《化学》电子教案

 

课题	第二章  溶液 第五节  胶体溶液（之二）
教学目标	1. 了解分散系的基本概念和胶团结构 2. 理解胶体的吸附作用、稳定性和凝聚作用 3. 了解溶液的渗透现象和渗透压，理解渗透压在农业上的应用
教学重点	胶体的吸附作用、稳定性和凝聚作用；溶液的渗透现象和渗透压概念
教学难点	溶液的渗透现象和渗透压的概念
课时安排	2学时
教学方法	启发式教学与讲练结合法
教学手段	多媒体辅助
教学用具	投影仪

 

【教学进程】

提问

什么是胶体？胶体与溶液、悬浊液或乳浊液有什么异同？

引入

在金属、陶瓷、聚合物等材料中加入固态胶体粒子，不仅可以改进材料的耐冲击强度、耐断裂强度、抗拉强度等机械性能，也可以改进材料的光学性质，有色玻璃就是由某些胶态金属氧化物分散于玻璃中制成的。土壤里许多物质如黏土、腐殖质等常以胶体形式存在，所以土壤里发生的一些化学过程也与胶体有关。国防工业上有些火药、炸药必须制成胶体，冶金工业上的选矿，石油原油的脱水，塑料橡胶及合成纤维等的制造过程都会用到胶体知识。在日常生活里，也会经常接触并应用到胶体知识，如食品中的牛奶、豆浆、粥等都与胶体有关。我们继续学习有关胶体的知识。

板书

第五节  胶体溶液

一、胶体溶液的组成

复习并板书

胶团的组成

胶团

吸附层

定位离子

反离子

校核

扩散层——反离子

胶粒

 

 

 

 

指出

胶体溶液中的分散质是胶团中的胶核。以AgI胶体溶液为例，AgI胶核在KI过量时总是吸附溶液中的I-，在这里I-就是定位离子；定位离子通过静电引力吸附溶液中反离子K+，使部分K+与胶核和定位离子一起运动，形成吸附层；反离子K+没有被吸附在胶核上，能在水中自由移动，使胶核附近反离子浓度大，远处反离子浓度小，形成扩散层。

讲解

胶团是由胶粒和扩散层组成的，胶粒由于吸附了定位离子，所以通常是带相同电荷的。在KI过量的AgI胶体溶液中，胶粒由于吸附了I-而带负电荷，扩散层中有多余的反离子而带正电荷，所以胶团是电中性的。胶粒带有的同种电荷相互排斥，避免了胶粒相互碰撞凝聚，使胶体颗粒能维持在较小的尺度上，同时由于胶粒较小，使胶粒浮在溶液中，使胶体在外观上与溶液一样是透明的，并使胶体溶液有较好的稳定性。

板书

二、胶体的吸附作用、稳定性和凝聚作用

讲解

胶体的微粒是由很多分子集合而成的，胶体粒子和分散剂之间存在一个界面，界面上的表面分子与内部分子存在吸引力，可与外界其他物质的分子相互作用，形成了表面分子所具有的吸附能力。由于吸附作用产生在界面，因此物质的表面积越大，吸附能力就越强，胶体微粒有很大的表面积，具有较强的吸附能力。

板书

1．胶体的吸附作用

由胶团结构可知，同一种胶体微粒带有相同的电荷，带同种电荷的胶体微粒相互排斥，同时，带电荷的胶体微粒表面吸附了一层水形成水化膜，胶体微粒不易聚集。所以，在一般情况下胶体是较稳定的分散系。

板书

2．胶体的稳定性

（1）同一种胶体微粒带有相同的电荷。

（2）带电荷的胶体微粒表面吸附了一层水形成水化膜。

讲解

如果往某些胶体溶液中加入少量的电解质，由于电解质解离生成的阳离子或阴离子中和了胶体微粒所带电荷，并破坏了胶体微粒的水化膜，使胶体微粒聚集成较大颗粒形成沉淀。胶体微粒形成沉淀从分散剂中析出的过程叫胶体的凝聚。

板书

3．胶体的凝聚作用：胶体微粒形成沉淀从分散剂中析出的过程。

演示实验

在一支盛有5 mL Fe(OH)3胶体溶液的试管中，滴加1 mL左右的MgSO4溶液，振荡试管，观察其变化。

现象

原来透明的Fe(OH)3胶体溶液变得浑浊了。

解释

2-

这是由于MgSO4在溶液里解离产生出的SO4中和了Fe(OH)3胶体微粒的正电荷，同时破坏了水化膜，使胶体微粒聚集成沉淀析出。

说明

给胶体溶液加热、把两种带相反电荷胶体微粒的胶体溶液相互混合，也可以使胶体溶液发生凝聚。

强调

胶体凝聚的情况也不尽一致。通常，胶体的凝聚都产生沉淀，但有些胶体凝聚后胶体微粒和分散剂凝聚在一起，形成不流动的冻状物，这种冻状物是一种凝胶，如我们生活中食用的豆腐，就是在豆浆（胶体溶液）中加入少量的盐卤（主要成分是MgSO4·2H2O）溶液或石膏（CaSO4·2H2O）溶液，使豆浆中的蛋白质分子胶体和分散剂水等物质凝聚在一起而成的凝胶。

电解质的浓度影响凝聚作用，随着浓度的加大，其凝聚作用也增强。土壤胶体所处的状态直接影响土壤的物理性质，进而影响土壤的肥力状况。一些农业技术措施，如施肥、中耕、浇水、烤田等都可使土壤中的电解质发生变化，从而使胶体的状态发生改变，或局部发生改变，尤其是施用钙质肥料，有促进土壤形成不可逆凝聚的显著作用。

思考

江河入海处为什么会形成三角洲？

过渡

胶体知识在农林业生产上有广泛的应用，它能解释许多动植物的生理现象。

板书

三、胶体溶液在农业生产中的应用

讲解

一切细胞的原生质、动物的血液和植物的汁液都是胶体溶液，具有一定的稳定性。如果受到外界条件变化的影响，稳定性将受到破坏，输送养分的通道就要受到阻碍。如动物误食了有害物质会使血液凝固，尿液中的无机成分沉积形成结石等，都会使动物呈病态，甚至引起生命危险。

+

+

土壤在其形成发育过程中，形成了粒径小于10-6 m的有机和无机粒子。实验表明，土壤里含有大量的胶体微粒，其胶体微粒主要带负电荷，并具有很大的表面积。因此，土壤具有吸附周围液体中的阳离子的作用。例如，当可溶性铵肥施入到土壤里时，使土壤溶液里的NH4浓度增大，土壤胶体原来吸附着的阳离子就被NH4交换。以吸附Mg2+的土壤胶体为例，其过程可简单表示如下：

NH4

+

                                   

+

NH4

+

（土壤胶体） Mg2＋＋2 NH4     （土壤胶体）     ＋Mg2＋

                               

-

+

NH4

+

被土壤胶体吸附，使NH4不致因没有被及时吸收而损失掉，土壤胶体的存在能对铵态氮肥起到保肥的作用。

由于土壤胶体吸附的都是阳离子，因此不能与具有负电荷的硝态（NO3）氮肥进行离子交换，故硝态氮肥在土壤里不易保存，易随水流失，一般不宜在水田施用硝态氮肥。

指出

在农村，经常使用某些盐来净化生活用水，也是胶体溶液的作用。例如，把明矾 [KAl(SO4)2·12H2O]、三氯化铁等强酸弱碱盐加入待净化的水中，因这些盐能水解生成胶体颗粒，将水中悬浮的杂质吸附在它的表面形成大的颗粒沉淀，一同沉到水底，从而达到净化水的目的。

过渡

将一滴红墨水滴进一杯清水中，不久整杯水就会显红色；在盛有浓糖水的杯子中，向液面上小心加入一层清水，不久会发现上面的液体也会有甜味，最后得到均匀的糖水。这些都是人们熟知的“扩散现象”。在自然界还存在着一种特殊的“扩散现象”——渗透现象，在动植物的生理活动过程中起着非常重要的作用。

板书

四、渗透现象和渗透压

讲解

溶液的渗透必须通过一种具有选择性的膜来进行，这种膜上的细孔只能允许溶剂的分子通过而不允许溶质的分子通过，因此叫做半透膜。像动物的膀胱膜、肠衣、植物的细胞膜、人造羊皮纸、火胶棉等都具有半透膜性质。用半透膜把水和蔗糖溶液隔开，膜内装蔗糖溶液，膜外是水，并使膜内外液面相平。这时只有水分子能够通过半透膜而扩散，蔗糖分子则不能通过半透膜，不久便可发现，膜内侧液面上升。若将膜外侧的水换成比膜内侧较稀的蔗糖溶液，也会发生膜内侧液面上升现象。这种溶剂的分子通过半透膜从纯溶剂进入溶液，或从稀溶液进入浓溶液的现象，称为渗透现象。

板书

1．渗透现象：溶剂的分子通过半透膜从纯溶剂进入溶液，或从稀溶液进入浓溶液的现象。

投影

渗透压的产生及测定示意图

 

 

 

 

 

说明

在图示的实验中，水分子可以从两个相反方向透过半透膜，但由于膜内外溶液浓度不同，单位体积内水分子个数不同，因而水分子向不同方向透过的速度不同。水分子从纯水或较稀溶液向浓溶液透过的速度大于反向的速度，导致膜内侧液面上升，直至单位时间内膜两侧进出的水分子数相等，即渗透达到动态平衡，称为渗透平衡。

说明

如教材图2-5（c），为维持被半透膜隔开的溶液与纯溶剂之间的渗透平衡所需加于溶液的额外压力称为渗透压。渗透压的大小可用管内液面高度之差（h）来衡量，如教材图2-5（b），这段液柱高度所产生的压力即为该溶液的渗透压。

讲解并板书

2．渗透压：推动水分子顺着它的浓度梯度扩散的压力。溶液渗透压的数值等于阻止渗透现象产生所需的压力。

说明

如在前面渗透现象的装置中，假设在溶液液面上加一压力，阻止渗透现象产生，使膜内溶液的液面水平高度与膜外纯溶剂的液面水平高度相等，这种恰能阻止渗透现象产生的外压就刚好等于该溶液的渗透压。在外界条件具备时，产生渗透现象的本质原因是溶液具有渗透压。

渗透压只有在存在半透膜且膜内外溶液有浓度差时才表现出来；渗透压的大小与溶液的温度、浓度有关；渗透压的大小可依据渗透平衡，管内、外液面相差的高度来测定，当膜外侧为溶剂时，测出的是膜内溶液的渗透压，当膜外为较稀的溶液时，测出的是两溶液渗透压之差。

指出

渗透压是溶液的重要性质。在一定温度下，稀溶液的渗透压大小与单位体积溶液中所含溶质粒子数（分子或离子数）即溶质粒子浓度成正比，而与溶质粒子大小、本性及是否带电荷无关。

在非电解质溶液中，溶质粒子浓度等于溶液浓度。因此在一定温度下，非电解质稀溶液的渗透压与溶液浓度成正比。在电解质溶液中，由于电解质的解离，使得溶液中溶质的粒子浓度有所增加，从而溶液的渗透压也相应地增大倍数。

小结

1．胶体的吸附作用、稳定性和凝聚作用。

2．溶液的渗透现象和渗透压的概念和应用。

作业

1．综合练习一。

2．农业上施肥、喷洒农药时，浓度越大越好吗？

 

【板书设计】

 

第五节  胶体溶液

一、胶体溶液的组成

胶团

吸附层

定位离子

反离子

校核

扩散层——反离子

胶粒

 

 

 

 

 

二、胶体的吸附作用、稳定性和凝聚作用

1．胶体的吸附作用

2．胶体的稳定性

（1）同一种胶体微粒带有相同的电荷。

（2）带电荷的胶体微粒表面吸附了一层水形成水化膜。

3．胶体的凝聚作用：胶体微粒形成沉淀从分散剂中析出的过程。

三、胶体溶液在农业生产中的应用

四、渗透现象和渗透压

1．渗透现象：溶剂的分子通过半透膜从纯溶剂进入溶液，或从稀溶液进入浓溶液的现象。

2．渗透压：推动水分子顺着它的浓度梯度扩散的压力。溶液渗透压的数值等于阻止渗透现象产生所需的压力。

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