1.实验目的

（1）掌握Fe（OH）3和Sb2S3溶胶的制备及纯化方法。

（2）测定所制备的Fe（OH）3和Sb2S3溶胶的聚沉值，从实验结果判断胶体带何种电荷。

2.实验原理

胶体是指分散相的粒子直径至少在某个方向上在10-9～10-6m的分散系统。胶体系统通常分为三类：溶胶，高分子溶液和缔合胶体，其中溶胶又可分亲液溶胶和憎液溶胶。憎液溶胶是一类高度分散的多相系统，由于分散相不能溶于分散介质中，故有很大的相界面，很高的界面能，因此是热力学不稳定系统。

溶胶的制备方法可分为分散法和凝聚法。分散法是用适当的方法把较大的物质颗粒变为胶体大小的质点，使其分散于分散介质中。凝聚法又可分为三种：①物质汽化后在适当条件下凝结；②改变溶剂或实验条件（如降温），降低溶解度，从而使溶质凝结成胶体颗粒；③在适当条件下，借助化学反应，先制成难溶物分子（或离子）的过饱和溶液，再使之相互结合成胶体粒子而得到溶胶。第3种方法是制备溶胶最常用的方法。本实验即是利用该法制备Fe（OH）3溶胶，其反应为

聚集在溶液表面上的Fe（OH）3分子与HCl又起反应

Fe（OH）3+HCl→FeOCl+2H2O

而FeOCl离解成FeO+和Cl-。Fe（OH）3是典型带正电的溶胶，其结构可用下式表示：

{[Fe（OH）3]m·n FeO+（n-x）Cl-}x+·x Cl-

应当指出，用不同方法及在不同条件下制得的溶胶粒子的结构和性质往往不同。制成的胶体系统中常有其他杂质存在，影响其稳定性，因此必须纯化。纯化的方法通常是采用半透膜进行渗析。

胶体稳定的重要原因是胶体粒子表面带有电荷、溶剂化作用以及布朗运动。憎液溶胶的稳定性主要取决于胶粒表面电荷的多少。憎液溶胶在加入电解质后能聚沉，使溶胶发生明显聚沉所需要电解质的最小浓度，称为该电解质的聚沉值。某电解质的聚沉值越小，表明其聚沉能力越大，因此，将聚沉值的倒数定义为聚沉能力。舒尔策-哈迪（Schulze-Hardy）价数规则指出：电解质中能使溶胶发生聚沉的离子，是与胶体粒子带电符号相反的离子，即反离子，反离子的价数越高，聚沉能力越大。一般来说，反离子的聚沉能力是：三价＞二价＞一价，但不成简单的比例，可以近似地表示为反离子价数的6次方的反比，即三价：二价：一价=36：26：16=729：64：1。上述比值是在其他因素完全相同的条件下导出的，表明同号离子的价数越高，聚沉能力越强（但H+除外）。不论是具有正电荷还是负电荷的溶胶，这个规则都适用。当然，对于同价离子来说，聚沉能力也各不相同。

3.仪器和试剂

锥形瓶（200mL 2个、50mL 3个）；量筒（100mL）1个；铁架台；试管及试管架1套；移液管（1mL、2mL、10mL各2支）；加热装置1套；烧杯（100mL、400mL、800mL各1个）；离心试管30支及管架。

FeCl3溶液（质量分数10%）；火棉胶；AgNO3溶液（质量分数1%）；KCNS溶液（质量分数1%）；酒石酸氧锑钾（吐酒石）一小包；H2S；KCl溶液（0.5mol·L-1），K2SO4溶液（0.01mol·L-1），K3Fe（CN）6溶液（0.001mol·L-1）。

4.实验步骤

（1）Fe（OH）3和Sb2S3溶胶的制备及纯化

①半透膜的制备。在一洁净、干燥的200mL锥形瓶中，加入约20mL火棉胶液，小心转动锥形瓶，使火棉胶液黏附在锥形瓶内壁上形成均匀薄层，倾出多余的火棉胶。将锥形瓶倒置于铁架台的铁圈上，仍不断旋转，让剩余的火棉胶流尽，并让乙醚挥发，直至嗅不出乙醚气味为止（此时用手轻触火棉胶膜，已不粘手）。然后再往瓶中注满水（注意加水不宜太早，因若乙醚未蒸发完，则加水后膜呈白色而不适用，但亦不可太迟，因膜变干硬后不易取出），浸泡10min左右，剩余在膜上的乙醚即被溶去。倒出瓶中的水，小心用手分开膜与瓶壁的间隙，慢慢注水于夹层中，使膜脱离瓶壁，轻轻取出，往膜袋中灌水且悬空，袋中的水应能逐渐渗出。若袋有漏洞，只需擦干有洞的部分，用玻璃棒蘸火棉胶少许，轻轻接触漏洞，即可补好。制好的半透膜，不用时需在水中保存，否则袋发脆易裂，且渗透能力减弱。

②Fe（OH）3溶胶的制备。在200mL锥形瓶中加入95mL蒸馏水，加热煮沸，慢慢地滴入5mL质量分数为10%FeCl3溶液，并不断搅拌，加完后继续煮沸2～3min。由于水解的缘故，得到深红棕色的Fe（OH）3溶胶，冷却待用（冷却时无颜色变化）。

③Sb2S3溶胶的制备。在400mL烧杯中加入0.25g酒石酸氧锑钾（吐酒石），加200mL蒸馏水使其完全溶解，通硫化氢气体使溶液饱和，即可得到橘黄色的Sb2S3溶胶。

④Fe（OH）3和Sb2S3溶胶的纯化。把制得的Fe（OH）3溶胶置于半透膜袋中，用线拴住袋口，置于盛有水的800mL烧杯内，烧杯内加蒸馏水300mL，为了提高渗析速度，可将水加热至60℃～70℃。每20min换一次蒸馏水。4次后各取出1mL渗析水于两小试管中，分别用1%AgNO3和1%KCNS溶液检查是否存在Cl-及Fe3+，如果仍存在，应继续换水渗析，直到检查不出为止。

用同样方法将Sb2S3溶胶进行纯化。(www.daowen.com)

将纯化过的Fe（OH）3和Sb2S3溶胶移入一清洁、干燥的100mL小烧杯中，待用。

（2）聚沉值的测定

①不同电解质的聚沉值的测定。用10mL移液管在三个干净的50mL锥形瓶中各注入10mL前面制备的Fe（OH）3溶胶，然后在每个瓶中用滴定管一滴滴地加入0.5mol·L-1KCl、0.01mol·L-1K2SO4溶液、0.001mol·L-1K3Fe（CN）6溶液，不断摇动。每加一滴要充分摇晃，至少1min内溶液不出现浑浊才可以加第二滴电解质溶液。因溶胶开始聚集时，胶粒数目的变化只能通过显微镜才能看到，而达到肉眼能看到的浑浊现象不是立即发生的，所以要等一段时间后才能加第二滴。注意：在开始有明显聚沉物出现时，即停止加入电解质。

②Sb2S3溶胶聚沉值的测定。取4支洗净烘干的离心试管，分别加入4.00mL溶胶，然后再取4支洗净烘干的离心试管编上号码，按表3-17用移液管配出不同浓度的KCl溶液。

表3-17　不同浓度的KCl溶液的配制

依次将表3-17中不同浓度的KCl溶液倾入盛有Sb2S3溶胶的管内，倾时须迅速，并来回倾倒两次，以使电解质与溶胶充分混合。混合均匀后，静置5min，观察哪一支试管发生浑浊或沉淀。

结果记录见表3-18。

表3-18　实验结果记录

则发生浑浊或沉淀时，溶胶中含有最低的KCl的浓度（单位为mol·L-1）是此溶胶的聚沉值。

依照同样的方法与步骤，用0.005mol·L-1的BaCl2和0.004mol·L-1的AlCl3（用0.04mol·L-1的AlCl3稀释制得）溶液测定BaCl2和AlCl3对Sb2S3溶胶的聚沉值。比较其聚沉能力，说明胶粒带电符号。

5.数据处理

（1）记下每次滴加电解质所用的体积，并计算聚沉值的大小。说明Fe（OH）3溶胶带什么电？写出胶团结构。

（2）将各电解质产生聚沉时的体积列于表3-19。

表3-19　各电解质产生聚沉时的体积

详细观察实验中各个现象，记录这些现象和数据，把数据填入表3-19中。

（3）把各电解质的临界聚沉浓度作一比较，是否符合舒尔策-哈迪（Schulze-Hardy）价数规则？

（4）根据聚沉值测定结果说明Sb2S3胶粒的带电符号。

6.思考题

（1）实验时，如果加热过久，溶胶中的水蒸气蒸去较多，会给实验结果（指聚沉值）带来什么影响？

（2）水解法所制备的Fe（OH）3溶胶，Cl-的来源有哪几个方面？

（3）用什么方法可使Fe（OH）3溶胶的浓度提高？