《无极及分析化学》（第三版）第一章 课后习题答案详解

第1章 思考题与习题参考答案

一、选择题

1．等压下加热5％的下列水溶液，最先沸腾的是（ ） A. 蔗糖（C12H22O11）溶液 B. 葡萄糖（C6H12O6）溶液 C. 丙三醇（C 3H8O3）溶液 D. 尿素（ (NH2)2 CO）溶液

解：选D。在等压下，最先沸腾就是指溶液的蒸气压最低。根据难挥发非电解质稀溶液的依

数性变化规律，溶液质量摩尔浓度增大，溶液的蒸气压下降。这里，相同质量分数下，溶质的摩尔质量越小，质量摩尔浓度越大。选项D中非电解质尿素的摩尔质量最小，尿素溶液的质量摩尔浓度最大，蒸气压最低，在等压下最先沸腾。 2．0.1mol·kg－1下列水溶液中凝固点最低的是（ ）

A. NaCl溶液 B. C12H22O11溶液 C. HAc溶液 D. H2SO4溶液

解：选D。电解质溶液的依数性虽然不能用拉乌尔定律进行统一的定量计算，但仍然可以参

照难挥发非电解质稀溶液的依数性进行定性描述。即溶质的粒子数目增大，会引起溶液的蒸气压降低，沸点升高，凝固点下降和溶液的渗透压增大。此题中，在相同质量摩尔浓度下，溶液中的粒子数目估算出来是H2SO4溶液最多，所以其凝固点最低。 3．胶体溶液中，决定溶胶电性的物质是（ ）

A. 胶团 B. 电位离子 C. 反离子 D. 胶粒

解：选D。 根据胶团结构，胶核和吸附层的整体称为胶粒，胶粒中反离子数比电位离子数少，故胶粒所带电荷与电位离子符号相同。即胶粒带电，溶胶电性由胶粒决定。

4．溶胶具有聚结不稳定性，但经纯化后的Fe(OH)3溶胶可以存放数年而不聚沉，其原因是（ ） A. 胶体的布朗运动 B. 胶体的丁铎尔效应 C. 胶团有溶剂化膜 D. 胶粒带电和胶团有溶剂化膜

解：选D。溶胶具有动力学稳定性和聚结稳定性，而聚结稳定性是溶胶稳定的根本原因，它

包含两个方面，胶粒带有相同电性的电荷，当靠近时会产生静电排斥，阻止胶粒聚结合并；而电位离子和反离子形成的溶剂化膜，也会阻隔胶粒的聚结合并。由于纯化的Fe(OH)3溶胶具有这种聚结稳定性，从而可以存放数年而不聚沉。

5．有浓度同为0.01 mol·L-1的电解质①NaNO3 ②Na2SO4 ③Na3PO4 ④MgCl2，它们对Fe(OH)3溶胶的聚沉能力大小顺序为（ ）

A. ①②③④ B. ②④③① C ③②①④ D. ③②④① 解：选D。根据哈迪-叔尔采规则：起聚沉作用的主要是与胶粒带相反电荷的离子。相反电荷

离子的价态愈高，聚沉能力愈大。Fe(OH)3溶胶中胶粒带正电荷，起聚沉作用的应是电解质中的阴离子，且价态愈高，聚沉能力愈大。所以聚沉能力由大到小的顺序为③②④①，其中由于④中氯离子数目大于①中硝酸根数目，参与聚沉溶胶的粒子数目多，所以④聚沉能力比①强。 二、填空题

1．1 mol H，1 mol H2SO4，1 mol

12H2SO4所表示的基本单元分别是 H 、 H2SO4 、1H2SO4。 22．丁铎尔效应能够证明溶胶具有 光学 性质，其动力学性质可以由 布朗运动 实验证明，电泳和电渗实验证明溶胶具有 电学 性质。 3．将等体积的0.003mol·L1 AgNO3溶液和0.008mol·L

－

－1

KCl溶液混合所得的AgCl溶胶的胶

团结构式为 [(AgCl) m . n Cl-. (n–x) K+ ] x- . x K+ ，该溶胶在电场中向 正 极移动。 三、简答题

1．什么叫分散系? 分散系是如何分类的?

答：分散系：一种或几种物质分散到另一种物质中形成的混合物叫分散系。被分散的物质叫

分散质，分散其他物质的物质叫分散剂。（1）按分散质或分散剂的状态分：九种，包括气-气分散系、液-气分散系、固-气分散系和气-液分散系、液-液分散系、固-液分散系及气-固分散系、液-固分散系、固-固分散系。（2）按分散质粒子的大小分：三种。分子离子分散系（d＜1 nm）、胶体分散系（1 nm＜d＜100 nm）、粗分散系（d＞100 nm） 2．对稀溶液依数性进行计算的公式是否适用于电解质稀溶液和易挥发溶质的稀溶液? 为什

么?

答：不适用。当溶质是电解质的时候，拉乌尔定律发生偏离，主要原因电解质溶液由于溶质发生解离，使溶液中溶质粒子数增加，计算时应考虑其解离的因素，否则会使计算得到的Δp、ΔTb、ΔTf 、Π值比实验测得值小；另一方面，电解质溶液由于离子间的静电引力比非电解质之间的作用力大得多，因此用离子浓度来计算强电解质溶液的Δp、ΔTb、ΔTf 、Π时，其计算结果与实际值偏离较大，应该用活度代替浓度进行计算。对易挥发溶质的稀溶液，由于其溶质不断挥发，溶液浓度不断变化，所以也无法进行依数性计算。 3．难挥发溶质的溶液，在不断的沸腾过程中，它的沸点是否恒定？其蒸气在冷却过程中的凝聚温度是否恒定？为什么？

答：由于溶剂的挥发，溶液浓度逐渐增大，其沸点是逐渐升高的, 至溶液达到饱和后，沸点恒定；在蒸气冷却过程中，由于溶剂是纯净的，其凝聚温度是恒定的，等于溶剂的沸点。

4．若渗透现象停止了，是否意味着半透膜两端溶液的浓度也相等了？

答：据范特霍夫的渗透压定律，若渗透现象停止了，说明渗透压相等，但其浓度不一定相等。 5．溶胶稳定的因素有哪些? 促使溶胶聚沉的办法有哪些? 用电解质聚沉溶胶时有何规律? 答：溶胶稳定的因素有两个，一是溶胶具有动力学稳定性，另一个是聚结稳定性。溶胶的动

力学稳定性系指在重力的作用下，分散质粒子不会从分散剂中沉淀出来，从而保持系统的相对稳定的性质。溶胶的聚结稳定性是指溶胶在放置过程中不发生分散质粒子的相互聚结，从而保持系统一定的分散度的性质。促使溶胶聚沉的办法有加入电解质、将两种带相反电荷的胶体按一定的比例混合及加热等。电解质对溶胶的聚沉作用取决于与胶粒所带电荷符号相反的离子，而且与其所带电荷的多少有关，一般来说，离子电荷越高，对溶胶的聚沉能力就越强，这个规律称为哈迪—叔尔采规则。 6．什么叫表面活性剂? 其分子结构有何特点?

答： 溶于水后能显著降低水的表面自由能的物质称为表面活性物质或表面活性剂。表面活性

剂的特性取决于其分子结构。它的分子都是由极性基团和非极性基团两部分组成，极性基团如-－OH，－COOH，－NH：，－SO3：H等对水的亲和力很强，称为亲水基；非极性基因如脂肪烃基－R，芳香基－Ar等对油的亲和力较强，称为亲油基或疏水基。在表面活性剂溶于水后，分子中的亲水基进入水相，疏水基则进入油相，这样表面活性剂分子就浓集在两相界面上，形成了定向排列的分子膜，使相界面上的分子受力不均匀情况得到改善，从而降低了水的表面自由能。

7．乳浊液的类型与所选用的乳化剂的类型有何关系? 举例说明。

答：乳化剂不仅能提高乳浊液的稳定性，还能决定乳浊液的类型。一般来说，亲水性乳化剂

有利于形成O／W型乳浊液，亲油性乳化剂有利于形成W／O型乳浊液。 8．解释如下现象：

（1）为何江河入海处常会形成三角洲？

答： 三角洲的形成过程体现了胶体的性质： 当河水和海水混合时，由于它们所含的胶体微

粒所带电荷的性质不同，由于静电作用，异性电荷相互吸引，导致胶体的颗粒变大，最终沉淀了出来，日积月累的堆积，就形成了三角洲。 （2）加明矾为什么能够净水？

答： 由于天然水中含有带负电荷的悬浮物（黏土等），使天然水比较浑浊，而明矾的水解产

物Al(OH)3胶粒却带正电荷，当将明矾加入天然水中时，两种电性相反的胶体相互吸引而聚沉，从而达到净水的效果。

（3）不慎发生重金属离子中毒，为什么服用大量牛奶可以减轻病状？

答： 由于可溶性重金属离子（强电解质）可使胶体聚沉，人体组织中的蛋白质作为一种胶体，遇到可溶性重金属盐会凝结而变性，误服重金属盐会使人中毒。如果立即服用大量鲜牛奶这类胶体溶液，可促使重金属与牛奶中的蛋白质发生聚沉作用，从而减轻重金属离子对机体的危害。

（4）肉食品加工厂排出的含血浆蛋白的污水，为什么加入高分子絮凝剂可起净化作用？ 答： 因为含有血浆蛋白的污水具有胶体溶液的性质，加入高分子絮凝剂会对胶体溶液起到敏

化作用，促进胶体的凝聚，从而净化了污水。 四、计算题

1．10.00 mL 饱和 NaCl 溶液质量为 12.003 g ，将其蒸干后得到 NaCl 3.173 g ，求： （1）NaCl 的质量分数 ；（2）NaCl 的质量摩尔浓度 ； （3）NaCl 的物质的量浓度 ；（4） 各组分的摩尔分数。 解：（1）w(NaCl)?（2）

m(NaCl)3.173g??0.2644 m总12.003gb(NaCl)?n(NaCl)m(NaCl)/M(NaCl)(3.173/58.443)mol???6.149?mol?kg?1

m总?m(NaCl)m总?m(NaCl)(12.003?3.173)/1000kgn(NaCl)m(NaCl)/M(NaCl)3.173/58.443???5.429?mol?L?1 VV10.00/1000（3）c(NaCl)?（4） x(NaCl)??n(NaCl)m(NaCl)/M(NaCl) ?n(NaCl)?n(H2O)m(NaCl)/M(NaCl)?mH2O/M(H2O)3.173/58.443?0.09972

3.173/58.443?8.830/18.015x(H2O)?n(H2O)8.830/18.0150.4901???0.900 3n(NaCl)?n(H2O)3.173/58.443?8.830/18.0150.0542?90.49012．今有两种溶液，其一为1.50g尿素(NH2)2CO 溶于200g 水中；另一为42.8g未知物溶于1000g水中，这两种溶液在同一温度开始沸腾，计算这种未知物的摩尔质量。

解：由于都是水溶液，所以溶剂的沸点升高常数Kb相同，又知， ?t尿素??t未知，由稀溶液的依数性公式：?tb?Kb?bB ，可得两种溶液的质量摩尔浓度相等：

b?(NH2)2CO??b(B)

设未知物的摩尔质量为M(B)，代入上式得

1.50g/60.06g?mol-142.8g/M(B) ?(200/1000)kg(1000/1000)kg解之得： M(B)=342.7 g·mol-1

3．将1.00 g 硫溶于20.0 g 萘中，使萘的凝固点降低1.30℃，萘的Kf为6.8℃·kg · mol-1，求硫的摩尔质量和分子式。

解：设未知物的摩尔质量为M(B)，根据溶液的凝固点降低公式： ?tf?Kf?bB，将数据代入

得：

1.30?C?6.8?C?kg?mol?1?1.00g/M(B)

(20.0/1000)kg解之得 M(B)=261.5 g · mol-1

由于单个硫元素的摩尔质量为M(S) = 32.065g·mol-1, 则M(B) / M(S)= 261.5/32.065 ＝8.155，即约8个S原子形成一个硫分子。所以该单质硫的分子式为：S8

4．从某种植物中分离出一种未知结构的有特殊功能的生物碱，为了测定其相对分子质量，将19g该物质溶于100g水中，测得溶液的沸点升高了0.060K ，凝固点降低了0.220K 。计算该生物碱的相对分子质量。

解：利用沸点升高和凝固点降低都能够测量未知物的摩尔质量，但一般选取相对较大的数据来计算较准确，这里我们选取凝固点降低来计算。设未知物的摩尔质量为M(B)，由公式

?tf?Kf?bB知，

0.220K?1.86K?kg?mol?1?19g/M(B)

(100/1000)kg解之得 M(B)=1606.4g?mol-1

5． 101 mg胰岛素溶于 10.0mL 水，该溶液在25.0℃时的渗透压是 4.34kPa，计算胰岛素的摩尔质量和该溶液的蒸气压下降Δp(已知25.0℃水的饱和蒸气压为3.17kPa)。 解：（1） 设胰岛素的摩尔质量为M(B)，则由渗透压公式知： ??cRT ?nmRTRT? VM(B)VmRT(101/103)g?8.314Pa?m3?K?1?mol?1?298.15K-1

因而，M(B)? g · mol??5768.76ΠV(4.34?1000)Pa?(10.0/10)m3

（2） 由拉乌尔定律知，?p?p*?xB?p*nBn?p*?B

nA?nBnA(101?10?3)/(5768.7g?mol?1)?3.17?10? (10.0/18.015)mol?0.09999Pa36．人体血浆的凝固点为272.59K，计算在正常体温(36.5℃)下血浆的渗透压。

解：由于人体血浆为水溶液，因而其溶质的质量摩尔浓度可由其凝固点降低值求得。 凝固点降低值：?tf?273.15K?272.59K?0.56K 由公式 ?tf?Kf?bB知，血浆的质量摩尔浓度为

bB??tf0.56K-1 ??0.301??mol?kg?1Kf1.86K?kg?mol人体血浆的渗透压为bB?c?0.301mol?L-1

Π?cBRT?0.301mol?L?1?8.314kPa?L?K?1?mol?1?(276.15?36.5)K

??????774.9kPa7．硫化砷溶胶是由下列反应而制得的 2H3AsO3 + 3H2S = As2S3 + 6H2O试写出硫化砷胶体的胶团结构式（电位离子为HS-）。并比较NaCl、 MgCl2、 AlCl3三种电解质对该溶胶的聚沉能力，并说明原因。

解：硫化砷胶体的胶团结构式为

?(As2S3)m?nHS??(n?x)H??x??xH?

由于硫化砷溶胶带负电荷，所以根据哈迪-叔尔采规则，电解质阳离子对其起聚沉作用，且电荷越高，聚沉能力越强，所以NaCl、MgCl2、AlCl3三种电解质中NaCl的聚沉能力最小，AlCl3的聚沉能力最大，MgCl2的聚沉能力居中。

8．反渗透法是淡化海水制备饮用水的一种方法。若25℃时用密度为1021 kg · m-3的海水提取淡水，应在海水一侧加多大的压力？假设海水中盐的总浓度以NaCl的质量分数计为3％，其中的NaCl完全离子化。

解：依题意，每升海水的质量为1021g，其中NaCl的物质的量

m(NaCl)V海水?海水w(NaCl)1021g?3%n(NaCl)????0.524?mol

M(NaCl)M(NaCl)58.443g?mol?1每升海水NaCl的物质的量浓度：

c(NaCl)?n(NaCl)?0.524mol?L?1 V总因为题意假定NaCl完全离子化，所以溶液中粒子数应扩大一倍，根据渗透压定律：

Π?cRT?2c(NaCl)RT?2?0.524mol?L?1?8.314kPa?L?K?1?mol?1?298.15K??2597.8kPa

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