高中化學聯賽知識點整理(四)

高中化學聯賽知識點整理（四）4.1水分子的結構和冰1.水的重要性2.水分子的結構：氧原子以不等性sp3形式雜化與兩個氫原子形成角型結構-極性氫鍵

3.水分子的特性：（1）氫鍵使水在凝固過程中體積會膨脹，使冰的密度就比水的密度小，水在4oC時的密度最大，（2）冰中的水分子的六角型晶體結構帶來了不少有趣現象。大部分雪花都具有圖4-5中所顯示的那種六角型結構，這就是水分子的立體構型所產生的結果。4.2液態(tài)水的行為4.2.1液體的性質1.

液體最顯著的特征是可流動性，就是說液體可以攪拌，外力會使它從容器中飛濺出來，可以從一個容器傾倒到另一個容器中，還可以通過濾網。2.

液體不具有大的壓縮性，壓力增加較大的幅度，液體的體積只有微小的減少。同時液體也像大多數其他物質一樣，溫度升高它的體積也會相應的膨脹。3.

液體的微觀狀態(tài)是短程有序而長程無序．

1．黏度黏度：液體阻礙流動的性質就叫黏度。液體的黏度很大程度上受到分子間作用力的影響；當然液體分子的形狀和大小也對黏度有一定影響；對大部分液體而言，溫度升高液體的黏度就會下降。2．分子間凝聚力

凝聚力（cohesionforce）：是存在于單一物種中分子間的一種作用力。對于水來說，這種凝聚力就是氫鍵。

附著力（adhesiveforce）：是一種存在于兩種不同物質中分子間的作用力。3．表面張力

1.把處于液體表面的分子拉向液體內部的力又使液體表面具有盡可能小的表面積叫表面張力。例如：雨后荷葉上滾動的圓圓的雨珠和清晨樹葉上的露珠，如果沒有重力的作用，它們一定會是圓球形的。2.潤濕：當一滴水落在一個物體的表面并慢慢散開并慢慢沁潤物體的表面的過程3.落在物體表面的水滴是否能潤濕物體的表面取決于兩種力的競爭，粘著力和附著力（CohesiveforceandAdhesiveforce）。粘著力是同種物質中相同分子間的相互作用力。附著力是不同種物質中不同分子間的相互作用力。如果粘著力大于附著力，液滴就以圓球形狀存在于物體材料的表面；如果粘著力小于附著力，液滴就能潤濕物體材料的表面。

4.2.2毛細現象水分子是極性分子，玻璃也是極性物質。這兩種極性物質之間附著力較大，如果水分子和器壁間的附著力（不同種物質中不同分子間的相互作用力）大于水分子之間的黏著力（同種物質中相同分子間的相互作用力），細的玻璃管內就形成凹液面4-8（b）；反之，如果液體分子和器壁間的附著力小于液體分子之間的黏著力，細的玻璃管內就形成凸液面4-8(a)，如細的玻璃管插入水銀中。這種由于兩種力之間相互作用而導致的液面上升現象就稱為---毛細現象。舉例。4.3水的相變

當一種物質從一種狀態(tài)變成另一種狀態(tài)，如：固體熔化成為液體或液體蒸發(fā)成為氣體，這個過程稱為相變。4.3.1熔化和凝固1.凝固（freezing）和凝固點(fp.,freezingpoint)。2.熔化或融解(melting)：固體變成了液體和熔點（mp.,meltingpoint）。3.物體熔點的高低主要取決于物質內部微粒之間的相互作用力--范得華力。如果這種相互作用力較強，物質的熔點就較高；相反，如果物質微粒間的相互作用力較弱，物質的熔點就較低。4.3.2蒸發(fā)和冷凝

蒸發(fā)或汽化(evaporationorvaporization)。

冷凝(condensation)是與蒸發(fā)相反的一個過程，4.3.3.液體的蒸汽壓

1.可揮發(fā)性（volatile）。2.液態(tài)分子離開液面變成氣態(tài)分子的分子數目與氣態(tài)分子碰撞液體表面變?yōu)橐簯B(tài)分子的數目達到相等，這時體系達到了動態(tài)平衡（dynamicequilibrium）。一液體與自己的蒸汽達到動態(tài)平衡時的氣相的蒸汽壓不再升高就叫它的平衡蒸汽壓（簡稱蒸汽壓）。3.液體的蒸汽壓與液體分子內的分子間作用力有關，液體內分子間作用力越強，其蒸汽壓就越低。

4.3.4相對濕度

1.盛裝于敞口容器中的液體蒸發(fā)時很難達到平衡，液體表面之上的氣相是該液體的氣態(tài)分子與空氣的混合物，存在的平衡應該是該液體的蒸汽在整個氣相混合物中的分壓等于該液體的平衡蒸汽壓。2.當空氣中的水的分壓等于水的平衡分壓，我們就說空氣被水飽和了，空氣的相對濕度為100%。

3.相對濕度定義為一定溫度下實際或實驗測得的空氣中水的分壓與水的平衡蒸汽壓的相對比值。

例4-1：已知某一天空氣的相對濕度為57%，溫度為25°C，請問此時空氣中水的分壓為多少？查表4-1水在25°C時的分壓為3.167kPa，

此時空氣中水的分壓為

1.805kPa

例4-2：在給定的溫度下，你認為甲酸（HCOOH）和乙酸（CH3COOH）哪一個具有較高的蒸汽壓？分析：從分子間作用力的強弱著手分析這一問題。甲酸和乙酸的分子式如下：它們都是極性化合物，并且分子間都存在氫鍵，其分子間作用力的區(qū)別在于范德華力中的倫敦力（或叫色散力）的強弱。色散力隨著分子量的增大而增大，乙酸有較大的分子量，因此乙酸分子間的作用力強于甲酸分子間的作用力，在相同溫度下乙酸的蒸汽壓低于甲酸的蒸汽壓。4.3.5沸點1.沸騰和沸點（boilingpoint）．2.沸騰的原因：置于敞開容器中的液體被加熱，液體的蒸汽壓與外界環(huán)境的壓力（與大氣的壓力）相等時，就達到了該液體的沸點，液體就開始沸騰．3.由于液體的蒸汽壓會隨著溫度的上升而升高虼艘禾宓姆械慊崴孀磐飩绱篤溝謀浠浠Ｈ綣飩緄拇篤股擼禾宓姆械鬩不崴嬤擼粗噯弧?/SPAN>

分子間力與沸點之間的關系1.

液體分子之間的黏著力（分子間作用力）對液體的沸點和液體的蒸汽壓有很大的影響。2.

液體分子之間的分子間作用力越強，液體的蒸汽壓越低沸點越高；反之亦然。分子間的色散力隨著其分子量的增加而增加，因此同種類型的分子，分子量越大分子間作用力越強。4.3.6升華和固態(tài)物質的蒸氣壓1.

直接由固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程叫做升華（Sublimation）．隨著固體溫度的升高，升華的速度也會加快。2.

從氣態(tài)直接凝固成為固態(tài)的過程叫做凝華（Deposition），雪花的生長就是一個凝華的例子．凝華的速度會隨著外界大氣壓的增大而加快．3.

升華平衡．所有物質的平衡升華蒸汽壓都會隨著溫度的升高而增加．4.升華溫度．4.3.7水的相圖1.

相圖的制作2.

相圖上的主要信息：蒸發(fā)冷凝曲線代表氣液兩相的共存狀態(tài)，這條線把氣相和液相分離開；熔化凝固曲線代表著固液兩相的共存狀態(tài)，這條線把固相和液相分離開；第三條線是升華凝華曲線，這條線把固相和氣相分離開；每條線都是自己所分隔的兩相可以共存的狀態(tài)；三條線匯聚在三相點（triplepoint）上，這一點有獨特的壓力和溫度值，三種狀態(tài)－氣相、液相和固相同時共存。1．臨界點臨界點（Criticalpoint）；臨界溫度；臨界壓力。高于它的臨界溫度以上，不論怎樣增加壓力氣體都不可以被液化。在臨界點的右上方的區(qū)域內，該物質叫超臨界流體。它既不是液體也不是氣體，但它兼具氣體和液體的雙重性質。超臨界二氧化碳就是一個很好的溶劑，在工業(yè)和實驗室中發(fā)揮著獨特的作用。

4.4水溶液4.4.1溶液1.溶液溶液就屬于均相混合物。溶液可以是液態(tài)的，也可以是固態(tài)和氣態(tài)的。溶劑(Solvent)和溶質(Solute)。常用于表示溶液組成的方法有：質量分數、體積分數、摩爾濃度（Molarity）、質量摩爾濃度(Molality)、摩爾分數（Molefraction）和摩爾百分數（Mole%），2.質量分數如把5.0克氯化鈉溶于95克水中，就稱此溶液為質量分數為5%的

質量分數常在工業(yè)生產中使用。

體積分數

由于液體很容易用體積來衡量，因此體積分數也是常用的一種表示溶液組成的方法。如：把25毫升液體甲醇（CH3OH）溶于100毫升水中，就配制成了25%（V/V）的甲醇防凍液。

質量/體積百分比濃度還有一種表達方式是以溶質的質量和溶液的體積來表示，如把2.0克的NaCl溶于100毫升的水中，就配制成了2%（mass/volume

（體積）摩爾濃度(M)以溶液中溶質的摩爾數來表示溶液的溶度稱為摩爾濃度（Molarity），定義如下：

在20°C把5.0克氯化鈉溶解于水并轉移到100毫升容量瓶中，以水定容至100

質量摩爾濃度（m）由于液體的體積會隨著溫度的變化而變化，如上述溶液在20°C時配制，其摩爾濃度為0.85M，在25°C溶液的體積大約會微小的增加（大約0.1%），即每升溶液中溶質的摩爾數會有一點減?。ù蠹s0.1%）。因此如果實驗要求更高的精密度，體積摩爾濃度就無法滿足此要求。質量摩爾濃度定義為：1000克把5.0克氯化鈉溶解于1.00

摩爾分數和摩爾百分數溶液中某一組分的摩爾數與溶液中各組分的摩爾數之和的比值就叫摩爾分數；基于摩爾為單位，溶液中某一組分（mol）在溶液中(mol)所占百分比——摩爾百分數。

ppm，ppb，ppt濃度當溶液濃度非常稀的時候，其它表示方法就不太方便，分析化學中常用ppm，即百萬分之一來表示稀溶液的濃度。ppm來源于Partspermillion，即一百萬份中的一份；相應的還有：ppb和ppt，分別表示：十億分之一（Partsperbillion）和萬億分之一(Partspertrillion)。這幾種濃度的表示方法現在已不太常用了。

4.4.2溶劑化作用和溶解度1．溶劑化作用

1)溶液中的離子就會與極性溶劑分子（例如水）間產生離子--偶極之間的作用力。離子附近的水分子就會重新取向，這一過程就叫做溶劑化，溶液中解離的離子分散在溶劑中就被溶劑化了。

2)溶質在溶劑中的溶解就是溶質分子或離子離開溶質進入溶劑的過程，同時還進行著一個與之相反的過程，就是溶液中的溶質分子或離子重新返回溶質的過程。當溶液中這兩個相反過程的速度相等時，此時該體系處于動態(tài)平衡狀態(tài)。3)當溶液中只有一種固體溶質時，這個與溶解相反的過程叫結晶；當溶液中存在不止一種溶質時，這個與溶解相反的過程叫沉淀；當純溶質和純溶劑都是液體時，這個與溶解相反的過程叫相分散。

2．溶解度

飽和溶液；不飽和溶液；未飽和溶液。一定量的給定溶劑中可溶解溶質的數量叫做這種溶質在該溶劑中的溶解度。單位：g·dm-3，mol·dm-3。部分化合物25°C時在水中的溶解度列于表4-4。一般來說，溫度對溶解度會有影響，大部分物質的溶解度會隨溫度的升高而增大。其它因素也會影響物質的溶解度，

3．溶解熱4.5稀溶液的依數性稀溶液必須具備以下兩個條件：（a）溶質一定是非揮發(fā)性的（b）一定是稀溶液（一般指濃度低于0.05M的溶液）。4.5.1稀溶液的蒸氣壓下降

蒸發(fā)。凝聚。飽和蒸氣壓。隨著溫度升高，液體的蒸氣壓會上升。如果溶液中的溶質是非揮發(fā)性的（即溶質沒有可測得出的蒸汽壓），該溶液的蒸氣壓就總小于純溶劑的蒸汽壓。拉烏爾（Raoult’s）根據實驗測得，當溫度一定時，難揮發(fā)溶質的稀溶液的蒸汽壓下降與溶質的摩爾分數成正比，和溶質的本性無關，可用拉烏爾（Raoult’s）定律表示如下：

即稀溶液蒸汽壓的下降直接與溶液中溶質的摩爾分數成正比。為什么稀溶液的蒸汽壓比純溶劑的蒸汽壓??？例如4-5

已知100℃時水的蒸氣壓為101.3kPa，溶解3.00g尿素[CO(NH2)2]于100g解：，

4.5.2稀溶液的沸點升高溶液的沸點―指溶液的蒸汽壓與外界環(huán)境大氣壓相等時溶液的溫度。由于非揮發(fā)性電解質的存在，溶液的蒸汽壓下降，因此溶液的沸點一定會受到影響。

稀溶液沸點的升高定義為：稀溶液的沸點(Tb)減去純溶劑的沸點(T°b)值正比于蒸汽壓的下降，因此它也正比于溶液的濃度

在此，為溶液的質量摩爾濃度，即1000克溶劑中溶質的摩爾數；為該溶液的摩爾沸點升高常數，單位為。表4-6列出了幾種常見溶劑的沸點和它們的摩爾沸點升高常數的值。例4-6：10.0%（w/w）的蔗糖水溶液的沸點是多少？解：已知水的沸點升高常數為0.512°C·kg·mol-1,蔗糖的摩爾質量為342.1g/mol;

10.0%（w/w）的蔗糖水溶液的沸點=100+0.166=100.166°C?100.2°C4.5.3稀溶液的凝固點下降

在任何溫度下水溶液的蒸汽壓都小于純溶劑的蒸汽壓，當溶液的溫度達到0°C時，溶液的蒸汽壓仍低于水的冰點時的大氣壓（0.610kPa），仍需要繼續(xù)降溫Dt稀溶液凝固點的下降定義為：純溶劑的凝固點()減去稀溶液的凝固點(Tf)

同樣，值也正比于蒸汽壓的下降，因此它也正比于溶液的濃度

在此，為溶液的質量摩爾濃度，即1000克溶劑中所含溶質的摩爾數；為該溶液的摩爾凝固點下降常數，單位為。表4-6列出了幾種常見溶劑的凝固點和它們的摩爾凝固點下降常數的值。

例4-7純苯的凝固點為5.50℃．把900mg未知化合物溶于27.3g苯中，準確測得該溶液的凝固點為4.2解：

乙二醇，CH2(OH)CH2(OH)，具有很好的水溶性并且是非揮發(fā)性有機物（沸點197°

4.5.4稀溶液的滲透壓左邊的溶劑會逐漸透過半透膜滲透到右邊，最終致使右邊液面上升，左邊液面下降，產生這一現象的原因還在蒸氣壓。

式（4-7）可以計算非揮發(fā)性非電解質稀溶液的滲透壓．例4-10一個50.00mL水溶液中含一種人體血清蛋白1.08g．已知該溶液在298K時的滲透壓為5.85mmHg，請計算該血清蛋白的分子量。解：

滲透壓的應用舉例。4.6膠體4.6.1膠體的概念1.分散顆粒非常細小，能夠均勻的分散在另一支持介質中的分散體系就叫膠體。膠體中的小顆粒叫分散相；支持分散相的的介質叫分散介質。2.注意：小顆粒的分散相非常細小，以至肉眼都無法看到，但是它們大都由成百萬上千萬的原子組成，一般它們的直徑在1~100nm之間。盡管有時膠狀分散體系是透明的，有時還很穩(wěn)定，并且表現出溶液的依數性，但它們仍然不是溶液。按分散相的大小可把分散體系分為如下類型：表4-8分散體系的分類(a)按分散相粒子的大小來分類分散相的粒徑(r/nm)分散體系的類型小于1nm1nm~100nm大于100nm分子（離子）溶液或混合氣體膠體粗分散體系（如：乳濁液、懸濁液等