高中化学联赛知识点整理(四)

高中化学联赛知识点整理（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有趣现象。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.

液体最显著的特征是可流动性，就是说液体可以搅拌，外力会使它从容器中飞溅出来，可以从一个容器倾倒到另一个容器中，还可以通过滤网。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减少。同时液体也像大多数其他物质一样，温度升高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：液体阻碍流动的性质就叫黏度。液体的黏度很大程度上受到分子间作用力的影响；当然液体分子的形状和大小也对黏度有一定影响；对大部分液体而言，温度升高液体的黏度就会下降。2．分子间凝聚力

凝聚力（cohesionforce）：是存在于单一物种中分子间的一种作用力。对于水来说，这种凝聚力就是氢键。

附着力（adhesiveforce）：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清晨树叶上的露珠，如果没有重力的作用，它们一定会是圆球形的。2.润湿：当一滴水落在一个物体的表面并慢慢散开并慢慢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（CohesiveforceandAdhesiveforce）。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。如果粘着力大于附着力，液滴就以圆球形状存在于物体材料的表面；如果粘着力小于附着力，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，如果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，如果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。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.,freezingpoint)。2.熔化或融解(melting)：固体变成了液体和熔点（mp.,meltingpoint）。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。如果这种相互作用力较强，物质的熔点就较高；相反，如果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(evaporationorvaporization)。

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衡（dynamicequilibrium）。一液体与自己的蒸汽达到动态平衡时的气相的蒸汽压不再升高就叫它的平衡蒸汽压（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衡，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，存在的平衡应该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衡蒸汽压。2.当空气中的水的分压等于水的平衡分压，我们就说空气被水饱和了，空气的相对湿度为100%。

3.相对湿度定义为一定温度下实际或实验测得的空气中水的分压与水的平衡蒸汽压的相对比值。

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（CH3COOH）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：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别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（boilingpoint）．2.沸腾的原因：置于敞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，液体就开始沸腾．3.由于液体的蒸汽压会随着温度的上升而升高虼艘禾宓姆械慊崴孀磐饨绱笃沟谋浠浠Ｈ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）．随着固体温度的升高，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.

升华平衡．所有物质的平衡升华蒸汽压都会随着温度的升高而增加．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离开；第三条线是升华凝华曲线，这条线把固相和气相分离开；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，这一点有独特的压力和温度值，三种状态－气相、液相和固相同时共存。1．临界点临界点（Criticalpoint）；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可以被液化。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，在工业和实验室中发挥着独特的作用。

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（Molefraction）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

质量分数常在工业生产中使用。

体积分数

由于液体很容易用体积来衡量，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（CH3OH）溶于100毫升水中，就配制成了25%（V/V）的甲醇防冻液。

质量/体积百分比浓度还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

（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

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%）。因此如果实验要求更高的精密度，体积摩尔浓度就无法满足此要求。质量摩尔浓度定义为：1000克把5.0克氯化钠溶解于1.00

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浓度当溶液浓度非常稀的时候，其它表示方法就不太方便，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Partspermillion，即一百万份中的一份；相应的还有：ppb和ppt，分别表示：十亿分之一（Partsperbillion）和万亿分之一(Partspertrillion)。这几种浓度的表示方法现在已不太常用了。

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。离子附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，同时还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衡状态。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。一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升高而增大。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须具备以下两个条件：（a）溶质一定是非挥发性的（b）一定是稀溶液（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。凝聚。饱和蒸气压。随着温度升高，液体的蒸气压会上升。如果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）根据实验测得，当温度一定时，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：

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[CO(NH2)2]于100g解：，

4.5.2稀溶液的沸点升高溶液的沸点―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，因此溶液的沸点一定会受到影响。

稀溶液沸点的升高定义为：稀溶液的沸点(Tb)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升高常数，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升高常数的值。例4-6：10.0%（w/w）的蔗糖水溶液的沸点是多少？解：已知水的沸点升高常数为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=100.166°C»100.2°C4.5.3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），仍需要继续降温Dt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(Tf)

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，准确测得该溶液的凝固点为4.2解：

乙二醇，CH2(OH)CH2(OH)，具有很好的水溶性并且是非挥发性有机物（沸点197°

4.5.4稀溶液的渗透压左边的溶剂会逐渐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，产生这一现象的原因还在蒸气压。

式（4-7）可以计算非挥发性非电解质稀溶液的渗透压．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，请计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.分散颗粒非常细小，能够均匀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.注意：小颗粒的分散相非常细小，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1~100nm之间。尽管有时胶状分散体系是透明的，有时还很稳定，并且表现出溶液的依数性，但它们仍然不是溶液。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)分散体系的类型小于1nm1nm~100nm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