聯招化學·膠體性質：丁達爾效應、電泳、聚沉與滲析

題目性質：自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題，非真題原文，未取自任何題庫、教輔或試卷；解析與採分點為教研整理，非官方評分標準。

一、考點定位與做題順序

先把四條性質分派清楚：丁達爾效應——膠粒尺寸 1–100 nm 對光散射，看到光路，是區分膠體與溶液的光學判據，不證明帶電；電泳——膠粒在電場中定向移動，才證明膠粒帶同種電荷；聚沉——加電解質，反離子中和電荷、壓縮雙電層，膠粒失去排斥而聚集；滲析——半透膜孔徑讓小分子/離子通過、截留膠粒，用於提純。

三條紀律：聚沉主要看反離子價數（價數越高，聚沉值越小，示意量級近似按高價顯著下降）；同號離子影響小；比較是否聚沉要算混合後的濃度，不是原溶液濃度。下面數據為自編示意，不代表真實測量結果。

二、逐題精講

題1

題1 性質分工、電泳方向與聚沉值量級

自編實驗：製得某負溶膠（膠粒帶負電）10.0 mL，膠粒直徑示意範圍 1–100 nm。三種電解質對其聚沉值（自編示意，單位 mmol/L）：NaCl 51.0、BaCl₂ 0.690、AlCl₃ 0.0930。

(1) 用激光筆照射該溶膠，側面看到一條光亮通路，這叫什麼現象？它能證明膠粒帶電嗎？應再用什麼實驗證明電性、會觀察到什麼？(2) 計算 NaCl 與 BaCl₂、BaCl₂ 與 AlCl₃ 的聚沉值之比，說明隨反離子價數升高的變化趨勢。(3) 三種電解質中真正起主要聚沉作用的是哪種離子？

解析

(2) 比值：
51.0 / 0.690 = 73.9（約 74 倍）；
0.690 / 0.0930 = 7.42（約 7.4 倍）；
51.0 / 0.0930 = 548（約 5.5×10² 倍）。
趨勢：反離子價數 +1 → +2 → +3，聚沉值急劇下降，即價數越高、聚沉能力越強、所需濃度越低（舒爾採—哈代規則的定性內容）。若粗略按「聚沉能力 ∝ 價數的六次方」估：1 : 64 : 729 反比得 51.0 : 0.797 : 0.0700 mmol/L，與自編示意值 51.0 / 0.690 / 0.0930 同一量級——此處只作定性趨勢互驗，示意數值不宣稱符合某條精確定量定律，正文註明。

(3) 負溶膠膠粒帶負電，起主要聚沉作用的是反離子即陽離子：Na⁺、Ba²⁺、Al³⁺；三種電解質裡的 Cl⁻ 是同號離子，影響次要。這也解釋了 (2) 的順序：變的正是陽離子價數，而陰離子始終相同。

答案　(1) 丁達爾效應，只證粒徑在膠體範圍、不證帶電；須做電泳，負溶膠膠粒向陽極（正極）移動。(2) 51.0/0.690≈73.9，0.690/0.0930≈7.42，51.0/0.0930≈548；價數升高聚沉值急劇下降，粗略六次方反比同量級（僅定性互驗）。(3) 起主要作用的是陽離子 Na⁺/Ba²⁺/Al³⁺，Cl⁻ 為同號離子影響小。

採分點　答出丁達爾效應 1 分；說明只證粒徑不證帶電 1 分；答出電泳且負溶膠向陽極 1 分；算 73.9 1 分；算 7.42 1 分；算 548 1 分；指出價數升高聚沉值下降 1 分；指出主要作用離子為陽離子且 Cl⁻ 為同號 1 分。

易錯點　把丁達爾效應說成「證明膠粒帶電」；把負溶膠電泳方向寫成向陰極；把聚沉值說成隨價數升高而增大；把 Cl⁻ 當主要聚沉離子；把示意數值當成精確定量定律。

題2

題2 混合後濃度與聚沉閾值判定、滲析提純

取上述負溶膠 10.0 mL，分別加入 0.100 mol/L NaCl 溶液 2.00 mL 與 10.0 mL（兩份獨立樣品，忽略體積非加和）。

(1) 求兩份樣品混合後 NaCl 的濃度（mmol/L），並與聚沉值 51.0 mmol/L 比較，判斷是否聚沉。(2) 若改用 0.100 mol/L AlCl₃ 溶液 1.00 mL 加入 10.0 mL 溶膠，是否聚沉？(3) 要除去溶膠中殘留的小分子鹽離子而保留膠粒，應採用什麼方法？說明依據；能否用普通濾紙代替？

解析

(2) AlCl₃：c(AlCl₃) = 0.100 × 1.00/11.00 = 0.009091 mol/L = 9.09 mmol/L。
這裡要看清聚沉值的口徑：題給 0.0930 mmol/L 是電解質 AlCl₃ 的濃度閾值，9.09 mmol/L 遠大於 0.0930 mmol/L ⇒ 聚沉（且大幅超過）。
口徑提醒（如實登記）：若把閾值理解成 Al³⁺ 的物質的量濃度，則本樣品 c(Al³⁺) = 9.09 mmol/L，結論同樣是聚沉，不影響判斷；但兩種口徑下「超出多少倍」不同（97.7 倍 vs 相同數量級），本題只要求判是否聚沉，故不展開倍數，正文註明閾值按電解質濃度計。

(3) 方法：滲析（透析）。把溶膠裝入半透膜（如動物膀胱膜、玻璃紙）袋，浸入流動水中：小分子與離子可透過膜孔被水帶走，膠粒（1–100 nm）大於膜孔被截留，從而提純。
不能用普通濾紙代替：濾紙孔徑通常在微米量級，遠大於膠粒，膠粒會隨溶液一起穿過濾紙，無法實現分離；過濾只能分開懸濁液粗顆粒與液體。滲析依據的是粒徑與膜孔徑的相對大小，不是溶解性差異。
加速辦法：外加電場（電滲析）可加快離子遷出；多次換水或流水可維持濃度差。丁達爾效應可作滲析前後仍是膠體的光學複核。

答案　(1) 加 2.00 mL→16.7 mmol/L、加 10.0 mL→50.0 mmol/L，均<51.0 不聚沉；臨界約 10.41 mL。(2) AlCl₃ 混合後 9.09 mmol/L ≫ 0.0930 mmol/L，聚沉；閾值按電解質濃度計，口徑已登記。(3) 滲析/半透膜，按粒徑截留膠粒、放行小分子離子；普通濾紙孔徑遠大於膠粒，不能代替。

採分點　混合濃度公式 1 分；16.7 mmol/L 1 分；50.0 mmol/L 1 分；兩次均判不聚沉 1 分；臨界 10.41 mL 1 分；AlCl₃ 得 9.09 mmol/L 並判聚沉 1 分；答出滲析與半透膜按粒徑分離 1 分；說明濾紙孔徑遠大於膠粒不能代替 1 分。

易錯點　直接用 0.100 mol/L=100 mmol/L 與 51.0 比較；把 10.0 mL 那次寫成「剛好聚沉」；把 AlCl₃ 閾值按 Al³⁺ 計後展開倍數卻不登記口徑；把滲析說成「膠粒溶解後透過濾紙」；以為丁達爾效應可代替半透膜做分離。

三、規律小結與對照表

膠體四條性質各管一件事：丁達爾效應是光學判據（只證粒徑 1–100 nm，不證帶電），電泳才證膠粒帶電（負溶膠向陽極），聚沉靠反離子中和電荷，滲析靠半透膜按粒徑截留。兩條最容易錯的記牢：判聚沉要算混合後的濃度（本題 10.0 mL 那份是 50.0 mmol/L，仍差 0.41 mL 才到臨界 51.0）；普通濾紙孔徑遠大於膠粒，代替不了半透膜。聚沉值隨反離子價數升高急劇下降只作定性趨勢，示意數值不宣稱符合某條精確定量定律。濃度、體積、聚沉值與膠粒尺寸均為自編示意數據，不代表任何真實測量結果。

四、自測清單

• □ 先分派性質類別，不把丁達爾效應當電性證據；
• □ 負溶膠電泳方向判向陽極；
• □ 聚沉看反離子（陽離子）價數，同號離子影響小；
• □ 聚沉判定用混合後濃度 c=c₀V/(V₀+V)；
• □ 閾值口徑（電解質濃度 vs 離子濃度）先說清再算倍數；
• □ 提純用半透膜滲析，濾紙孔徑太大不能代替。