高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座专题练习:专题二-溶液
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第三章 溶液—多组分体系热力学在溶液中的应用溶液:由两种或两种以上物质均匀混合而彼此呈分子或离子状态分布者均称为溶液。
按聚集状态分为:气态溶液:混合气体。
固态溶液:一种固体以分子或原子状态完全均匀分布在另一种固体中所形成的体系(简称固溶体,如金银合金)。
液态溶液:(简称溶液)本章讨论的重点。
形成方式有三种:(1)气体溶解在液体中。
气体——称作溶质,液体——称作溶剂 (2)固体溶解在液体中。
固体——称作溶质,液体——称作溶剂 (3)液体溶解在液体中。
少者——称作溶质,多者——称作溶剂§3.1 溶液组成的表示法一、物质的量分数X B (又称摩尔分数) X B =∑BBBn n 注:量分数没有量纲。
若以A 表示溶剂,B 表示溶质,则x B =BBA Bn n n ∑+二、质量摩尔浓度m B m B =ABW n (3-2)w A :溶剂A 的质量(单位:千克),m B 的单位:mol·kg -1。
x B ==+∑BB A B n n n ∑+BB A B m M m 1=∑+BBA AM B m M m 1 M A :A 的摩尔质量(kg·mol -1) 三、体积摩尔浓度(物质的量浓度) C B C B =Vn B说明:(1)对极稀的溶液A ρρ≈,当A ρ=1000kg ·m -3时,mB=CB 例如:≈O H 2ρ1000kg ·m -3,(此时CB的单位:mol·dm -3)(2)mB,x B与温度无关。
四、质量分数WB WB=溶液的总质量的质量物质B注:(1)用百分数表示时,称作质量百分数。
(2)质量分数是一个无量纲的量。
§3-2稀溶液的两个定律一、拉乌尔定律(Roault ‘s law )1887年法国化学家拉乌尔从实验探讨稀溶液的性质时发表了一个定律:“定温下,在稀溶液中,溶剂的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶液中溶剂的摩尔分数。
高中化学奥林匹克竞赛辅导-无机元素化学习题2氧族元素1. 写出臭氧与下列物质发生反应的化学方程式(1) 在酸性溶液中I-到I2。
(2) S到硫酸(在水存在下)(3) [Fe(CN)6]4-到[Fe(CN)6]3- (在碱性介质中)2. 写出H2S与Fe3+、MnO4-、Br2和Cr2O72-反应的离子方程式(在酸性条件下)3. 用化学方程式表示以下各反应(1) 过氧化氢在酸性介质中与高锰酸钾溶液的反应(2) CaS5与盐酸反应(3) SO2(OH)Cl与水反应(4) PCl5和SO2反应(5) 二氯氧化硫(VI)慢慢地加入硫氢化钾(KHS)的水溶液内(6) 硫代硫酸钠溶液与碘反应(7) 亚硫酸钠溶液与碘的反应(8) 以过量的硫代硫酸盐处理酸化的碘酸钾溶液4. 用化学方程式表示以下各物质发生的作用(1) 通二氧化硫于二氧化硒的稀硝酸溶液中(2) 用盐酸酸化多硫化铵(3) 三硫化二铬溶于水(4) 通H2S于三氯化铁溶液中(5) 金溶于浓热的硒酸中5. 从标准电极电位看φөH2O2/H2O(+1.776V)>φөMnO4-/Mn2+(+1.491V)>φөCl2/Cl-(+1.358V)但为什么H2O2遇KMnO4和Cl2时都起还原剂的作用?写出相应的离子方程式。
6. 实验室中制备H2S气体,为何用FeS与盐酸反应?而不用CuS与盐酸反应?也不用FeS与硝酸反应?H2S在空气中长期放置为什么变浑浊?7. 画出下列各阴离子的结构式:S2O32-,S2O42-,S2O62-,S2O82-8. 为什么氧的单质分子是O2,而硫的单质分子是S8?9. 为什么SOCl2既可以作Lewis酸,又可以作Lewis碱?在SeOCl2Py2中Se原子采取什么杂化类型,说明Se与每个配位原子的成键类型,并画出该分子所有可能的几何构型。
()10. 试解释:(1) S2Cl2与H2O2的结构式相似(2) SO2有偶极距,但SO3没有偶极距(3) 亚稳态的紫色的S2具有顺磁性11. 硫代硫酸钠为何可用作卤素、重金属离子,氰化物中毒的解毒剂?硫代硫酸钠溶液在保存时,为何加入微量的Na2CO3,以保持溶液偏碱性?12. 一种盐A溶于水,在水溶液中加入稀盐酸,有一种刺激性气体B生成,同时有黄色沉淀C析出,该气体B能使KMnO4溶液退色。
高一化学竞赛辅导《溶液中的离子反应》讲义一弱电解质的电离一、电解质和非电解质电解质、非电解质、电离的概念,强电解质、弱电解质的概念。
二、弱电解质的电离程度和电离平衡(一)弱电解质电离平衡的建立:在一定条件下(如:温度、压强),当弱电解质电离成离子的速率和离子重新结合成分子的速率相等时,电离过程就达到了平衡状态,这叫做电离平衡。
(二)电离平衡的特征:具有“ ”、“ ”、“ ”、“ ”的特征。
(三)电离平衡常数和电离度 1.电离平衡常数:是指在一定条件下,弱电解质在溶液中达到平衡时,溶液中电离所生成的各种离子浓度的乘积与溶液中未电离的分子浓度的比值。
HA H+ + A-注:(1)在此计算公式中,离子浓度都是平衡浓度;(2)电离平衡常数的数值与温度有关,与浓度无关;弱电解质的电离是吸热的,一般温度越高,电离平衡常数越(填“大”或“小”);(3)电离平衡常数反映弱电解质的相对强弱,通常用 Ka 表示弱酸的电离平衡常数,用 Kb 表示弱碱的电离平衡常数。
Ka 越大,弱酸的酸性越强;Kb 越大,弱碱的碱性越强。
多元弱酸是分布电离的,每一级电离都有相应的电离平衡常数(用Ka1、Ka2 等表示),且电离平衡常数逐级减小。
2.电离度弱电解质的电离度与溶液的浓度有关,一般而言,浓度越大,电离度越小;浓度越小,电离度越大。
(四)影响弱电解质电离平衡移动的因素 1.浓度:弱电解质的溶液中,加水稀释,电离平衡正移,电离度增大。
即稀释电离。
思考:此规律用电离平衡常数如何解释?2.温度:因为电离是吸热的,因此升温(填“促进”或“抑制”)电离。
3.加入其它电解质(1)加入与弱电解质电离出的离子相同的离子,电离平衡移动,电离度;(2)加入与弱电解质电离出的离子反应的离子,电离平衡移动,电离度。
思考 1:0.1mol/L CH3COOHCH3COO— + H+ 平衡移动 H+数目 c(H+)c(CH3COO-)电离平衡常数电离度溶液的导电能力 NaOH(s) HCl(g) NaAc(s) Na2CO3(s) 加热冰醋酸水思考 2:一元强酸与一元弱酸的比较(1)相同物质的量浓度、相同体积的 HCl 与 CH3COOH 的比较 HCl CH3COOH c(H+)中和酸所用 NaOH 的物质的量与过量 Zn 反应产生 H2 的体积与 Zn 反应的起始反应速率(2)相同 c(H+)、相同体积的 HCl 与CH3COOH 的比较 HCl CH3COOH 酸的浓度中和所用 NaOH 的物质的量与过量 Zn 反应产生 H2 的体积与 Zn 反应起始反应速率反应过程速率[例2]已知磷酸是中强度的三元酸,试分析磷酸的各步电离,并用电离平衡理论加以解释。
2007高中化学奥林匹克竞赛辅导资料无机化学II 溶液和胶体【竞赛要求】分散系。
溶液浓度。
溶解度。
浓度和溶解度的单位与换算。
溶液配制(仪器选择)。
重结晶方法以及溶质/溶剂相对量的估算。
过滤与洗涤(洗涤液选择、洗涤方式选择)。
重结晶和洗涤溶剂(包括混合溶剂)的选择。
胶体。
分散相和连续相。
胶体的形成和破坏。
胶体的分类。
胶粒的基本结构。
亨利定律。
稀溶液通性。
溶剂(包括混合溶剂)。
【知识梳理】一、分散系统及其分类所谓分散系统,是一种或几种物质分散在另一种物质中所构成的系统。
如牛奶中奶油液滴分散在水中,颜料分散在有机液体中形成油漆等等。
通常把被分散的物质称为分散相,起分散作用的物质叫分散介质。
分散系统可分为均相分散系统和非均相分散系统。
均相分散系统是物质彼此以分子形态分散或混合所形成的系统。
此类系统的分散相及分散介质之间无相界面存在,是热力学稳定的系统。
非均相分散系统是物质以微相形态分散在分散介质中所形成的多相系统。
分散相(分散物质):处于分散状态的物质。
连续相(分散介质):包围着分散物质而处于连续状态的物质。
按分散相粒子的大小分类:分子分散系、胶体分散系、粗分散系*在体系中物理性质和化学性质完全相同的一部分称相。
分子分散系又称溶液,因此溶液是指分散质分子、离子或原子均匀地分散在分散剂中所得的分散系。
溶液可分为固态溶液(如某些合金)、气态溶液(如空气)和液态溶液。
最常见也是最重要的是液态溶液,特别是以水为溶剂的水溶液。
二、胶体(一)胶体的分类液溶胶:1、按分散相和介质聚集状态分类固溶胶气溶胶2、按胶体溶液的稳定性分类(粒子由很多分子组成,热力学不稳定、不可逆体系.)(粒子由即为一个大分子,热力学稳定、可逆体系)(1)憎液溶胶:半径在1 nm~100 nm之间的难溶物固体粒子。
分散在液体介质中,有很大的相界面,易聚沉,是热力学上的不稳定体系。
一旦将介质蒸发掉,再加入介质就无法再形成溶胶,是一个不可逆体系,如氢氧化铁溶胶、碘化银溶胶等。
2021年高中化学竞赛辅导无机化学1.3溶液知识点素材§1-3 溶液Solutions一、一些基本概念(Some Basic Concepts)1.分散系(Dispersion system)(1) 一种或几种物质的质点分散在另一种物质的质点中所形成的体系,称为分散系。
分散系中又分为:分散相(dispersion phase) :被分散的物质称为分散相分散介质(dispersion medium):容纳分散相的物质称为分散介质(2) 分类(Classification):a.均匀分散系(homogeneous dispersion system) b.不均匀分散系(heterogeneous dispersion system) (3) 分散相直径:d 100nm 悬浊液、乳浊液。
2.溶液(Solutions)(1) 溶液是均匀的分散系。
它包括分散相─溶质(solute),分散介质─溶剂(solvent)。
(2) 溶液的种类(kinds of solution)Table 1.1 Examples of SolutionsState of Solution Gas Liquid Liquid Liquid Solid Solid SolidState of Solvent State of SoluteGas Liquid Liquid Liquid Solid Solid SolidGas Gas Liquid Solid Gas Liquid SolidExample AirOxygen in water Alcohol in water Salt in water Hydrogen in palladium Mercury in silver Silver in gold3.溶解(Dissolve)(1) 溶解过程是物理化学过程。
固体盐的溶解常伴随热效应,两种液体之间的混合常伴随体积变化,也伴随热效应。
第二讲溶液1、现有50 g 5 %的硫酸铜溶液,要使其溶液浓度提高至10 %,应该采取措施有:(1)可蒸发水g。
(2)加入12.5 %的硫酸铜溶液g。
(3)加入无水硫酸铜粉末g。
(4)加入蓝矾晶体g。
2、在1 L水中溶解560 L(标准状况)的氨气,所得氨水的密度是0.9 g/cm3,该氨水溶液的质量分数是(1),物质的量浓度是(2),质量摩尔浓度是(3),摩尔分数是(4)。
3.在10℃时,向100g25.2%的稀硝酸中先后加入固体碳酸氢钠和氢氧化钠共20.4g,恰好完全反应,把所得溶液蒸发掉39.5g水后,刚好成为饱和溶液,求此溶液中溶质的质量以及该溶质在10℃时的溶解度各是多少?4、Na2CrO4在不同温度下的溶解度见下表。
现有100 g 60℃时Na2CrO4饱和溶液分别降温到(1)40℃(2)0℃时,析出晶体多少克?(0—20℃析出晶体为Na2CrO4·10H2O,5、在20℃和101 kPa下,每升水最多能溶解氧气0.0434 g,氢气0.0016 g,氮气0.0190 g,试计算:(1)在20℃时202 k Pa下,氢气在水中的溶解度(以mL·L-1表示)。
(2)设有一混合气体,各组分气体的体积分数是氧气25 %、氢气40 %、氮气35 %。
总压力为505 k Pa。
试问在20℃时,该混合气体的饱和水溶液中含氧气的质量分数为多少?6、已知CO 2过量时,CO 2与NaOH 反应生成NaHCO 3(CO 2+NaOH =NaHCO 3)。
参照物质的溶解度,用NaOH (固)、CaCO 3(固)、水、盐酸为原料制取33 g 纯NaHCO 3。
(1)若用100 g 水,则制取时需用NaOH g 。
(2)若用17.86 g NaOH (固),则需用水 g 。
请设计一个从硝酸钠和氯化钾制备纯硝酸钾晶体的实验(要求写出化学方程式及实验步骤)。
8、下面是四种盐在不同温度下的溶解度(g /100g 水)取23.4 g NaCl 和40.4 g KNO 3,加70.0 g H 2O ,加热溶解,在100℃时蒸发掉50.0 g H 2O ,维持该温度,过滤析出晶体。
计算所得晶体的质量(高温m );将滤液冷却到10℃,待充分结晶后、过滤,计算所得晶体的质量(低温m )。
9、25℃时,水的饱和蒸气压为3.166 kPa ,求在相同温度下5.0 %的尿素[CO(NH 2)2]水溶液的饱和蒸气压。
10.已知甘油的相对分子质量为92,若在30g水中溶解1.5g甘油,计算该溶液的沸点。
(已知水的k b=0.512)11、烟草的有害成分尼古丁的实验式是C5H7N,今将496 mg尼古丁溶于10.0 g水中,所得溶液的沸点是100.17℃。
求尼古丁的分子式。
(水的K= 0.512 K·kg·mol-1)b12、把1.00 g硫溶于20.0 g荼中,溶液的凝固点为351.72 K,求硫的分子量。
(荼T f=353.0K,的K f= 6.90 K·kg·mol-1)13、在1.00 dm3溶液中,含有5.0 g马的血红素,在298 K时测得溶液的渗透压为1.82×102 Pa,求马的血红素分子量。
14.有一种蛋白质,估计它的相对分子质量为12000,试通过计算回答用稀溶液的哪一种依数性来测定该蛋白质的相对分子质量的方法最好。
(以20℃时,称取2.00g该蛋白质样品溶于100g水形成溶液为例计算,已知20℃时水的饱和蒸气压为17.5mmHg,水的k b=0.512, k f=1.86,上述蛋白质溶液密度ρ=1g/cm3)15、含I 2的水溶液100 mL ,其中含I 2 10.00 mg ,用90 mL CCl 4按下述两种方法进行萃取:(1)90 mL 一次萃取;(2)每次用30 mL ,分三次萃取。
试比较其萃取效率(K = c 42CCi I /c O H I22= 85)。
16、已知A + B → C + 水。
t ℃、A 、B 、C 三种物质的溶解度分别为S 1、S 2、S 3 g 。
现取t ℃时A 的饱和溶液M g ,B 的饱和溶液N g ,混合后恰好完全反应生成C 物质P g 。
(1)求反应中生成水多少g ?(2)通过计算推断:在此反应中C 物质沉淀的条件是什么?17.在稀硫酸溶液里加入1.000g 物质A ,充分反应后,生成一种浅绿色的物质B 的溶液和无色气体C ,在B 、C 中含有同种元素。
已知0.386g 气体C 在1.01×105Pa27℃时占有体积为0.28L 。
把物质B 的溶液定容100mL ,进行下列实验:(1)取定容后溶液50mL ,蒸发结晶可析出1.582g 浅绿色含水晶体D ,取D 少许溶于水,加入双氧水后,溶液由浅绿色变为棕黄色,再加入几滴KSCN 溶液,又变为血红色溶液。
(2)另取50mL 溶液,用0.05mol/L 的KMnO 4溶液滴定,耗用22.75mL 时恰好到达滴定终点。
通过计算确定物质A 的化学式,并用所给出的实验数据加以论证。
参考答案:1、(1)25 g (2)100 g (3)2.78 g (4)4.63 g2、(1)29.82 % (2)15.79 mol / L (3)25 mol / kg H 2O (4)0.313. 解: 13()0.48534m NaNO mol g mol g -=⨯=饱和溶液中:12()100g (1-25.2%)0.41839.5m H O mol g mol g -=⨯+⨯-42.5g = 10℃时NaNO 3的溶解度=341008042.5g g ⨯= 4. 分析:表中所列数据是指在该温度下,100g 水中溶解无水物的克数。
若析出晶体不含结晶水,其计算方法很简单,这里不再赘述。
若析出晶体含结晶水,晶体质量将超过无水物的质量。
其计算方法通常有两种:(1)先假设析出无水物,并计算其质量;根据化学式计算,求出无水物对应结晶水的质量。
再由结晶水量(相当于溶剂减少)计算又析出无水物质量…… 无限循环。
求和,取极限,导出晶体总质量,此法繁琐。
(2)从最终结果考虑,析出一定质量的晶体。
其中晶体中无水物为原溶液中溶质的一部分,结晶水为溶剂的一部分,剩余溶质和溶剂和该温度下的溶解度对应。
解:(1)设析出x g Na 2CrO 4·4H 2O 晶体234726.2141001002341626.2146.114100χχ-⨯-⨯= 10096.95 x =21.876 g (2)设析出y g Na 2CrO 4·10H 2O 晶体3421806.2141001003421626.2146.114100y y-⨯-⨯= 1007.31 y = 125.9g 因为125.9>100说明已全部结晶析出,但不全为Na 2CrO 4·10H 2O 5. 解:(1)在202 k Pa 下各组分气体的溶解度为:O 2:(2×0.0434)g ·L -1= 0.0868 g ·L -1 H 2:(2×0.0016)g ·L -1 = 0.0032 g ·L -1 N 2:(2×0.0190)g ·L -1 = 0.0380 g ·L-1应用pV = nRT 公式,将这些气体质量换算成体积:V (2O ) = (kPa mol g L g 202·32/·0868.01-×8.31×103 k Pa ·L -1mol -1·K ×293K) = 32.70 mLV (2H ) = (kPa mol g L g 202·2/·0032.01-×8.31×103 k Pa ·L -1mol -1·K ×293K) = 19.29 mLV (2N ) = (kPamol g L g 202·28/·038.01-×8.31×103 k Pa ·L -1mol -1·K ×293K) = 16.36 mL(2)根据分压定律:p (2O ) =(505×25%)kPa = 126 kPap (2H ) =(505×40%)kPa = 202 kPa p (2N ) =(505×35%)kPa = 177 kPa 所以它们在每升水中的溶解度为: O 2(101126×0.434)g ·L -1 = 0.05425 g ·L -1H 2(101202×0.0016)g ·L -1 = 0.0032 g ·L -1N 2(101177×0.019)g ·L -1 = 0.03325 g ·L -1所以它们在饱和水溶液中所占的质量分数为: O 2:0907.005425.0×100% = 59.81 %H 2:0907.00032.0×100% = 3.53 %N 2:0907.003325.0×100% = 36.66 %6、(1)20 (2)507、化学方程式为:NaNO 3+KClKNO 3+NaCl步骤如下:①将NaNO 3和KCl 按化学方程式中要求的用量用水加热溶解。
加热至沸,不断搅拌,蒸发水分。
当析出晶体时,趁热过滤,晶体必为NaCl ,因在100℃其溶解度最小。
接收滤液容器中预先加入少量蒸馏水,预防NaCl 饱和液降温时析出。
②由于过滤出NaCl 晶体,上述反应强烈向右进行,当滤液冷却后析出大量KNO 3(因其溶解度随温度下降迅速降低)时,过滤,得KNO 3晶体。
③将所得KNO 3用少量水加热溶解,冷却后析出较纯的KNO 3,过滤。
滤液含NaCl 及KNO 3。
可重复第③步,获得更纯的KNO 3。
8、100℃析出的NaCl 质量:高温m =15.58克 10℃析出NaCl 晶体质量为:0.68克;析出KNO 3晶体的质量为36.22克;析出晶体总质量低温m =36.9克9、利用p = p 0A ·x A p = p 0A ·B A A n n n += 3.166×60/0.518/0.9518/0.95+ = 3.12 k Pa 10. 解:该甘油水溶液的质量摩尔浓度11.5920.5430.030B mol m mol Kg Kg-== 该溶液的沸点升高0.5120.5430.28B b B T K m ∆==⨯=℃ 该溶液的沸点是:100℃+0.28℃=100.28℃11、解:利用△T ≈ K b ·b 求解(273.15 + 100.17)-(273.15 + 100.00) = 0.512×1000/0.10/496.0M512.017.0 = M0100.0496.0 ; M = 1.5×102 g ·mol -112、利用△T f ≈K f ·b353.00-351.72 = 6.90×1000/0.20/00.1M; M = 270 g ·mol -1 故M r =27013、利用π=VnRT 0.182 =00.1/0.5M×8.31×298 ;M = 6.8×104 g ·mol -1 故M r = 6.8×104 14. 解:分别计算在20℃时Δp 、ΔT b 、ΔT f 和π值 (1)计算蒸气压的降低Δp该溶液溶质的摩尔分数52.0012000 3.0102.001001200018χ-==⨯+ Δp =p 0·χ=17.5mmHg ×3.0×10-5 =5.25×10-4mmHg (2)计算沸点的升高ΔT b该溶液的质量摩尔浓度312.0012000 1.667101001000mol m mol Kg Kg --==⨯ ΔT b =k b ·m =0.512×1.667×10-3=8.5×10-4℃ (3)计算凝固点的降低ΔT fΔT f =k f ·m =1.86×1.667×10-3=3.1×10-3℃ (4)计算溶液的渗透压π3332.0012000 1.6310100211000molc mol dm dm --==⨯+⨯π=cRT =1.63×10-3×0.082×(273+20)=0.040atm =0.040×760mmHg =30.4mmHg 或π=cRT =1.63×10-3×8.314×103×(273+20)=3970.7Pa因为Δp 、ΔT b 、ΔT f 均极小,极难精确测定,实际误差大,所以用渗透压法测定最好。