实验10：胶体制备系列实验

实验10：胶体的制备与性质实验探究

一、实验目的

1、掌握实验室制备氢氧化铁胶体的实验操作技能和方法。

2、实验探究胶体的重要性质——丁达尔效应，学会用简单的方法鉴别胶体和溶液。

3、掌握胶体性质实验的演示技能，能成功演示胶体溶液的性质实验

二、实验原理

要得到胶粒范围大小的颗粒，一般有以下两种方法：一种是把较大的粒子或块状物质，细分为较小的颗粒，叫分散法；另一种是使较小的单元如分子或离子，聚集成为胶体颗粒，叫凝聚法。本实验采取凝聚法。

Fe(OH)3胶体的制备是通过水解反应来进行：

FeCl3 + 3H2O ==== Fe(OH)3 + 3HCl

H2SiO3胶体的制备是通过复分解反应来进行

Na2SiO3 + 2HCl ==== 2NaCl + H2SiO3

胶体具有丁达尔现象、布朗运动、电泳、凝聚等性质。

三、实验用品

饱和FeCl3；0.01mol/LKNO3；2mol/L的NaCl， 0.01mol/L硫酸铝；尿素；HCl（1mol/L）；饱和 Na2SiO3溶液；浓盐酸；酚酞试液；氯化铝（浓溶液）；

氯化铵(浓溶液)

U形管；直流电源；钢笔式电筒（激光笔）；导线；玻璃纸（不透光的纸板）

四、学生实验学习任务

1、成功制备150ml的Fe(OH)3胶体

2、熟练完成Fe(OH)3胶体的丁达尔现象实验、电泳现象实验和凝聚现象实验。

3、按实验要求给出的方法制备硅酸溶胶、凝胶各50ml。

4、自行设计实验，探究制备硅酸胶体的实验中盐酸浓度、试剂滴加顺序、溶液PH值对反应产物的影响，如实记录实验过程与结果。

五、实验基本流程

1、Fe(OH)3胶体的制备

烧杯中加入150mL蒸馏水加热至沸，向其中逐滴加入饱和FeCl3 2 mL,继续煮沸至溶液变成红棕色，即得到Fe(OH)3胶体（切勿加热时间过长，以免破坏胶体），冷却至室温备用。

2、胶体的性质

（1）胶体的光学性质

用比烧杯略大、侧面有一小洞的厚纸圆筒套在盛有Fe(OH)3胶体（或硅酸胶体）的烧杯外面，让光线从小洞进入荣翻页，可以看到胶体溶液里有一条光亮的通路，这种现象叫丁达尔效应。用同样的方法观察食盐溶液或乳浊液，则没有这种现象

（2）胶体的电泳现象

往洁净的U形管中注入Fe(OH)3胶体液，用滴管沿U形管的两侧管壁慢慢注入2ml0.005%的KNO3溶液，KNO3溶液与胶体之间一定要保持清晰地界面，然后各插入一根铜电极，电极不能触及胶体。接通电源，电压调至30～40V。15-20min后，观察实验现象并解释之。

胶体的电泳现象另一种实验方法：

取一个U型电泳仪，将6～7mL蒸馏水由中间漏斗注入U型管内，滴加4滴0.1mol·L-1 KNO3溶液，然后缓缓地注入Fe(OH)3溶胶，保持溶胶的液面相齐，在U型管的两端，分别插入电极，接通电源，电压调至30～40V。20min后，观察实验现象并解释之。

（3）胶体的凝聚

加电解质凝聚：在5mLFe(OH)3胶体溶液中分别加入加入1mL2mol/L的NaCl，1mL0.01mol/L硫酸铝溶液，观察胶体凝聚现象，思考凝聚作用与阴离子浓度和价数的关系。

胶体的相互凝聚：在试管中加入5mLFe(OH)3胶体溶液，再加入已制得的H2SiO3胶体溶液5mL，振荡后观察。发现胶体凝聚。

加热凝聚：在试管中加入3mL Fe(OH)3胶体溶液，在酒精灯上加热，观察发生的胶体凝聚。

3、实验研究H2SiO3胶体的制备

3.1制备

在试管中加入5-10mL HCl（1mol/L），再加入适量的饱和 Na2SiO3溶液，用力振荡，即得到透明的硅酸溶胶。

向盛有少量饱和硅酸钠溶液的试管里，逐滴加入几滴浓盐酸，振荡，静置，即得到无色透明果冻状硅酸凝胶。

向盛有少量饱和硅酸钠溶液的试管里，滴入几滴酚酞试液，溶液呈红色，然后逐滴加入稀盐酸，振荡，至红色退到接近无色时，静置一会儿，即形成透明的硅酸凝胶。

向盛有少量饱和硅酸钠溶液的试管里，加入氯化铵的浓溶液，可以立即得到白色的硅酸凝胶。

向盛有少量饱和硅酸钠的试管里，加入氯化铝的浓溶液，可以立即得到白色的硅酸沉淀

3.2实验研究

1、设计平行实验，试验盐酸浓度（稀、浓）不同时产物的差别

2、设计实验，试验滴加顺序不同时产物的差别

3、设计实验，试验不同的PH值下产物的差别

六、思考与探究

1．由FeCl3溶液制备Fe(OH)3溶胶时，为什么要加热？加热时间能否太长，为什么？

2．溶胶稳定存在的原因是什么？

3．怎样使溶胶聚沉？不同电解质对不同溶胶的聚沉作用有何不同？

七、实验说明与教学研究

（一）关于氢氧化铁胶体性质实验的几点说明

1、刚制得的溶胶往往含有很多电解质或其他杂质，使胶体不稳定，所以胶体要进行纯化，最常用的纯化方法就是渗析。渗析是利用胶粒不能透过半透膜。二离子和分子可以透过半透膜的性质进行的。将胶体装在用半透膜制成的渗析袋里（最常用的半透膜有火棉胶膜、动物的膀胱等）。把渗析袋浸在蒸馏水理、里，3于膜内外电解质浓度的差别，膜内离子或其他能透过半透膜的分子向膜外迁移，这样就可以降低胶体中杂质的浓度，达到纯化的目的。为了提高渗析速率，稍稍加热使分子、离子扩散速率加快。

2、在滴加硝酸钾溶液时，一定要慢慢地沿器壁加入，确保始终由一个明显的界面，否则通电后两极界面上下移动的现象不明显。为了使氢氧化铁溶胶不易和硝酸钾溶液混合，可在胶体中加入适量尿素，以增大胶体的比重。

3、因为Fe(OH)3胶粒吸附阳离子而带正电荷，在外加电场的作用下，带正电荷的胶粒移向阴极，使阴极处胶体液面上升，阳极液面下降，形成电泳现象。

4、通电、较热以及两种电性相反的胶体混合，都能使胶体发生凝聚。这主要是由于破坏了胶粒的电性结构，降低了胶粒的稳定性，使胶粒凝聚成较大的颗粒而发生沉降。

（二）硅酸胶体制备的几点说明

1、硅酸是二元弱酸（Ｋ1＝2×10－10，Ｋ2＝1×10－12），酸性比碳酸还要弱。在可溶性的硅酸盐（硅酸钠、硅酸钾）溶液里加入强酸（盐酸、硫酸等）可得到硅酸。制备硅酸的