中国农业大学--化学(农)笔记-全

一、溶液和胶体考试内容分散系、溶液浓度的表示方法、稀溶液的通性、胶体溶液考试要求1．了解分散系的分类及特点。颗粒直径大小类型主要特性例＜1nm(10－9m)分子（或离子）分散系（溶液）粒子能通过滤纸与半透膜、扩散速度快NaCL溶液1－100nm胶体分散系（溶胶、高分子溶液）粒子能通过滤纸但不能通过半透膜，扩散速度慢Fe(OH)3溶胶、蛋白质水溶液100nm粗分散系（悬浊液）粒子不能通过滤纸，不扩散豆浆、乳汁2．掌握物质的量浓度、物质的量分数和质量摩尔浓度的表示方法及计算。表示方法量纲物质的量浓度VncBB3dmmol物质的量分数nnxBB，nnxAA无量纲n=nA+nB0＜x＜1且xA+xB=1质量摩尔浓度ABBmnb1kgmol对稀溶液，)(3dmmolcB≈)(1kgmolbB3．掌握稀溶液依数性的基本概念、计算及其在生活和生产中的应用。当溶剂的量一定时，这类性质只与溶液中溶质的微粒数目有关，而与溶质的本性无关，它包括溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点下降和溶液的渗透压。(1)在一定温度下，难挥发非电解稀溶液的蒸气压下降近似地与溶液的质量摩尔浓度成正比。BAxPP*，BbKP在实验室中常选用吸水性强、易潮解的固体物质如P4O10、CaCl2等作干燥剂，其原理就是溶液的蒸气压下降。(2)沸点升高和凝固点下降*bbbTTT，ΔTb=KbbBfffTTT*，ΔTf=KfbBABBfABfBffmMmKmnKbKT求小分子MB在实验室和生产中广泛使用盐和冰的混合物作为冷冻剂，其原理就是溶液的凝固点下降。(3)由半透膜隔开的纯溶剂和溶液间达到渗透平衡时作用在溶液一侧的额外压力叫做渗透压。RTnVB或RTVnBRTVMnRTVncRTBBB求高分子MB注射液的渗透压必须与血液的渗透压相等，此为血液的等渗液，一般为0.9%的生理盐水或5%的葡萄糖溶液。4．掌握胶体的特性及胶团结构式的书写。(1)溶胶为固相颗粒分散于液体中的一种胶体分散系。溶胶为高分散度的多相体系，具有巨大的表面积和表面能，是热力学不稳定体系。①光学性质-丁铎尔效应：将一束强光通过溶胶，在与光束垂直方向上观察，可以清楚地看到发亮的光柱。原因：φ＜λ可见光=400～700nm，散射②布朗运动：对胶体分散系而言，分散质粒子很小，但又远远大于分散剂分子，那么在某一瞬间，分散质粒子从各个方向受到分散剂分子的撞击不能相互抵消，因而造成粒子作不停顿的无规则的运动。③电学性质-电泳现象：在外电场作用下，胶粒定向移动（电渗）原因：胶粒带电(2)KI过量时，AgI溶胶的胶团结构xK]K)xn(nI)AgI[(xm胶核电位离子反离子反离子吸附层扩散层胶粒胶团AgNO3过量时，AgI溶胶的胶团结构3x3mxNO]NO)xn(nAg)AgI[(xClCl)xn(nFeO])OH(Fe[Xm3xHHxnnHSSSbxm])()[(325．掌握溶胶的稳定性与聚沉。(1)使溶胶保持稳定的主要因素是溶胶粒子带有电荷，由于同一溶胶中的所有胶粒带同种电荷，当胶团相互靠近到扩散层重叠时，彼此之间就会产生静电排斥，使靠近的胶粒又重新分开，从而使溶胶保持稳定状态。另一因素是溶胶胶团结构内的离子的溶剂化作用，在胶核的周围形成一层溶剂化膜，这既降低了固相胶核的表面能，又阻止了胶粒合并变大，从而增加了溶胶的稳定性。(2)使溶胶聚沉最有效的方法是外加电解质和带相反电荷的溶胶间的相互作用。在使溶胶聚沉时，主要是电解质中与胶粒带相反电荷的离子起聚沉作用。通常，离子价数越高，对溶胶的聚沉能力就越大。AlCl3MgSO4K3[Fe(CN)6]AgI正溶胶起作用离子Cl-24SO[Fe(CN)6]3-聚沉能力321AgI负溶胶起作用离子Al3+Mg2+K+聚沉能力123将两种带相反电荷的溶胶以适当的数量相互混和时，由于电性中和，将发生相互聚沉作用。净化天然水的时候，常常在水中加入适量的明矾]OH12)SO(KAl[224，因为天然水中的悬浮粒子和胶体粒子在大多数情况下都是带负电荷的；明矾水解产生的Al(OH)3溶胶胶粒是带正电荷的，从而能引起相互聚沉而使水净化。1．人体注射用生理盐水中，含有NaCl0.900%，密度为1.01g.cm-3，若配置此溶液300×103g,需NaCl多少克？该溶液物质的量浓度是多少？（任丽萍）解：配制该溶液需NaCl的质量为：该溶液的物质的量浓度为：2．溶解0.324g的硫分子于4.00gC6H6中，使C6H6的沸点上升了0.81K。问此溶液中的硫分子是由几个原子组成的？（任丽萍）解：设此溶液中的硫分子由x个硫原子组成，则其摩尔质量为32xg∙mol-1.由于BbbbkT，Kb(C6H6)=2.53K∙kg∙mol-1所以853.253.281.0xxTb故溶液中的1个硫分子是由8个硫原子组成的。ggNaClm270010300%900.0)(313331155.010)01.1/10300(5.58/2700)(LmolcmggmolggNaClc1353.210432324.0kgmolxxmnbABB3．101mg胰岛素溶于10.0ml水，该溶液在25.0℃时的渗透压是4.34kPa，计算胰岛素的摩尔质量和该溶液的蒸气压下降Δp(已知25.0℃水的饱和蒸气压为3.17kPa)。（任丽萍）解：设胰岛素的摩尔质量为M,由于渗透压可由下式计算П=cBRT所以1311331078.515.298314.810101010134.4molgMKKmolLkPaLMgkPa该溶液的蒸气压下降为：4．今有两种溶液，其一为1.50g尿素(NH2)2CO溶于200g水中；另一为42.8g未知物溶于1000g水中，这两种溶液在同一温度开始沸腾，计算这个未知物的摩尔质量。（任丽萍）解：由于两种溶液的沸点相同，故其沸点升高值相同，则它们的质量摩尔浓度相同。设未知物的摩尔质量为M，可得如下关系：14.3428.422006010005.1molgMM所以，该未知物的摩尔质量为342.4g∙mol-1。5．人体血浆的凝固点为272.59K，计算在正常体温(36.5℃)下血浆的渗透压。（设血浆密度为1g∙ml-1）（任丽萍）Kf=1.86K∙kg∙mol-1kPamolmolkPappB43333101)0.180.1101078.510101(1078.51010117.3*130.086.159.27215.273kgmolKTbffB为计算方便，设有血浆1kg.。则其在36.5℃下的渗透压为：PaRTkgbRTVnBB531072.7)5.3615.273(314.810/130.0/16．硫化砷溶胶是由H3AsO3和H2S溶液作用而制得的2H3AsO3+3H2S=As2S3+6H2O试写出硫化砷胶体的胶团结构式（电位离子为HS-）。试比较NaCl、MgCl2、AlCl3三种电解质对该溶胶的聚沉能力，并说明原因。（任丽萍）xHHxnnHSSAsxm])()[(32对该溶胶的聚沉能力：AlCl3＞MgCl2＞NaCl与胶粒带相反电荷的离子起聚沉作用。离子价数越高，对溶胶的聚沉能力就越大。二、化学热力学基础考试内容热力学基本概念、热化学及化学反应热的计算、化学反应方向的判断考试要求1．了解热力学能、焓、熵及吉布斯自由能等状态函数的性质，功与热等概念。(1)物质内部储有的所有形式的总能量叫做热力学能（内能），用符号U表示。内能是状态函数。状态一定，U一定；初、终态一定，△U一定，与途径无关。U的绝对值无法知道。(2)焓也是状态函数。在一定的状态下，每一物质都有特定的焓值。以符号H表示。H=U+PV,ΔH=ΔU+ΔnRT由于体系内能的绝对值不知道，也就无法求得焓的绝对值。(3)熵是表示体系中微观粒子运动混乱度的物理量，以符号S表示。在绝对零度时，任何纯净物质的完美晶体的排列是整齐有序的，此时熵值等于零，即S0=0。与内能U及焓H一样，熵也是状态函数。体系的状态一定时，就有确定的熵值，若发生了某一变化，其变量ΔS决定于体系的始、终状态而与变化的途径无关。与内能和焓不同的是，每种物质熵的绝对值是可以求得的，在101.325kPa下1mol纯物质的熵值叫做标准熵。纯物质的标准熵不为零。(4)一个体系的吉布斯自由能的降低值等于体系对环境所做的最大有用功。吉布斯自由能也是状态函数。TSHTSPVUG(5)体系与环境之间因为温度不同而传递的能量都称为热。除热以外其他的能量传递形式都称为功。热和功具有过程属性，不是状态函数。热和功的单位是J或kJ。规定：体系吸热取正，体系放热取负。体系对环境做功取正，环境对体系做功取负。2．掌握有关热力学第一定律的计算：恒压热与焓变、恒容热与热力学能变的关系及成立的条件。(1)ΔU=Q－W其物理意义是体系从环境中获得的热，减去体系对环境做的功，等于体系内能的增加。仅适用于封闭体系。(2)ΔU=QV表示一封闭体系在不做功的恒容过程中，体系所吸收的热全部用来增加体系的内能。(3)ΔH=QP表示一封闭体系在不做有用功的恒压过程中，体系所吸收的热全部用来增加体系的焓。△H＞0，吸热反应；△H＜0，放热反应。3．掌握化学反应热、热化学方程式、标准态、标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯自由能、化学反应的摩尔焓变、化学反应的摩尔熵变、化学反应的摩尔生成吉布斯自由能变等基本概念及吉布斯判据的应用。(1)在恒压或恒容且不做有用功的条件下发生化学反应，若产物的温度回到反应物的起始温度时，体系所吸收或放出的热量称为化学反应的热效应，通常称为反应热。(2)表示化学反应与热效应关系的方程式叫热化学方程式。(3)标准态①气体的标准态：是在指定温度T，压力为p时的气体。在气体混合物中，各物质的分压力均为p。p=101.3kPa②液体的标准态：是在指定温度T，压力为p时的纯液体。③固体的标准态：是在指定温度T，压力为p时的纯固体。若有不同的形态，则选择最稳定的形态作为标准态（例如碳有石墨、金刚石等多种形态，以石墨为标准态）。④溶液中溶质的标准态：是在指定温度T，压力为p，质量摩尔浓度为b时的溶质。11kgmolb（可用31dmmolc代替）(4)在反应温度（通常为298K）和标准压力)kPa325.101(P下，由最稳定的单质生成单位物质的量的某物质时的热效应称为该物质的标准摩尔生成焓。以符号)T(Hmf表示,单位1molkJ。规定：最稳定单质0)(THmf最稳定单质：该元素在反应温度和标准压力下单质的最稳定状态。如H2(g)、C(石墨)、Cl2(g)、Br2(l)、I2(s)等。(5)在反应温度（通常为298K）和标准压力)kPa325.101(P下，由最稳定单质生成单位物质的量的某物质时的反应吉布斯自由能变称为该物质的标准摩尔生成吉布斯自由能，以)T(Gmf表示，单位1molkJ。规定：最稳定单质)T(Gmf=0(6)吉布斯自由能变ΔrG是恒温恒压且不做有用功的条件下反应方向的判据：ΔrG＞0反应是非自发的ΔrG=0反应处于平衡过程ΔrG＜0反应是自发的4．掌握由盖斯定律计算化学反应的mrH、mrS、mrG。不管化学过程是一步完成或分为数步完成，这个过程的热效应是相同的。总反应的焓变等于分步反应的焓变之和（皆为恒压过程）总反应的内能变等于分步反应的内能变之和（皆为恒容过程）反应物产物)]i,T(H[)]i,T(H[)T(Hmfimfimr反应物产物)]i,T(S[)]i,T(S[)T(Smimimr反应物产物])i,T(G[])i,T(G[Gmfimfimr