解：扩散系数与粒子半径之间的关系为 习题12.4 在293K，半径为2×10-4m和2×10-5m的土壤颗粒在水中的沉降速度各为多少？水和土的密度分别为1×103和2.65×103kg·m-3，水的黏度为1.002× 10-3Pa·s，重力加速度为9.8m·s-2。 解：球形粒子在重力场中匀速沉降时，沉降速度 对于半径为2×10-4m的土壤颗粒： 对于半径为2 10-5 m的土壤颗粒： 习题12.5 已知水与玻璃界面的电动电势为0.05V，试求在298K时，水在电渗仪中流过的速度为多少 m·s-1？假定玻璃毛细管长为0.01m，直径为1 10-4m，加在毛细管两端的电压为40V。已知η=1.03×10-3Pa·s，ε=81.1。 解：水的电渗速度 习题12.6 已知Fe(OH)3水溶胶胶粒(球形)在20min内,电极相距0.3m,外加电压150V的电场中移动距离为0.024m,求298K时胶粒界面的电动电势。 解：对于球形的粒子而言 将298K时水的黏度η=1.03×10-3Pa·s , V·m-1, ε=81.1，ε0=8.85×10-12代入得 习题12.7 试从定义，产生原因、数值、影响因素等方面，比较ζ电势和热力学电势 0的异同。 答：热力学电势 0是指固体表面与溶液本体之间的电势差，是双电层的总电势，其值取决于溶液中的电势离子的浓度，而与其它离子无关。ξ电势是指相对滑移面与溶液本体之间的电势差，它与电动现象密切相关，故称为电动电势，其值远小于 0，且受外加电解质的影响很大 习题12.8 增大电解质浓度对溶胶粒子扩散层的厚度、ξ电势、电荷密度和电动性质有何影响？ 答：增大外加电解质的浓度，会使更多的反离子进入固定层中，同时通过离子交换或压缩作用使扩散层的厚度减小，ξ电势亦会随之降低，溶胶粒子在电泳仪中的电泳速度将减慢。当扩散层被压缩到与固定层相重叠时，ξ电势降低为零，这时胶粒不带电荷。 习题12.9 298K时有一溶胶，胶粒直径为5×10-8m，分散介质的黏度η=0.001Pa·s，计算胶粒下沉5.00×10-4m所需时间。已知胶粒密度为5.6×103kg·m-3，分散介质密度为1.0×103kg·m-3。 解：球形胶体粒子在重力场中匀速沉降时，沉降速率 胶粒下沉5.00×10-4m所需时间 12-10 The radius of a sol particle is 2.12×10-7m, After Brown motion, the mean displacement is 1.004×10-5m, the mean interval time is 60 seconds. The temperature is 290.2K, the viscosity is 1.10×10-3Pa·s. then how much is Avogadro constant? 解：由题意可知r = 2.12×10-7m, x = 1.004×10-5m, t = 60s, t=290.2K, = 1.10×10-3Pa·s x= ()1/2 = 6.54×1023(mol-1) 12-11 At 29