漳州市化學(xué)奧林匹克輔導(dǎo)材料

1、漳州市化學(xué)奧林匹克輔導(dǎo)材料-緒 論學(xué)好化學(xué)要用科學(xué)方法，要付出辛勤的勞動(dòng)。對(duì)化學(xué)原理：弄清定義，基本公式，多做練習(xí)，熟練運(yùn)用；對(duì)元素化學(xué)：反復(fù)記憶，反復(fù)對(duì)比，不斷總結(jié)，理論解釋。【競(jìng)賽要求】1有效數(shù)字。在化學(xué)計(jì)算和化學(xué)實(shí)驗(yàn)中正確使用有效數(shù)字。定量儀器（天平、量筒、移液管、滴定管、容量瓶等等）測(cè)量數(shù)據(jù)的有效數(shù)字。運(yùn)算結(jié)果的有效數(shù)字。 2004年第1期化學(xué)教育57頁：有效數(shù)字的定義：即從第一位非零的數(shù)字開始,到最后一位字為止,在數(shù)字中間和最后的零都計(jì)算在內(nèi)，例如下列數(shù)字的有效數(shù)字為:1.0005 5位 6.021023 3位 0.5000 4位 0.000035 2位 有效數(shù)字的修約規(guī)則為“四舍六

2、入五留雙” 例如, 要修約為四位有效數(shù)字時(shí)： 尾數(shù)4時(shí)舍, 0.52664 - 0.5266 尾數(shù)6時(shí)入, 0.36266 - 0.3627 尾數(shù)5時(shí), 若后面數(shù)為0, 舍5成雙: 10.2350-10.24, 250.650-250.6 若5后面還有不是0的任何數(shù)皆入: 18.0850001-18.09練：0.54640.546 0.54660.547 0.54650.546 0.54750.548 0.5465040.547 0.547490.547進(jìn)行數(shù)字修約時(shí),需一次修約到指定的位數(shù),如0.54749先修約到0.5475再修約到0.548就不對(duì)了，另外使用計(jì)算器進(jìn)行計(jì)算時(shí),一般不對(duì)中間

3、步驟的結(jié)果進(jìn)行修約,僅對(duì)最后的結(jié)果進(jìn)行修約,使其符合事先所確定的位數(shù)。 有效數(shù)字相加減時(shí),應(yīng)以絕對(duì)誤差最大的數(shù)為依據(jù),以確定保留到小數(shù)點(diǎn)后第幾位有效數(shù)字相乘除時(shí),應(yīng)以相對(duì)誤差最大的數(shù)為依據(jù),以確定有效數(shù)字的位數(shù)。例如:1.4562.34=3.41(4位有效數(shù)字乘3位有效數(shù)字得3位有效數(shù)字)5.1039+0.023=5.127(絕對(duì)誤差最大的數(shù)為0.023,故結(jié)果應(yīng)保留小數(shù)點(diǎn)后3位)4.888+7.067=11.955(4位有效數(shù)字加4位有效數(shù)字得5位有效數(shù)字理由同上) 但是,對(duì)于非測(cè)量所得的數(shù)字,如倍數(shù)、分?jǐn)?shù)關(guān)系等,他們可視為無限多位有效數(shù)字。例如:氧氣的分子量為16.002=32.00,并不

4、能因?yàn)?是一位有效數(shù)字,而結(jié)果也取一位有效數(shù)字即3101另外,從lg6.02=0.780及l(fā)g(6.021023)=23.780可以看出,23.780中,其整數(shù)部分23其實(shí)是指10的23次方,并不表明有效數(shù)字,所以,23.780在表示對(duì)數(shù)時(shí)只有3位有效數(shù)字。但在表示一般數(shù)字時(shí),卻有5位有效數(shù)字，因此pH=12.68有2位有效數(shù)字,pH=2.68也有2位有效數(shù)字，當(dāng)然作為數(shù)字,12.68和2.68卻分別有4位、3位有效數(shù)字。有效數(shù)字-包括全部可靠數(shù)字及一位不確定數(shù)字在內(nèi)m 分析天平(稱至0.1mg):12.8218g(6) , 0.2338g(4) , 0.0500g(3) 千分之一天平(稱至0

5、.001g): 0.234g(3) 1%天平(稱至0.01g): 4.03g(3), 0.23g(2) 臺(tái)秤(稱至0.1g): 4.0g(2), 0.2g(1)V 滴定管(量至0.01mL):26.32mL(4), 3.97mL(3) 容量瓶:100.0mL(4),250.0mL (4) 移液管:25.00mL(4); 量筒(量至1mL或0.1mL):25mL(2), 4.0mL(2)幾項(xiàng)規(guī)定1. 數(shù)字前0不計(jì),數(shù)字后計(jì)入 : 0.024502. 數(shù)字后的0含義不清楚時(shí), 最好用指數(shù)形式表示 : 1000 ( 1.0103 ，1.00103 )3. 自然數(shù)可看成具有無限多位數(shù)(如倍數(shù)關(guān)系、分?jǐn)?shù)

6、關(guān)系)；常數(shù)亦可看成具有無限多位數(shù)，如，e4. 數(shù)據(jù)的第一位數(shù)大于等于8的,可多計(jì)一位有效數(shù)字，如 9.45104, 95.2%, 8.655. 對(duì)數(shù)與指數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)按尾數(shù)計(jì)， 如 10-2.34 ; pH=11.02, 則H+=9.510-126. 誤差只需保留12位；7. 化學(xué)平衡計(jì)算中,結(jié)果一般為兩位有效數(shù)字(由于K值一般為兩位有效數(shù)字)；8. 常量分析法一般為4位有效數(shù)字(Er0.1%），微量分析為2位。9單位變換不影響有效數(shù)字位數(shù)第一章 氣體【競(jìng)賽要求】2氣體。理想氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。理想氣體狀態(tài)方程。氣體密度。分壓定律。氣體相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定原理。氣體溶解度（亨利定律）。一、理想氣體1

7、氣體與液體、固體相比較，具有兩個(gè)明顯特點(diǎn): (1)擴(kuò)散性 (2)可壓縮性2理想氣體: 在低壓和高溫條件下，氣體分子本身所占的體積和分子間的吸引力均可以忽略，此時(shí)的實(shí)際氣體即可看作理想氣體。二、理想氣體定律（The Ideal Gas Law） 1、理想氣體狀態(tài)方程：pV= nRT（1-1）式中p是氣體壓力，V是氣體體積，n是氣體物質(zhì)的量，T是氣體的絕對(duì)溫度（熱力學(xué)溫度，即攝氏度數(shù)+273），R是氣體通用常數(shù)。在國際單位制中，它們的關(guān)系如下表：表1-1 R的單位和值pVnTR國際單位制Pam3molK8.314或kPadm3molK8.314（1-1）式也可以變換成其他形式和結(jié)論：pV= RT（

8、1-2） p = = 則： = （1-3）式中m為氣體的質(zhì)量，M為氣體的摩爾質(zhì)量，為氣體的密度。對(duì)于一定量（n一定）的同一氣體在不同條件下，則有： = （1-4）如果在某些特定條件下，將（1-1）、（1-2）和（1-3）式同時(shí)應(yīng)用于兩種不同的氣體時(shí)，又可以得出一些特殊的應(yīng)用。如將（1-1）式n =，在等溫、等壓、等容時(shí)應(yīng)用于各種氣體，則可以說明阿佛加德羅定律。因?yàn)槲镔|(zhì)的量相等的氣體，含有相等的分子數(shù)。若將（1-2）式 = 在等溫、等壓和等容時(shí)應(yīng)用于兩種氣體，則： = （1-5）如果將（1-3）式= ，在等溫等壓下應(yīng)用于兩種氣體，則： = （1-6）若令 = D ，D為氣體的相對(duì)密度，則：D =

9、 或 M1 = DM2 （1-7）已知M = 2gmol，= 29gmol 則 M1 = 2 D 或 M1 = 29DD為某氣體相對(duì)H2的密度，D為某氣體相對(duì)空氣的密度。2、氣體分壓定律和分體積定律（1）氣體分壓定律當(dāng)研究對(duì)象不是純氣體，而是多組分的混合氣體時(shí)，由于氣體具有均勻擴(kuò)散而占有容器全部空間的特點(diǎn)，無論是對(duì)混合氣體，還是混合氣體中的每一組分，均可按照理想氣體狀態(tài)方程式進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)一個(gè)體積為V的容器，盛有A、B、C三種氣體，其物質(zhì)的量分別為nA、nB、nC，每種氣體具有的分壓分別是pA、pB、pC，則混合氣的總物質(zhì)的量為：n= nA + nB + nC （1-8）混合氣的總壓為：p =

10、pA + pB + pC （1-9）在一定溫度下，混合氣體的總壓力等于各組分氣體的分壓力之和。這就是道爾頓分壓定律。計(jì)算混合氣各組分的分壓有兩種方法。根據(jù)理想氣態(tài)方程計(jì)算在一定體積的容器中的混合氣體pV = nRT ，混合氣體中各組分的分壓，就是該組分單獨(dú)占據(jù)總體積時(shí)所產(chǎn)生的壓力，其分壓數(shù)值也可以根據(jù)理想氣態(tài)方程式求出：pAV = nART （1-10）pBV = nBRT（1-11）pCV = nCRT （1-12）根據(jù)摩爾分?jǐn)?shù)計(jì)算：摩爾分?jǐn)?shù)（XA）為混合氣體中某組分A的物質(zhì)的量與混合氣體的總的物質(zhì)的量之比： XA = （1-13）混合氣體中某組分的分壓等于總壓與摩爾分?jǐn)?shù)的乘積：pA = p

11、XA （1-14）（2）氣體分體積定律在相同的溫度和壓強(qiáng)下，混合氣的總體積（V）等于組成混合氣體的各組分的分體積之和：V = VA +VB + VC （1-15）這個(gè)定律叫氣體分體積定律。根據(jù)混合物中各組分的摩爾分?jǐn)?shù)等于體積分?jǐn)?shù)，可以計(jì)算出混合氣中各組分的分體積：據(jù) = 得VA = V （1-16）*三、實(shí)際氣體狀態(tài)方程： （p + ）（V nb）= nRT （1-17）注意，上式中p、V、T都是實(shí)測(cè)值；a和b都是氣體種類有關(guān)的特性常數(shù)，統(tǒng)稱為范德華常數(shù)。（1-17）式稱為范德華方程。它是從事化工設(shè)計(jì)必不可少的依據(jù)。四、氣體相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定原理1、氣體相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定由（1-3）式： = ，可

12、以變換成以下形式：M = （1-18）可見，在一定溫度和壓強(qiáng)下，只要測(cè)出某氣體的密度，就可以確定它的相對(duì)分子質(zhì)量。2、利用擴(kuò)散定律可以測(cè)定未知?dú)怏w的分子量（或原子量）： 在恒壓條件下，某一溫度下的氣體的擴(kuò)散速率與其密度（或摩爾質(zhì)量）的平方根成反比五、享利定律（Henrys law）氣體溶解定律1、 敘述：在一定溫度和一定體積的液體中，所溶解的氣體質(zhì)量與該氣體的分壓成正比。例如：0、1atm的CO2的溶解度：s0 = 0.335g / 100ml H2O，0、2 atm的CO2的溶解度：s0 = 0.670g/100ml H2O 2、解釋：當(dāng)氣體的壓強(qiáng)增加n倍，那么氣體進(jìn)入液體的機(jī)會(huì)也增加n倍，

13、所以氣體溶解的質(zhì)量也增加n倍。故亨利定律與其它氣體的分壓無關(guān)。例如：1atm的純氧在水中的溶解度是空氣中氧氣的4.7倍，因?yàn)榭諝庵醒醯姆謮? 0.21atm。所以若氣相中有幾種氣體，則各種氣體的溶解度皆與其分壓成正比。3、 數(shù)學(xué)表達(dá)式：kH = p / x (kH：亨利常數(shù))p是被溶解氣體的分壓（以mmHg為單位），x是溶解的氣體在溶液中所占的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。由于亨利定律有幾種不同的敘述方式，濃度，壓強(qiáng)都可以用不同的單位，所以在用公式時(shí)，特別要注意亨利定律常數(shù)kH的單位。在我們這個(gè)表達(dá)式中，x是無量綱的，p的單位是mmHg柱。所以kH的單位也是mmHg。例如：20時(shí)，氧氣溶解在水中的亨利定律常數(shù)

14、為2.95107mmHg，在通常大氣中，氧分壓為0.21atm，此時(shí)有多少摩爾氧氣溶在1000g水中？解：， 由亨利定律 ，得 （mol）4、適用范圍：亨利定律只適用于溶解度小、且不與溶劑相互作用的氣體，所以HCl、NH3等氣體都不適用亨利定律?！镜湫屠}】例1、在298K，101000 Pa時(shí)，用排水集氣法收集氫氣，收集到335 mL。已知298K時(shí)水的飽和蒸氣壓為3200 Pa，計(jì)算：（1）氫氣的分壓是多少？（2）收集的氫氣的物質(zhì)的量為多少？（3）這些氫氣干燥后的體積是多少（干燥后氣體溫度，壓強(qiáng)視為不變）？分析：用排水集氣法收集的氫氣，實(shí)際上是氫氣和水蒸氣的混合氣。可由氣體分壓定律：p =

15、 p + p ，計(jì)算得氫氣的分壓。再利用理想氣體氣態(tài)方程式：pV = nRT求出氫氣的物質(zhì)的量n ，根據(jù)p = p 算出V 。解：（1）混合氣中氫氣的分壓p為：p = p p = 101000 Pa 3200 Pa = 97800 Pa（2）所得氫氣的物質(zhì)的量n (H2) n = = = 0.0140 mol注意：R = 8.314(Pam3mol-1K-1) ，V必須用m3作單位，355 mL一定要換算成35510-6 m3。（3）所得干燥氫氣得體積V為：V= V = 355 mL = 344mL【知能訓(xùn)練】1為了行車的安全，可在汽車中裝備上空氣袋，防止碰撞時(shí)司機(jī)受到傷害。這種空氣袋是用氮?dú)?/p>

16、充脹起來的，所用的氮?dú)馐怯莎B氮化鈉與三氧化二鐵在火花的引發(fā)下反應(yīng)生成的?？偡磻?yīng)是：NaN3+Fe2O3(s) =3Na2O(s)+2Fe(s)+9N2(g)在25。748mmHg下，要產(chǎn)生75.0L的N2，計(jì)算需要疊氮化鈉的質(zhì)量。 解：根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式所顯示出的n（NaN3）與n（N2）的數(shù)量關(guān)系，可以進(jìn)一步確定在給定條件下，m（NaN3）與V（N2）的關(guān)系。得m(NaN3)=131g2某氣體在293K與9.97104Pa時(shí)占有體積1.910-1dm3其質(zhì)量為0.132g，試求這種氣體的相對(duì)分子質(zhì)量，它可能是何種氣體?（答案NH3）3一敝口燒瓶在280K時(shí)所盛的氣體，需加熱到什么溫度時(shí)，才能

17、使其三分之一逸出? 解 4在273K和1.013105Pa下，將1.0 dm3潔凈干燥的空氣緩慢通過H3COCH3液體，在此過程中，液體損失0.0335 g，求此種液體273K時(shí)的飽和蒸汽壓。解5在291K和總壓為1.013105Pa時(shí)，2.70 dm3含飽和水蒸汽的空氣，通過CaCl2干燥管，完全吸水后，干燥空氣為3.21 g，求291K時(shí)水的飽和蒸汽壓。解 *6已知乙醚的蒸汽熱為25900Jmol-1，它在293K的飽和蒸汽壓為7.58104Pa，試求在308K時(shí)的飽和蒸汽壓。解*7水的氣化熱為40 kJmol-1，求298K時(shí)水的飽和蒸汽壓。解 第二章 溶液的性質(zhì)【競(jìng)賽要求】3。溶液。溶

18、液濃度。溶解度。溶液配制（按濃度的精確度選擇儀器）。重結(jié)晶及溶質(zhì)/溶劑相對(duì)量的估算。過濾與洗滌(洗滌液選擇、洗滌方式選擇)。溶劑（包括混合溶劑）。膠體?！局R(shí)梳理】一、分散系的基本概念及分類一種或幾種物質(zhì)以細(xì)小的粒子分散在另一種物質(zhì)中所形成的體系稱分散系。被分散的物質(zhì)稱分散質(zhì)，把分散質(zhì)分開的物質(zhì)稱分散劑。按照分散質(zhì)粒子的大小，常把分散系分為三類。表2-1 分散系按分散質(zhì)粒子的大小分類分散系類型分散質(zhì)粒子直徑 /nm分散質(zhì)主要性質(zhì)實(shí)例分散系分散質(zhì)分散劑分子分散系1小分子、離子或原子均相*，穩(wěn)定，擴(kuò)散快，顆粒能透過半透膜糖水糖水膠體分散系高分子溶液1100大分子均相，穩(wěn)定擴(kuò)散慢，顆粒不能透過半透膜

19、血液蛋白質(zhì)水溶膠1100分子的小聚集體多相，較穩(wěn)定，擴(kuò)散慢，顆粒不能透過半透膜Fe(OH)3膠體Fe(OH)3n水粗分散系100分子的大聚集體多相，不穩(wěn)定，擴(kuò)散很慢，顆粒不能透過半透膜泥水泥土水分子分散系又稱溶液，因此溶液是指分散質(zhì)分子、離子或原子均勻地分散在分散劑中所得的分散系。溶液可分為固態(tài)溶液（如某些合金）、氣態(tài)溶液（如空氣）和液態(tài)溶液。最常見也是最重要的是液態(tài)溶液，特別是以水為溶劑的水溶液。二.溶液濃度1 量度方法名稱定義數(shù)學(xué)表達(dá)式單位物質(zhì)的量濃度moldm-3質(zhì)量分?jǐn)?shù)量綱為1質(zhì)量摩爾濃度molkg-1物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)量綱為12 濃度之間的相互換算3、溶解度在一定溫度下的飽和溶液中，在一定

20、量溶劑中溶解溶質(zhì)的質(zhì)量，叫做該物質(zhì)在該溫度下的溶解度。易溶于水的固體的溶解度用100 g水中溶解溶質(zhì)的質(zhì)量（g）表示；一定溫度下，難溶物質(zhì)飽和溶液的“物質(zhì)的量”濃度也常用來表示難溶物質(zhì)的溶解度。例如298 K氯化銀的溶解度為110-5 molL-1。4、飽和溶液在一定溫度下，未溶解的溶質(zhì)跟已溶解的溶質(zhì)達(dá)到溶解平衡狀態(tài)時(shí)的溶液稱為飽和溶液。在飽和溶液中，存在著下列量的關(guān)系： = 常數(shù) 或 = 常數(shù)5、溶解度與溫度溶解平衡是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，其平衡移動(dòng)的方向服從勒沙特列原理。一個(gè)已經(jīng)飽和的溶液，如果它的繼續(xù)溶解過程是吸熱的，升高溫度時(shí)溶解度增大；如果它的繼續(xù)溶解過程是放熱的，升高溫度時(shí)溶解度減小。大多

21、數(shù)固體物質(zhì)的溶解度隨溫度的升高而增大。氣體物質(zhì)的溶解度隨著溫度的升高而減小。6、溶解度與壓強(qiáng)固體或液體溶質(zhì)的溶解度受壓力的影響很小。氣體溶質(zhì)的溶解度受壓力影響很大。對(duì)于溶解度很小，又不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體，“在溫度不變時(shí)，氣體的溶解度和它的分壓在一定范圍內(nèi)成正比”，這個(gè)定律叫亨利（Henry）定律。其數(shù)學(xué)表達(dá)式是：Cg = Kgpg （2-1）式中pg為液面上該氣體的分壓，Cg為某氣體在液體中的溶解度（其單位可用gL-1、LL、molL-1表示），Kg稱為亨利常數(shù)。7、溶解平衡任何難溶的電解質(zhì)在水中總是或多或少地溶解，絕對(duì)不溶的物質(zhì)是不存在的。對(duì)于難溶或微溶于水的物質(zhì)，在一定條件下，當(dāng)溶解與

22、結(jié)晶的速率相等，便建立了固體和溶液中離子之間的動(dòng)態(tài)平衡，簡稱溶解平衡。三、溶液的性質(zhì)*1、 非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性依數(shù)性：只與粒子數(shù)目有關(guān)，而與粒子的性質(zhì)、大小無關(guān)的性質(zhì)。如蒸氣壓、沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)、滲透壓等。（1）溶液的蒸氣壓下降在一定溫度下，難揮發(fā)的非電解質(zhì)溶液的蒸氣壓p等于純?nèi)軇┱魵鈮簆與溶劑的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x的乘積，即：p = px （2-2） 這就是拉烏爾定律。用分子運(yùn)動(dòng)論可以對(duì)此作出解釋。當(dāng)氣體和液體處于相平衡時(shí)，液態(tài)分子氣化的數(shù)目和氣態(tài)分子凝聚的數(shù)目應(yīng)相等。若溶質(zhì)不揮發(fā)，則溶液的蒸氣壓全由溶劑分子揮發(fā)所產(chǎn)生，所以由液相逸出的溶劑分子數(shù)目自然與溶劑的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)成正比，而氣相中溶劑分子的

23、多少?zèng)Q定蒸氣壓大小，因此有： = 即： p = px 由于溶質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x與x之和應(yīng)等于1，因此p = px式可作如下變換： p = p（1x） 得 pp = pxp = px （2-3）這是拉烏爾定律的另一表達(dá)式，p為溶液的蒸氣壓下降值。對(duì)于稀溶液而言，溶劑的量n遠(yuǎn)大于溶質(zhì)的量n，n + n n，因此（2-3）式可改寫為：p = p在定溫下，一種溶劑的p為定值， 用質(zhì)量摩爾度b表示，上式變?yōu)椋簆 p = Kb （2-4）式中K = pM/1000，M是溶劑的摩爾質(zhì)量。（2-4）式也是拉烏爾定律的一種表達(dá)形式。（2）沸點(diǎn)上升和凝固點(diǎn)下降沸點(diǎn)：液體的蒸氣壓等于外界大氣壓時(shí)溫度。沸點(diǎn)升高： 凝

24、固點(diǎn)下降：難揮發(fā)、非電解質(zhì)稀溶液的沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)下降的定量關(guān)系，與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比，與溶液的本性無關(guān)。難揮發(fā)、非電解質(zhì)稀溶液的沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)下降的定量關(guān)系，與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比，與溶質(zhì)的本性無關(guān)式中，為溶劑的摩爾沸點(diǎn)升高常數(shù)；為溶劑的摩爾凝固點(diǎn)降低常數(shù)。（3）溶液的滲透壓稀溶液的滲透壓與濃度、溫度的關(guān)系，與理想氣體狀態(tài)方程相似，可表示為： = RT （2-8）式中是溶液的滲透壓，V式溶液體積，n是溶質(zhì)的物質(zhì)的量，R是氣體常數(shù)，T是絕對(duì)溫度。滲透作用在動(dòng)植物生活中有非常重要的作用。動(dòng)植物體都要通過細(xì)胞膜產(chǎn)生的滲透作用，以吸收水分和養(yǎng)料。人體的體液、血液、組織等都有一定的滲透壓。

25、對(duì)人體進(jìn)行靜脈注射時(shí)，必須使用與人體體液滲透壓相等的等滲溶液，如臨床常用的0.9 %的生理鹽水和5 %的葡萄糖溶液。否則將引起血球膨脹（水向細(xì)胞內(nèi)滲透）或萎縮（水向細(xì)胞外滲透）而產(chǎn)生嚴(yán)重后果。同樣道理，如果土壤溶液的滲透壓高于植物細(xì)胞液的滲透壓，將導(dǎo)致植物枯死，所以不能使用過濃的肥料?；瘜W(xué)上利用滲透作用來分離溶液中的雜質(zhì)，測(cè)定高分子物質(zhì)的分子量。近年來，電滲析法和反滲透法普遍應(yīng)用于海水、咸水的淡化。2、溶解度原理（相似相溶原理）限于理論發(fā)展水平，至今我們還無法預(yù)言氣體、液體、固體在液體溶劑中的溶解度，但是我們可以按照“相似相溶”這個(gè)一般溶解度原理來估計(jì)不同溶質(zhì)在液體溶劑中的相對(duì)溶解程度。“相似

26、”是指溶質(zhì)與溶劑在結(jié)構(gòu)或極性上相似，因此分子間作用力的類型和大小也基本相同；“相溶”是指彼此互溶。也就是說，極性分子易溶于極性溶劑（如水），而弱極性或非極性分子易溶于弱極性或非極性溶劑（如有機(jī)溶劑氯仿、四氯化碳等）液體溶質(zhì)，如乙醇C2H5OH在水中的溶解度比乙醚CH3OCH3大得多，這是因?yàn)橐掖际菢O性分子，分子中含有OH基，與水相似，而且C2H5OH與C2H5OH、C2H5OH與H2O、H2O與H2O分子間都含有氫鍵，作用力也大致相等；而乙醚屬非極性分子。在固體溶質(zhì)中，大多數(shù)離子化合物在水中的溶解度較大，非極性分子如固態(tài)I2難溶于水而易溶于弱極性或非極性的有機(jī)溶劑（如四氯化碳）中。另外，固態(tài)物

27、質(zhì)的熔點(diǎn)對(duì)其在液體溶劑中的溶解度也有一定的影響，一般結(jié)構(gòu)相似的固體化合物在同一溶劑中低熔點(diǎn)的固體將比高熔點(diǎn)固體易溶解。對(duì)于氣體而言，在液體溶劑中的溶解度規(guī)律是：在同一溶劑中，高沸點(diǎn)氣體比低沸點(diǎn)氣體的溶解度大；具有與氣體溶質(zhì)最為近似分子間力的溶劑是該氣體的最佳溶劑。如鹵化氫氣體較稀有氣體易溶于水，而且隨著鹵素原子序數(shù)的遞增，鹵化氫的沸點(diǎn)升高，在水中的溶解度增大?！镜湫屠}】例1、在某溫度下，當(dāng)蔗糖的溶解達(dá)成平衡后，杯底還剩有大量蔗糖，試分析這種溶液是否為過飽和溶液？分析：在這種情況下，溶質(zhì)雖然大大地過量，但過量的溶質(zhì)并未進(jìn)入溶液中，該溶液的濃度等于而并未超過該溫度下飽和溶液的濃度，而且過飽和溶液

28、一般不穩(wěn)定，溶液中必須沒有固體溶質(zhì)存在，才有形成過飽和溶液的可能。因此，該溶液不是過飽和溶液，而是飽和溶液。例2、已知20時(shí)Ca(OH)2的溶解度為0.165 g / 100 g水，及在不同的CO2壓力下碳酸鈣的溶解度為：CO2壓力/Pa01408499501溶解度(g CaCO3/100g H2O)0.00130.02230.109請(qǐng)用計(jì)算說明，當(dāng)持續(xù)把CO2（壓強(qiáng)為99501Pa，下同）通入飽和石灰水，開始生成的白色沉淀是否完全“消失”？在多次實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了下列現(xiàn)象，請(qǐng)解釋：（1）由碳酸鈣和鹽酸（約6 mol/L）作用生成的CO2直接通入飽和石灰水溶液，所觀察到的現(xiàn)象是：開始通CO2時(shí)生成的

29、沉淀到最后完全消失。若使CO2經(jīng)水洗后再通入飽和石灰水溶液則開始生成的白色沉淀到最后不能完全“消失”，為什么？（2）把飽和石灰水置于一敞口容器中，過了一段時(shí)間后，溶液表面有一層硬殼。把硬殼下部的溶液倒入另一容器中，再通入經(jīng)水洗過的CO2，最后能得清液，請(qǐng)解釋。若把硬殼取出磨細(xì)后，全部放回到原石灰水溶液中，再持續(xù)通入經(jīng)水洗過的CO2，最后能得清液嗎？（3）用適量水稀釋飽和石灰水溶液后，再持續(xù)通入經(jīng)水洗過的CO2結(jié)果是因稀釋程度不同，有時(shí)到最后能得清液；有時(shí)得不到清液，請(qǐng)估算用水將飽和石灰水稀釋多少倍時(shí)，準(zhǔn)能得到清液（設(shè)反應(yīng)過程中，溫度保持恒定，即20）分析：CO2通入澄清石灰水中產(chǎn)生渾濁，繼續(xù)通

30、入過量的CO2渾濁“消失”。本題借助于一些數(shù)據(jù)，定量地分析這一常見實(shí)驗(yàn)的各種可能發(fā)生的變化，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)。在數(shù)據(jù)處理時(shí)，由于是等物質(zhì)的量進(jìn)行轉(zhuǎn)化，即1 mol Ca(OH)2吸收1 mol CO2，生成1 mol CaCO3 因此將溶解度中溶質(zhì)的克數(shù)換算成物質(zhì)的量，便于分析得出結(jié)論。20時(shí)飽和石灰水溶解度為0.165 g，相當(dāng)于0.165/74 = 0.00223 mol，而當(dāng)CO2壓力為1.01105 Pa時(shí)，CaCO3溶解度為0.109 g，相當(dāng)于0.109/100 = 0.00109 mol。由于0.00109 mol0.00223 mol，所以把過量CO2通入飽和石灰水后產(chǎn)生的沉淀

31、不能全部消失。（1）由CaCO3和6 mol /L鹽酸制取的CO2中混有逸出的HCl氣體，當(dāng)過量的該氣體通入飽和石灰水中，開始產(chǎn)生的沉淀溶于鹽酸及生成Ca(HCO3)2而消失。用水洗過的CO2，因除去了混有的HCl氣體，所以沉淀不消失。（2）飽和石灰水吸收空氣中的CO2，在表面形成一層硬殼，取硬殼下面的溶液，由于產(chǎn)生表面的硬殼，消耗了一定量的Ca(OH)2。當(dāng)CO2通入時(shí)產(chǎn)生CaCO3的量將減少，通入過量水洗的CO2可能沉淀消失，得澄清溶液。若將硬殼全部放回，由于生成的沉淀CaCO3總量不變，再通入水洗過的過量CO2，沉淀不消失。（3）要使開始產(chǎn)生的沉淀消失，必須將Ca(OH)2在100g水中

32、溶解量降到0.00109 mol，這樣產(chǎn)生的CaCO3也是0.00109 mol，過量水洗過的CO2通入，沉淀將消失。所以加水量是：（1）= 1. 05倍解：由于0.165/740.109/100，沉淀不消失（1）CO2中混有HCl氣體，沉淀溶解；水洗除去HCl后，沉淀不消失。（2）CaCO3總量減少，沉淀可能消失；“硬殼”返回后，CaCO3總量不變，沉淀不消失。（3）加入超過1.05倍體積的水，可得清液。例3、A、B兩種化合物的溶解度曲線入下圖所示。現(xiàn)要用結(jié)晶法從A、B混合物中提取A（不考慮A、B共存時(shí)，對(duì)各自溶解度的影響）（1）50 g混合物，將它溶于100 g熱水，然后冷卻至20，若要使

33、A析出而B不析出，則混合液中B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高不能超過多少？（2）取w g混合物，將它溶于100 g熱水，然后冷卻至10，若仍要A析出而B不析出，則混合物中A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)滿足什么關(guān)系式（以w、a、b表示）分析：本題不考慮A、B共存時(shí)，對(duì)各自溶解度的影響，因此只需要找出同時(shí)滿足各自條件的量即可。由于都溶于熱水中，可直接用溶解度數(shù)值計(jì)算。解：（1） A要析出 50A%10 B不析出 50 B%20 B%40%（2）10溶解度：Aa；BbA要析出 wA%a A% B不析出 wB%b （A% + B%= 1） A% 當(dāng)wba即 wa + b 包含 A%wba即 wa + b 包含 A%例4、Na2CrO

34、4在不同溫度下的溶解度見下表?，F(xiàn)有100 g 60時(shí)Na2CrO4飽和溶液分別降溫到（1）40（2）0時(shí)，析出晶體多少克？（020 析出晶體為Na2CrO410H2O，3060析出晶體為Na2CrO44H2O）溫度/010203040506070Na2CrO4(g/100g H2O)31.7050.1788.7088.7095.96104114.6123.0分析：表中所列數(shù)據(jù)是指在該溫度下，100g水中溶解無水物的克數(shù)。若析出晶體不含結(jié)晶水，其計(jì)算方法很簡單，這里不再贅述。若析出晶體含結(jié)晶水，晶體質(zhì)量將超過無水物的質(zhì)量。其計(jì)算方法通常有兩種：（1）先假設(shè)析出無水物，并計(jì)算其質(zhì)量；根據(jù)化學(xué)式計(jì)算

35、，求出無水物對(duì)應(yīng)結(jié)晶水的質(zhì)量。再由結(jié)晶水量（相當(dāng)于溶劑減少）計(jì)算又析出無水物質(zhì)量 無限循環(huán)。求和，取極限，導(dǎo)出晶體總質(zhì)量，此法繁瑣。（2）從最終結(jié)果考慮，析出一定質(zhì)量的晶體。其中晶體中無水物為原溶液中溶質(zhì)的一部分，結(jié)晶水為溶劑的一部分，剩余溶質(zhì)和溶劑和該溫度下的溶解度對(duì)應(yīng)。解：（1）設(shè)析出x g Na2CrO44H2O晶體則 = x =21.876 g（2）設(shè)析出y g Na2CrO410H2O晶體則 = y = 125.9g因?yàn)?25.9100說明已全部結(jié)晶析出，但不全為Na2CrO410H2O例5、在20和101 kPa下，每升水最多能溶解氧氣0.0434 g，氫氣0.0016 g，氮?dú)?

36、.0190 g，試計(jì)算：（1）在20時(shí)202 k Pa下，氧、氫在水中的溶解度（以mLL-1表示）。（2）設(shè)有一混合氣體，各組分氣體的體積分?jǐn)?shù)是氧氣25 %、氫氣40 %、氮?dú)?5 %。總壓力為505 k Pa。試問在20時(shí)，該混合氣體的飽和水溶液中含氧氣、氫氣、氮?dú)獾馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)各為多少？分析：根據(jù)亨利定律，求出202 k Pa下各組分氣體的溶解度。再根據(jù)氣態(tài)方程pV=nRT公式就可將這些理想氣體質(zhì)量換算為體積。根據(jù)分壓定律，分別求出O2、H2、N2分壓，從而求出它們?cè)诿可械娜芙舛?。解：?）在202 k Pa下各組分氣體的溶解度為：O2：(20.0434)gL-1 = 0.0868 gL-

37、1 H2：(20.0016)gL-1 = 0.0032 gL-應(yīng)用pV= nRT公式，將這些氣體質(zhì)量換算成體積：V() = (8.31103 k PaL-1mol-1K293K) = 32.70 mLV() = (8.31103 k PaL-1mol-1K293K) = 19.29 mL（2）根據(jù)分壓定律：p() =（50525%）kPa = 126 kPa p() =（50540%）kPa = 202 kPa所以它們?cè)诿可械娜芙舛葹椋篛2（0.434）gL-1 = 0.05425 gL-1 H2（0.0016）gL-1 = 0.0032 gL-1所以它們?cè)陲柡退芤褐兴嫉馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)為：O

38、2：100% = 59.81 % H2：100% = 3.53 %*例6、已知某不揮發(fā)性物質(zhì)的水溶液的沸點(diǎn)是100.39，在18 101 kPa下，將3.00 L空氣緩慢地通過此溶液時(shí)，將帶走水多少克？（已知水的摩爾沸點(diǎn)升高常數(shù)K= 0.52）分析：根據(jù)稀溶液定律公式求得溶液質(zhì)量摩爾濃度b，根據(jù)18時(shí)水的飽和蒸氣壓公式求得溶液的蒸氣壓。將水的蒸氣壓按理想氣體處理，根據(jù)氣態(tài)方程式求得。解：根據(jù)稀溶液定律T= Kb 得b = T=100.39100.00 = 0.39得b = 0.75查表得18時(shí)水的飽和蒸氣壓p= 2.06 kPa，則溶液的蒸氣壓為：p = pp= = 0.98672.06 k

39、Pa =2.03 k Pa如將此水蒸氣按理想氣體處理，忽略水蒸氣所增加的體積（精確計(jì)算時(shí)不可忽略），則根據(jù)氣態(tài)方程式得：m = = 0.0453 g【知能訓(xùn)練】1、現(xiàn)有50 g 5 %的硫酸銅溶液，要使其溶液濃度提高至10 %，應(yīng)該采取措施有：（1）可蒸發(fā)水 g。（2）加入12.5 %的硫酸銅溶液 g。（3）加入無水硫酸銅粉末 g。（4）加入藍(lán)礬晶體 g。2、在1 L水中溶解560 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的氨氣，所得氨水的密度是0.9 g/cm3，該氨水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是（1） ，物質(zhì)的量濃度是（2） ，質(zhì)量摩爾濃度是（3） ，摩爾分?jǐn)?shù)是（4） 。3、分子的相對(duì)質(zhì)量為M，化學(xué)式為A的物質(zhì)（不含結(jié)晶水），

40、在溫度t1時(shí)，用W g水配制成飽和溶液，該溶液中若按物質(zhì)的量計(jì)算，A占a %，問：（1）t1時(shí)該物質(zhì)的溶解度為若干？（2）當(dāng)溫度降至t2時(shí)，析出An H2O結(jié)晶多少克？（已知t2時(shí)每克水中能溶解S g該物質(zhì)）。（3）t2時(shí)，剩余溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為若干？（4）若A是Na2CO3，將t2 = 373 K，W = 180g，a % = 6.96 %，t2 = 393 K，S = 0.22，n = 10，分別代入（1）、（2）、（3）題所得關(guān)系式中得到什么結(jié)果？4、已知CO2過量時(shí)，CO2與NaOH反應(yīng)生成NaHCO3（CO2NaOHNaHCO3）。參照物質(zhì)的溶解度，用NaOH（固）、CaCO3（固）、水、鹽酸為原料制取33 g純NaHCO3。25NaHCO3Na2CO3NaOH溶解度/g933110（1）若用100 g水，則制取時(shí)需用NaOH多少g。（2）若用17.86 g NaOH，則需用水 g。5、下表是四種鹽的溶解度（g）。溫溶解度 鹽度/ / g0102030406080100NaCl35.735.836.036.336.637.338.439.8NaNO373808896104124148180KCl27.63134.037.040.045.551.156.7KNO313.320.931.645.863.9110.0169246請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)從硝酸鈉和氯化鉀制備純硝酸鉀晶體的