高中化学竞赛——液体、固体

本节课主要内容：,1.2液体1.3固体1.4水的相图3.1非电解质稀溶液的依数性,与固体相比，人们对液体结构的了解较少，本节只讨论无机化学中常用到的有关问题，如蒸汽压，蒸发热、沸点等，对液体的其它性质，流动性，掺混性表面张力等不予讨论。,1.2液体,一、蒸发：液面分子摆脱邻近分子的引力逃避到液体上的空间变为蒸气分子的过程，即蒸发。蒸发条件：接近液体表面，具有适当的运动方向，具有足够大的能量的分子。液体分子的能量分布与气体相似，服从马克斯弗尔玻尔兹曼分布Ni是具备E0以上能量的分子数，N是分子总数。蒸发速度正比于NiE0NiTNi蒸发程度的大小，难易，用饱和蒸气压定量描述,即,或,2-1液体的蒸发,二、饱和蒸汽压一定温度下，蒸发、凝聚速度相等，达动态平衡，饱和蒸汽压产生的压强称为饱和蒸汽压。与液体的本质（物质的种类）及温度有关,凝聚速度=蒸发速度,一定温度下，液体与其蒸气平衡时蒸气的压力称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称蒸气压，用符号P*表示。,*相同温度下，不同物质蒸气压不同；*同一种物质，温度不同，蒸气压不同。,1.蒸气压与液体的本性有关，在一定温度下纯净物质具有一定的蒸气压，不同的物质有不同的蒸气压。,2.蒸气压与温度有关。温度升高，蒸气压增大。,3.固体也具有一定的蒸气压，温度升高，固体的蒸气压增大。,4.蒸气压大的称为易挥发性物质，蒸气压小的称为难挥发性物质。,说明,表11不同温度下水的蒸汽压,三、克克方程在图1.6中，pT是一曲线如以lgp1/T作图得一直线,注意：在某一温度范围，可把H蒸看成是常数,斜率,在两个不同温度下：,两式相减,该式称克劳修斯一克拉贝龙方程,lg=若已知某液体在某两个温度下的蒸气压，则可利用此方程计算出此两个温度范围内的蒸发热；若已知某液体的蒸发热和某一温度下的蒸气压，则可计算出另一个温度下的蒸气压；在已知外界大气压强的前提下，也可以计算出液体的沸点。,液体的沸点：指液体的饱和蒸汽压与外界压强相等时的温度。沸腾与蒸发的区别：在沸点时，气化在整个液体中进行，称之为液体的沸腾；在低于沸点下的气化，仅限于在液体表面上进行，即蒸发。液体的沸腾和蒸发都称为气化。,22液体的沸点,液体的沸点与外界的压强有关外界的压强升高，液体的沸点升高外界的压强下降，液体的沸点下降。当外界的压强为1.013105Pa时，液体的沸点称为正常沸点。,1.3固体,P17-18液体的凝固和固体的熔化,图水的步冷曲线,非晶体（无定形体）：玻璃、松香、石蜡等,晶体：自然界中绝大多数固体是晶体,固体,diamond,zircon,1.3固体,一、有固定的几何外型（无定型没有）尽管有些晶体从表面上看是歪曲的，但晶体表面的夹角总是不变的。二、有固定的熔点从开始熔化到熔化完全，温度保持恒定。晶体排列有序，质点间的力相同，与非晶态物质不同,31晶体的特征,三、各向异性某些物理性质在不同的方向上表现不同由于质点在各个方向排列情况不同，而带来晶体各个方向上的性质不一定相同。例如，石墨易沿层状结构方向断裂，石墨的层向导电率高出竖向电导率达一万倍。蓝晶石不同方向上的硬度不同，云母沿两层之间剥离。另：各向异性还表现在折光率，膨胀系数等。,在结晶学中，根据结晶多面体对称情况，将晶体分为七类。称七大晶系(crystalsystem)：立方(cubic)、四方(tetragonal)、正交(orthorhomic)、三方(rhombohedralortrigonal)、六方(hexagonal)、单斜(monoclinic)、三斜(anorthicortriclinic).a、b、c晶胞的边，、，晶面之间的夹角，通常称为晶胞参数。,32晶体的外型,一、晶格(crystallattice)组成晶体的质点（分子、原子、离子）以确定位置的点在空间作有序的排列，这些点（群）具有一定的几何形状，称为晶格，归纳起来有十四种排列方式，即有十四种晶格。晶格是实际晶体所属点阵结构。,33晶体的内部结构,十四种晶格三斜P单斜P单斜C正交P正交C正交I正交F,四方P四方I三方R六方H立方P立方I立方F,二、晶胞含有晶体结构中具有代表性的最小重复单位。,晶胞是晶体的代表，晶胞中存在着晶体中所有的各种质点。通过晶胞判断晶体中的点阵属于14种晶格的哪一种，首先要把晶格中环境不同的质点分开，观察它们各自的排列方式。,NaCl的晶胞CsCl的晶胞ZnS的晶胞,1.4水的相变和相图,相：物理和化学性质完全相同的一部分称为相。相和相之间有明显的界面。例如：纯水和溶液为单相体系，冰水混合物为多相体系。溶液为单相体系，胶体为多相体系。,相变,(2)气固平衡,固态冰是由大量水分子以分子间力(含氢键)结合在一起的一种晶体。尽管冰比水的分子间力更强些，但在冰的晶体中水分子依然具有一定的能量而在晶格结点上进行振动。处在晶面的、少数能量较高的水分子可以摆脱晶体中其他水分子的束缚而逃逸出晶面进入气相中，这一过程称为升华。同时，气相中的水分子通过热运动可能碰撞到晶面而回到冰面上，这一过程称为凝华。当升华与凝华的速率相等时，体系就达到了气固平衡，气固两相平衡时气相内的水气所呈现的压力称为冰的饱合蒸气压简称冰的蒸气压。通过实验可测得冰在不同温度时的蒸气压，见表2.4。,注意，图中气液平衡线、气固平衡线、固液平衡线的交点是水的三相点。水的三相点和日常所说的冰点不同，三相点是指气、液、固三相平衡共存的点，水的三相点所对应的温度和压力是0.01(273.16K)和0.6105kPa。即水的单一组分体系，气、液、固三相平衡共存，则水气的压力(也是体系的压力)一定是0.6105kPa，温度一定是0.0l。目前国际公认的水的三相点温度是0.00990.0001，在日常使用中可使用近似值(0.01)。而日常所说的冰点是指在101.325kPa下已被空气饱合的水的凝固点，此时体系已非单一组分体系。因水中所溶解的