高中化學(xué)聯(lián)賽知識(shí)點(diǎn)整理(四)

高中化學(xué)聯(lián)賽知識(shí)點(diǎn)整理（四）4.1水分子的結(jié)構(gòu)和冰1.水的重要性2.水分子的結(jié)構(gòu)：氧原子以不等性sp3形式雜化與兩個(gè)氫原子形成角型結(jié)構(gòu)-極性氫鍵

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

液體最顯著的特征是可流動(dòng)性，就是說(shuō)液體可以攪拌，外力會(huì)使它從容器中飛濺出來(lái)，可以從一個(gè)容器傾倒到另一個(gè)容器中，還可以通過(guò)濾網(wǎng)。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(shí)液體也像大多數(shù)其他物質(zhì)一樣，溫度升高它的體積也會(huì)相應(yīng)的膨脹。3.

液體的微觀狀態(tài)是短程有序而長(zhǎng)程無(wú)序．

1．黏度黏度：液體阻礙流動(dòng)的性質(zhì)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(dāng)然液體分子的形狀和大小也對(duì)黏度有一定影響；對(duì)大部分液體而言，溫度升高液體的黏度就會(huì)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(duì)于水來(lái)說(shuō)，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(zhì)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(nèi)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(dòng)的圓圓的雨珠和清晨樹(shù)葉上的露珠，如果沒(méi)有重力的作用，它們一定會(huì)是圓球形的。2.潤(rùn)濕：當(dāng)一滴水落在一個(gè)物體的表面并慢慢散開(kāi)并慢慢沁潤(rùn)物體的表面的過(guò)程3.落在物體表面的水滴是否能潤(rùn)濕物體的表面取決于兩種力的競(jìng)爭(zhēng)，粘著力和附著力（CohesiveforceandAdhesiveforce）。粘著力是同種物質(zhì)中相同分子間的相互作用力。附著力是不同種物質(zhì)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(rùn)濕物體材料的表面。

4.2.2毛細(xì)現(xiàn)象水分子是極性分子，玻璃也是極性物質(zhì)。這兩種極性物質(zhì)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(zhì)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(zhì)中相同分子間的相互作用力），細(xì)的玻璃管內(nèi)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(xì)的玻璃管內(nèi)就形成凸液面4-8(a)，如細(xì)的玻璃管插入水銀中。這種由于兩種力之間相互作用而導(dǎo)致的液面上升現(xiàn)象就稱為---毛細(xì)現(xiàn)象。舉例。4.3水的相變

當(dāng)一種物質(zhì)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(gè)過(guò)程稱為相變。4.3.1熔化和凝固1.凝固（freezing）和凝固點(diǎn)(fp.,freezingpoint)。2.熔化或融解(melting)：固體變成了液體和熔點(diǎn)（mp.,meltingpoint）。3.物體熔點(diǎn)的高低主要取決于物質(zhì)內(nèi)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(qiáng)，物質(zhì)的熔點(diǎn)就較高；相反，如果物質(zhì)微粒間的相互作用力較弱，物質(zhì)的熔點(diǎn)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(gè)過(guò)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(kāi)液面變成氣態(tài)分子的分子數(shù)目與氣態(tài)分子碰撞液體表面變?yōu)橐簯B(tài)分子的數(shù)目達(dá)到相等，這時(shí)體系達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡（dynamicequilibrium）。一液體與自己的蒸汽達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)的氣相的蒸汽壓不再升高就叫它的平衡蒸汽壓（簡(jiǎn)稱蒸汽壓）。3.液體的蒸汽壓與液體分子內(nèi)的分子間作用力有關(guān)，液體內(nèi)分子間作用力越強(qiáng)，其蒸汽壓就越低。

4.3.4相對(duì)濕度

1.盛裝于敞口容器中的液體蒸發(fā)時(shí)很難達(dá)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(yīng)該是該液體的蒸汽在整個(gè)氣相混合物中的分壓等于該液體的平衡蒸汽壓。2.當(dāng)空氣中的水的分壓等于水的平衡分壓，我們就說(shuō)空氣被水飽和了，空氣的相對(duì)濕度為100%。

3.相對(duì)濕度定義為一定溫度下實(shí)際或?qū)嶒?yàn)測(cè)得的空氣中水的分壓與水的平衡蒸汽壓的相對(duì)比值。

例4-1：已知某一天空氣的相對(duì)濕度為57%，溫度為25°C，請(qǐng)問(wèn)此時(shí)空氣中水的分壓為多少？查表4-1水在25°C時(shí)的分壓為3.167kPa，

此時(shí)空氣中水的分壓為

1.805kPa

例4-2：在給定的溫度下，你認(rèn)為甲酸（HCOOH）和乙酸（CH3COOH）哪一個(gè)具有較高的蒸汽壓？分析：從分子間作用力的強(qiáng)弱著手分析這一問(wèn)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(qiáng)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(qiáng)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(diǎn)1.沸騰和沸點(diǎn)（boilingpoint）．2.沸騰的原因：置于敞開(kāi)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(shí)，就達(dá)到了該液體的沸點(diǎn)，液體就開(kāi)始沸騰．3.由于液體的蒸汽壓會(huì)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(diǎn)之間的關(guān)系1.

液體分子之間的黏著力（分子間作用力）對(duì)液體的沸點(diǎn)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(qiáng)，液體的蒸汽壓越低沸點(diǎn)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(qiáng)。4.3.6升華和固態(tài)物質(zhì)的蒸氣壓1.

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

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

升華平衡．所有物質(zhì)的平衡升華蒸汽壓都會(huì)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(kāi)；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(kāi)；第三條線是升華凝華曲線，這條線把固相和氣相分離開(kāi)；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(diǎn)（triplepoint）上，這一點(diǎn)有獨(dú)特的壓力和溫度值，三種狀態(tài)－氣相、液相和固相同時(shí)共存。1．臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)（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(diǎn)的右上方的區(qū)域內(nèi)，該物質(zhì)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(zhì)。超臨界二氧化碳就是一個(gè)很好的溶劑，在工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室中發(fā)揮著獨(dú)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(zhì)(Solute)。常用于表示溶液組成的方法有：質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)、摩爾濃度（Molarity）、質(zhì)量摩爾濃度(Molality)、摩爾分?jǐn)?shù)（Molefraction）和摩爾百分?jǐn)?shù)（Mole%），2.質(zhì)量分?jǐn)?shù)如把5.0克氯化鈉溶于95克水中，就稱此溶液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的

質(zhì)量分?jǐn)?shù)常在工業(yè)生產(chǎn)中使用。

體積分?jǐn)?shù)

由于液體很容易用體積來(lái)衡量，因此體積分?jǐn)?shù)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(zhì)量/體積百分比濃度還有一種表達(dá)方式是以溶質(zhì)的質(zhì)量和溶液的體積來(lái)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(zhì)的摩爾數(shù)來(lái)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(zhuǎn)移到100毫升容量瓶中，以水定容至100

質(zhì)量摩爾濃度（m）由于液體的體積會(huì)隨著溫度的變化而變化，如上述溶液在20°C時(shí)配制，其摩爾濃度為0.85M，在25°C溶液的體積大約會(huì)微小的增加（大約0.1%），即每升溶液中溶質(zhì)的摩爾數(shù)會(huì)有一點(diǎn)減?。ù蠹s0.1%）。因此如果實(shí)驗(yàn)要求更高的精密度，體積摩爾濃度就無(wú)法滿足此要求。質(zhì)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?jǐn)?shù)和摩爾百分?jǐn)?shù)溶液中某一組分的摩爾數(shù)與溶液中各組分的摩爾數(shù)之和的比值就叫摩爾分?jǐn)?shù)；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?jǐn)?shù)。

ppm，ppb，ppt濃度當(dāng)溶液濃度非常稀的時(shí)候，其它表示方法就不太方便，分析化學(xué)中常用ppm，即百萬(wàn)分之一來(lái)表示稀溶液的濃度。ppm來(lái)源于Partspermillion，即一百萬(wàn)份中的一份；相應(yīng)的還有：ppb和ppt，分別表示：十億分之一（Partsperbillion）和萬(wàn)億分之一(Partspertrillion)。這幾種濃度的表示方法現(xiàn)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(huì)與極性溶劑分子（例如水）間產(chǎn)生離子--偶極之間的作用力。離子附近的水分子就會(huì)重新取向，這一過(guò)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(zhì)在溶劑中的溶解就是溶質(zhì)分子或離子離開(kāi)溶質(zhì)進(jìn)入溶劑的過(guò)程，同時(shí)還進(jìn)行著一個(gè)與之相反的過(guò)程，就是溶液中的溶質(zhì)分子或離子重新返回溶質(zhì)的過(guò)程。當(dāng)溶液中這兩個(gè)相反過(guò)程的速度相等時(shí)，此時(shí)該體系處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。3)當(dāng)溶液中只有一種固體溶質(zhì)時(shí)，這個(gè)與溶解相反的過(guò)程叫結(jié)晶；當(dāng)溶液中存在不止一種溶質(zhì)時(shí)，這個(gè)與溶解相反的過(guò)程叫沉淀；當(dāng)純?nèi)苜|(zhì)和純?nèi)軇┒际且后w時(shí)，這個(gè)與溶解相反的過(guò)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(zhì)的數(shù)量叫做這種溶質(zhì)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(shí)在水中的溶解度列于表4-4。一般來(lái)說(shuō)，溫度對(duì)溶解度會(huì)有影響，大部分物質(zhì)的溶解度會(huì)隨溫度的升高而增大。其它因素也會(huì)影響物質(zhì)的溶解度，

3．溶解熱4.5稀溶液的依數(shù)性稀溶液必須具備以下兩個(gè)條件：（a）溶質(zhì)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(huì)上升。如果溶液中的溶質(zhì)是非揮發(fā)性的（即溶質(zhì)沒(méi)有可測(cè)得出的蒸汽壓），該溶液的蒸氣壓就總小于純?nèi)軇┑恼羝麎骸＠瓰鯛枺≧aoult’s）根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，當(dāng)溫度一定時(shí)，難揮發(fā)溶質(zhì)的稀溶液的蒸汽壓下降與溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比，和溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)，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(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比。為什么稀溶液的蒸汽壓比純?nèi)軇┑恼羝麎盒?？例?-5

已知100℃時(shí)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(diǎn)升高溶液的沸點(diǎn)―指溶液的蒸汽壓與外界環(huán)境大氣壓相等時(shí)溶液的溫度。由于非揮發(fā)性電解質(zhì)的存在，溶液的蒸汽壓下降，因此溶液的沸點(diǎn)一定會(huì)受到影響。

稀溶液沸點(diǎn)的升高定義為：稀溶液的沸點(diǎn)(Tb)減去純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)(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(zhì)量摩爾濃度，即1000克溶劑中溶質(zhì)的摩爾數(shù)；為該溶液的摩爾沸點(diǎn)升高常數(shù)，單位為。表4-6列出了幾種常見(jiàn)溶劑的沸點(diǎn)和它們的摩爾沸點(diǎn)升高常數(shù)的值。例4-6：10.0%（w/w）的蔗糖水溶液的沸點(diǎn)是多少？解：已知水的沸點(diǎn)升高常數(shù)為0.512°C·kg·mol-1,蔗糖的摩爾質(zhì)量為342.1g/mol;

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

在任何溫度下水溶液的蒸汽壓都小于純?nèi)軇┑恼羝麎?，?dāng)溶液的溫度達(dá)到0°C時(shí)，溶液的蒸汽壓仍低于水的冰點(diǎn)時(shí)的大氣壓（0.610kPa），仍需要繼續(xù)降溫Dt稀溶液凝固點(diǎn)的下降定義為：純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)()減去稀溶液的凝固點(diǎn)(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(zhì)量摩爾濃度，即1000克溶劑中所含溶質(zhì)的摩爾數(shù)；為該溶液的摩爾凝固點(diǎn)下降常數(shù)，單位為。表4-6列出了幾種常見(jiàn)溶劑的凝固點(diǎn)和它們的摩爾凝固點(diǎn)下降常數(shù)的值。

例4-7純苯的凝固點(diǎn)為5.50℃．把900mg未知化合物溶于27.3g苯中，準(zhǔn)確測(cè)得該溶液的凝固點(diǎn)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(jī)物（沸點(diǎn)197°

4.5.4稀溶液的滲透壓左邊的溶劑會(huì)逐漸透過(guò)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(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因還在蒸氣壓。

式（4-7）可以計(jì)算非揮發(fā)性非電解質(zhì)稀溶液的滲透壓．例4-10一個(gè)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(shí)的滲透壓為5.85mmHg，請(qǐng)計(jì)算該血清蛋白的分子量。解：

滲透壓的應(yīng)用舉例。4.6膠體4.6.1膠體的概念1.分散顆粒非常細(xì)小，能夠均勻的分散在另一支持介質(zhì)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(zhì)叫分散介質(zhì)。2.注意：小顆粒的分散相非常細(xì)小，以至肉眼都無(wú)法看到，但是它們大都由成百萬(wàn)上千萬(wàn)的原子組成，一般它們的直徑在1~100nm之間。盡管有時(shí)膠狀分散體系是透明的，有時(shí)還很穩(wěn)定，并且表現(xiàn)出溶液的依數(shù)性，但它們?nèi)匀徊皇侨芤?。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(lái)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