高中化学联赛知识点整理四.docx

精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -高中化学联赛学问点整理（四）4.1 水分子的结构和冰 1.水的重要性 2.水分子的结构：氧原子以不等性sp3 形式杂化与两个氢原子形成角型结构-极性氢键3.水分子的特性：（1）氢键使水在凝固过程中体积会膨胀，使冰的密度就比水的密度小，水在4oC 时的密度最大，（2）冰中的水分子的六角型晶体结构带来了不少好玩现象。大部分雪花都具有图4-5 中所显示的那种六角型结构，这就是水分子的立体构型所产生的结果。4.2 液态水的行为4.2.1 液体的性质1. 液体最显著的特点是可流淌性，就是说液体可以搅拌，外力会使它淡定器中飞溅出来，可以从一个容器倾倒到另一个容器中，仍可以通过滤网。2. 液体不具有大的压缩性，压力增加较大的幅度，液体的体积只有微小的削减。同时液体也像大多数其他物质一样，温度上升它的体积也会相应的膨胀。3. 液体的微观状态是短程有序而长程无序1黏度黏度：液体阻碍流淌的性质就叫黏度。液体的黏度很大程度上受到分子间作用力的影响。当然液体分子的外形和大小也对黏度有肯定影响。对大部分液体而言，温度上升液体的黏度就会下降。2分子间凝结力凝结力（ cohesion force ）：是存在于单一物种中分子间的一种作用力。对于水来说，这种凝结力就是氢键。附着力（ adhesive force ）：是一种存在于两种不同物质中分子间的作用力。3表面张力1.把处于液体表面的分子拉向液体内部的力又使液体表面具有尽可能小的表面积叫表面张力。例如： 雨后荷叶上滚动的圆圆的雨珠和早晨树叶上的露珠，假如没有重力的作用，它们肯定会是圆球形的。2.润湿：当一滴水落在一个物体的表面并渐渐散开并渐渐沁润物体的表面的过程3. 落在物体表面的水滴是否能润湿物体的表面取决于两种力的竞争，粘着力和附着力（Cohesive force and Adhesive force ） 。粘着力是同种物质中相同分子间的相互作用力。附着力是不同种物质中不同分子间的相互作 用力。 假如粘着力大于附着力，液滴就以圆球外形存在于物体材料的表面。假如粘着力小于附着力，液滴就能润湿物体材料的表面。4.2.2 毛细现象水分子是极性分子，玻璃也是极性物质。这两种极性物质之间附着力较大，假如水分子和器壁间的附着力 （不同种物质中不同分子间的相互作用力）大于水分子之间的黏着力（同种物质中相同分子间的相互作用力），细的玻璃管内就形成凹液面4-8（ b）。反之，假如液体分子和器壁间的附着力小于液体分子之间的黏着力，细的玻璃管内就形成凸液面4-8 a ，如细的玻璃管插入水银中。这种由于两种力之间相互作用而导致的液面上升现象就称为- 毛细现象 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -举例。4.3 水的相变当一种物质从一种状态变成另一种状态，如：固体熔化成为液体或液体蒸发成为气体，这个过程称为相变。4.3.1 熔化和凝固1. 凝 固 （ freezing） 和 凝 固 点 fp., freezing point 。2.熔化或融解 melting ：固体变成了液体和熔点（mp., melting point ）。 3.物体熔点的高低主要取决于物质内部微粒之间的相互作用力-范得华力。假如这种相互作用力较强， 物质的熔点就较高。相反，假如物质微粒间的相互作用力较弱，物质的熔点就较低。4.3.2 蒸发和冷凝蒸发或汽化 evaporation or vaporization 。冷凝 condensation 是与蒸发相反的一个过程，4.3.3 .液体的蒸汽压1. 可 挥 发 性 （ volatile ） 。2.液态分子离开液面变成气态分子的分子数目与气态分子碰撞液体表面变为液态分子的数目达到相等，这时体系达到了动态平稳（dynamic equilibrium ）。一液体与自己的蒸汽达到动态平稳时的气相的蒸汽压不再上升就叫它的平稳蒸汽压（简称蒸汽压）。 3.液体的蒸汽压与液体分子内的分子间作用力有关，液体内分子间作用力越强，其蒸汽压就越低。4.3.4 相对湿度1.盛装于敞口容器中的液体蒸发时很难达到平稳，液体表面之上的气相是该液体的气态分子与空气的混合物， 存在的平稳应当是该液体的蒸汽在整个气相混合物中的分压等于该液体的平稳蒸汽压。2.当空气中的水的分压等于水的平稳分压，我们就说空气被水饱和了，空气的相对湿度为100%。3.相对湿度定义为肯定温度下实际或试验测得的空气中水的分压与水的平稳蒸汽压的相对比值。例 4-1：已知某一天空气的相对湿度为57%，温度为 25°C，请问此时空气中水的分压为多少？查表 4-1 水在 25°C 时的分压为3.167kPa，此时空气中水的分压为1.805kPa例 4-2：在给定的温度下，你认为甲酸（HCOOH ）和乙酸（ CH 3COOH ）哪一个具有较高的蒸汽压？分析：从分子间作用力的强弱着手分析这一问题。甲酸和乙酸的分子式如下：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -它们都是极性化合物，并且分子间都存在氢键，其分子间作用力的区分在于范德华力中的伦敦力（或叫色散力）的强弱。色散力随着分子量的增大而增大，乙酸有较大的分子量，因此乙酸分子间的作用力强于甲酸分子间的作用力，在相同温度下乙酸的蒸汽压低于甲酸的蒸汽压。4.3.5 沸点1.沸腾和沸点（boiling point ）2.沸腾的缘由：置于放开容器中的液体被加热，液体的蒸汽压与外界环境的压力（与大气的压力）相等时，就达到了该液体的沸点，液体就开头沸腾3.由于液体的蒸汽压会随着温度的上升而上升虼艘禾宓姆械慊崴孀磐饨绱笃沟谋浠浠绻饨绲拇笃股撸禾宓姆械阋不崴嬷撸粗嗳弧 ./SPAN>分子间力与沸点之间的关系1. 液体分子之间的黏着力（分子间作用力） 对液体的沸点和液体的蒸汽压有很大的影响。2. 液体分子之间的分子间作用力越强，液体的蒸汽压越低沸点越高。反之亦然。分子间的色散力随着其分子量的增加而增加，因此同种类型的分子，分子量越大分子间作用力越强。4.3.6 升华和固态物质的蒸气压1. 直接由固态变为气态的过程叫做升华（Sublimation ）随着固体温度的上升，升华的速度也会加快。2. 从气态直接凝固成为固态的过程叫做凝华（Deposition ），雪花的生长就是一个凝华的例子凝华的速度会随着外界大气压的增大而加快3. 升华平稳全部物质的平稳升华蒸汽压都会随着温度的上升而增加4.升华温度4.3.7 水的相图1. 相图的制作2. 相图上的主要信息：蒸发冷凝曲线代表气液两相的共存状态，这条线把气相和液相分离开。 熔化凝固曲线代表着固液两相的共存状态，这条线把固相和液相分别开。第三条线是升华凝华曲线， 这条线把固相和气相分别开。每条线都是自己所分隔的两相可以共存的状态。 三条线汇聚在三相点（triplepoint ）上，这一点有特殊的压力和温度值，三种状态气相、液相和固相同时共存。1临界点临界点（ Critical point ）。临界温度。临界压力。高于它的临界温度以上，不论怎样增加压力气体都不行以被液化。在临界点的右上方的区域内，该物质叫超临界流体。它既不是液体也不是气体，但它兼具气体和液体的双重性质。超临界二氧化碳就是一个很好的溶剂，在工业和试验室中发挥着特殊的作用。4.4 水溶液4.4.1 溶液1.溶液溶液就属于均相混合物。溶液可以是液态的，也可以是固态和气态的。溶剂 Solvent 和溶质 Solute 。常用于表示溶液组成的方法有：质量分数、体积分数、摩尔浓度（Molarity ）、质量摩尔浓度Molality 、摩尔分数（Mole fraction）和摩尔百分数（Mole % ），2.质量分数如把 5.0 克氯化钠溶于95 克水中，就称此溶液为质量分数为5%的 NaCl 溶液。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -质量分数常在工业生产中使用。体积分数由于液体很简单用体积来衡量，因此体积分数也是常用的一种表示溶液组成的方法。如：把25 毫升液体甲醇（CH 3OH ）溶于 100 毫升水中，就配制成了25%（ V/V ）的甲醇防冻液。质量 /体积百分比浓度仍有一种表达方式是以溶质的质量和溶液的体积来表示，如把2.0 克的 NaCl 溶于 100 毫升的水中，就配制成了2%（ mass/volume）的氯化钠溶液。这种表达方 式在医药和制药领域应用较广泛。（体积）摩尔浓度M以溶液中溶质的摩尔数来表示溶液的溶度称为摩尔浓度（Molarity ），定义如下：在 20°C 把 5.0 克氯化钠溶解于水并转移到100 毫升容量瓶中，以水定容至100 毫升，制得溶液的摩尔浓度为：质量摩尔浓度 （ m）由于液体的体积会随着温度的变化而变化，如上述溶液在20°C时配制，其摩尔浓度为0.85M ，在 25°C 溶液的体积大约会微小的增加（大约0.1%），即每升溶液中 溶质的摩尔数会有一点减小（大约0.1%）。因此假如试验要求更高的精密度，体积摩尔浓度就无法满意此要求。质量摩尔浓度定义为：1000 克溶剂中所含溶质的摩尔数。把 5.0 克氯化钠溶解于1.00 千克水中，该溶液的质量摩尔浓度为：摩尔分数和摩尔百分数溶液中某一组分的摩尔数与溶液中各组分的摩尔数之和的比值就叫摩尔分数。基于摩尔为单位，溶液中某一组分（mol ）在溶液中 mol 所占百分比摩尔百分数。ppm ，ppb， ppt 浓度 当溶液浓度特别稀的时候，其它表示方法就不太便利，分析化学中常用 ppm，即百万分之一来表示稀溶液的浓度。 ppm 来源于 Parts per million ，即一百万份中的一份。相应的仍有： ppb 和 ppt，分别表示：十亿分之一（ Parts per billion ）和万亿分之一Parts per trillion 。这几种浓度的表示方法现在已不太常用了。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -4.4.2 溶剂化作用和溶解度1溶剂化作用1 溶液中的离子就会与极性溶剂分子（例如水）间产生离子-偶极之间的作用力。离子邻近的水分子就会重新取向，这一过程就叫做溶剂化，溶液中解离的离子分散在溶剂中就被溶剂化了。2 溶质在溶剂中的溶解就是溶质分子或离子离开溶质进入溶剂的过程， 同时仍进行着一个与之相反的过程， 就是溶液中的溶质分子或离子重新返回溶质的过程。 当溶液中这两个相反过程的速度相等时，此时该体系处于动态平稳状态。3当溶液中只有一种固体溶质时，这个与溶解相反的过程叫结晶。 当溶液中存在不止一种溶质时，这个与溶解相反的过程叫沉淀。 当纯溶质和纯溶剂都是液体时，这个与溶解相反的过程叫相分散。2溶解度饱和溶液。不饱和溶液。未饱和溶液。肯定量的给定溶剂中可溶解溶质的数量叫做这种溶质在该溶剂中的溶解度。单位： g· dm-3 ， mol · dm-3。部分化合物25°C 时在水中的溶解度列于表4-4。一般来说， 温度对溶解度会有影响，大部分物质的溶解度会随温度的上升而增大。其它因素也会影响物质的溶解度，3溶解热4.5 稀溶液的依数性稀溶液必需具备以下两个条件：（ a）溶质肯定是非挥发性的（b）肯定是稀溶液（一般指浓度低于0.05M 的溶液）。4.5.1 稀溶液的蒸气压下降蒸发。凝结。饱和蒸气压。随着温度上升，液体的蒸气压会上升。假如溶液中的溶质是非挥发性的（即溶质没有可测得出的蒸汽压）， 该溶液的蒸气压就总小于纯溶剂的蒸汽压。拉乌尔（ Raoult ）s依据试验测得，当温度肯定时，难挥发溶质的稀溶液的蒸汽压下降与溶质的摩尔分数成正比， 和溶质的本性无关， 可用拉乌尔（ Raoult ）s定律表示如下：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -即稀溶液蒸汽压的下降直接与溶液中溶质的摩尔分数成正比。为什么稀溶液的蒸汽压比纯溶剂的蒸汽压小？例如 4-5已知 100时水的蒸气压为101.3kPa，溶解 3.00g 尿素 CONH 22 于 100g 水中，运算该溶液的蒸气压。解：，4.5.2 稀溶液的沸点上升溶液的沸点指溶液的蒸汽压与外界环境大气压相等时溶液的温度。由于非挥发性电解质的存在，溶液的蒸汽压下降，因此溶液的沸点肯定会受到影响。稀溶液沸点的上升定义为：稀溶液的沸点T b 减去纯溶剂的沸点T °b值正比于蒸汽压的下降，因此它也正比于溶液的浓度在此，为溶液的质量摩尔浓度，即1000 克溶剂中溶质的摩尔数。为该溶液的摩尔沸点上升常数，单位为。表 4-6 列出了几种常见溶剂的沸点和它们的摩尔沸点上升常数的值。例 4-6： 10.0% （w/w ）的蔗糖水溶液的沸点是多少？解：已知水的沸点上升常数为0.512 °C·kg·mol -1 , 蔗糖的摩尔质量为342.1g/mol;10.0% （ w/w ）的蔗糖水溶液的沸点= 100+0.166 = 100.166C . °100.2 C°可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -4.5.3 稀溶液的凝固点下降在任何温度下水溶液的蒸汽压都小于纯溶剂的蒸汽压，当溶液的温度达到0°C 时，溶液的蒸汽压仍低于水的冰点时的大气压（0.610kPa），仍需要连续降温Dt f, 这就造成溶液凝固点的下降。稀溶液凝固点的下降定义为：纯溶剂的凝固点减去稀溶液的凝固点T f同样，值也正比于蒸汽压的下降，因此它也正比于溶液的浓度在此，为溶液的质量摩尔浓度，即1000 克溶剂中所含溶质的摩尔数。为该溶液的摩尔凝固点下降常数，单位为。表 4-6 列出了几种常见溶剂的凝固点和它们的摩尔凝固点下降常数的值。例 4-7 纯苯的凝固点为5.50把900mg 未知化合物溶于27.3g 苯中，精确测得该溶液的凝固点为4.2，该未知化合物的分子量约为多少？解：乙二醇， CH 2OHCH 2OH ，具有很好的水溶性并且是非挥发性有机物（沸点197 °C），冬季常被用作防冻剂置于汽车水箱中，夏天也可置于水箱中以防止水箱中的水爆沸。4.5.4 稀溶液的渗透压左边的溶剂会逐步透过半透膜渗透到右边，最终致使右边液面上升，左边液面下降， 产生这一现象的缘由仍在蒸气压。式（ 4-7）可以运算非挥发性非电解质稀溶液的渗透压可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -例 4-10 一个 50.00mL 水溶液中含一种人体血清蛋白1.08g 已知该溶液在298K 时的渗透压为 5.85mmHg ，请运算该血清蛋白的分子量。解：渗透压的应用举例。4.6 胶体4.6.1 胶体的概念1.分散颗粒特别细小，能够匀称的分散在另一支持介质中的分散体系就叫胶体。胶体中的小颗粒叫分散相。支持分散相的的介质叫分散介质。2.留意：小颗粒的分散相特别细小，以至肉眼都无法看到，但是它们大都由成百万上千万的 原子组成，一般它们的直径在1100nm 之间。尽管有时胶状分散体系是透亮的，有时仍很稳固， 并且表现出溶液的依数性，但它们仍旧不是溶液。按分散相的大小可把分散体系分为如下类型：表 4-8 分散体系的分类a 按分散相粒子的大小来分类分散相的粒径r/nm分散体系的类型可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结小于1nm 1nm100nm大于 100nm分子（离子）溶液或混合气体胶体粗分散体系（如：乳浊液、悬浊液等）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.另外胶体体系也可以按分散相和分散介质的凝结状态进行分类： 表 4-7 分散体系的分类a按分散介质的凝结状态来分类分散相分散介质类型例子可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结气体液体固体固溶胶固体solid sol ）气体液体液体液溶胶固体（ sol）气体液体气体气溶胶固体（ aerosol）泡沫塑料，红宝石，珍宝，黄铜合金，有色玻璃 泡沫（如：灭火泡沫）乳状液（如：牛奶，石油）悬浮体， 溶胶（如：泥浆， 油漆） 雾。烟，尘可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -4.6.2 胶体的性质1.固体会在其表面吸附原子、分子或离子，这种现象较吸附（adsorption）。胶体微粒也会在其表面吸附吸附其它微粒，胶体微粒就会对带有相同电荷的其它胶体微粒产生排斥作用，这种排斥作用会使胶体这个分散体系更加稳固，并防止其沉降。2.悬浮液中由于所带电荷的互斥作用使胶体微粒稳固存在，这时通过削减或排除微粒之间的互斥力，胶体微粒是可以沉淀下来的。通常有以下几种方法：渗透法（ dialysis）。电渗析法。可以向胶体中加入高浓度的盐溶液，在分散介质中的离子数目增加，中和了胶体微粒上的电荷。使得胶体微粒团圆成簇，逐步长大，最终发生沉降即胶粒的凝结。3.胶体仍有另外一个很特别的性质光散射（scatter of light ）现象。假如令一束光通过 胶体，从侧面看就能看到一束光柱，这就是丁铎尔效应（1869 年由丁铎尔发觉） 。如分散相的粒子小于入射光的波长，就主要发生光的散射。这时间绕过粒子向各个方向散射出去（光的波长不发生变化） 。可见光的波长约在400700nm 之间，而溶胶粒子的半径一般在1100nm之间，小于可见光的波长，因此发生光散射作用，显现了丁铎尔效应。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载