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1、1,2. 2 固体,1. 了解晶体、非晶体概况，理解各类晶体名称、晶格结点上粒子及其作用力、熔点、硬度、延展性、导电性的不同。 2. 了解耐高温、易熔金属实例及应用，理解过渡元素、稀土元素及碘化物，氮化硼、硅酸盐组成元素间的作用力及应用。 3. 理解非晶态高分子化合物的三种物理状态及成因，理解玻璃化温度、黏流化温度的意义及应用，了解Si:H的应用。 4. 联系活性炭、分子筛等实例，理解固体吸附剂的表面组成特点及功用。 5. 了解固体废弃物的产生、危害和资源化途径。,学 习 要 求,2,2. 3 液体和液晶,1. 掌握水的重要物理性质，氢键的产生及对水性质的影响，水的电导率和 pH 及其应用，理
2、解熔化热、汽化热、摩尔热容、质量摩尔浓度等概念。 2. 理解溶液的蒸气压降低、凝固点下降、沸点上升和产生渗透压的原因，了解稀溶液依数性定量计算公式的适用条件和应用实例。 3. 了解液体燃料的来源、开发、规格和应用。 4. 能联系实例指出表面活性物质的类型及亲水基团、憎水基团的组成，掌握几种表面活性剂的化学式，理解润湿、渗透、增溶、胶束、发泡、消泡等概念，了解 WO，OW 表示的意义，了解 HLB 值的概念及应用。,3,液体远程无序，近程有序。液体没有固定的形状，具有流动性。,介于晶体与液体之间的一种介晶状态，称为液晶态，液晶不同于一般的固体和液体。,4,一、水的性质和应用,水分子中，氢、氧原子
3、以共价键相结合，OH 键长为 0. 09572 nm，HOH 为104. 52。,气相水的结构,水的气态二聚体,5,氢键 电负性很大的原子X（F、O、N）与H原子成键时，由于X吸引电子的能力很强，使氢原子带有较多正电荷，它与另一个电负性大且半径又小的原子（ F、O、N ）形成氢键： XHY 氢键使水分子发生缔合 氢键键能：断开H和Y两个原子间结合所需的能量，比化学键弱，与分子间作用力数量级相近,6,图2-17 水团簇的稳定结构,水分子间存在氢键而发生缔合，形成水的团簇结构 (H2O)n。,水的团簇结构,氢键,7,水分子的结构和水分子间的氢键作用决定了水具有许多特殊性质。,雪花,据有关研究，每
4、1 亿片雪花中，很难找到两片外形相同的雪花,1、水的性质,8,水在4时密度最大。冰具有稳定六方晶型结构，氧原子相距0. 276 nm，中心的水分子以氢键和其4个相邻水分子相联构成四面体，三维伸展形成空间网状结构。随着温度升高，冰熔化，这种“冰山”结构塌陷，水分子排列变得更紧密，在4时达到极值，此时密度最大，出现所谓的“冷胀热缩”现象。,图2-18 冰的结构,水的密度,9,水会发生解离：,其标准平衡常数（俗称离子积）,式中 c 为标准浓度 c = 1. 00 moldm3。,25 时水的 Kw = 1. 001014,Kw 值随温度的升高而增大， 0 1. 141015 352. 061014
5、50 5. 351014。,水的解离,10,纯水中的 H+ 浓度很小，在 107 moldm3 左右。当水溶液中 c(H+) 1. 0 moldm3 时，,通常用 H+ 浓度的负对数来表示，称为pH。,水的解离,11,例2. 1 求纯水在 50 时的 pH 。,50时，水的Kw =5. 351014，由于c(H+) = c (OH),所以,c(H+) = (5. 351014)1/2 c moldm3 = 2. 31107 moldm3,= lg2. 31107 moldm31. 00 moldm3,= 6. 64,解：,12,表2. 7 不同水样的电导率,纯水几乎是不导电的。通常因水中常含有
6、可溶性电解质致使其导电能力增大。用电导率仪测定水样的电导率，再根据电导率数值即可确定水的纯度。,水的导电性,13,热学性质,冰,水,汽,概念和术语： 蒸发（汽化）；凝聚；饱和蒸气压（蒸气压）；沸点；气化热；三相点；凝固点（冰的熔点）；熔化热；热容；摩尔热容,14,水缔合程度大，活性丧失严重，因而变成了“死水”。但水分子间的氢键在加热、磁场等条件下将被破坏，从而降低了缔合度。,水是最常见的液体和工程上应用最多的溶剂。物质一般在热水中的溶解度大，热水洗涤效果好；热茶较冷水解渴等都与水的缔合度降低或被解除有关。用磁化水做溶剂，可增大矿物质的溶解度，因此常饮磁化水能降低人体“结石病”。,2、应用,15
7、,（1）汽车发动机的外部都装有水套。利用水冷却发动机； （2）“水力发电”就是利用水的落差产生的巨大的量推动水轮机来进行发电。现在世界上最大的水力发电站是长江三峡的“葛洲坝水力发电站”。 （3）在开采石油的时候，由于石油被过分地开采，造成油井枯竭。这时，用水灌入油井中，因为油比水轻，这样就可以使石油浮在水的上面，从而将枯竭的油井从新打出油来。 （4）水在不同环境和状态下，比如在缝隙、纳米管或聚合物中，高温高压条件下会呈现独特的结构和性能当前科学研究的热点。,16,地表水汽化，带去大量汽化热； 水（Mr=18）比空气（Mr=28）轻，易升至高空； 在高空，水汽凝结成云、雾、雨、雪 放出凝结热。,
8、冰比水轻，浮在表面：易熔、参加循环；保护物种。,水的生态价值,17,二、溶液的蒸气压、凝固点、沸点和渗透压,溶液有两大类性质： 与溶液中溶质的本性有关：溶液的颜色、比重、酸碱性和导电性等； 与溶液中溶质的独立质点数有关：与溶质的本性无关溶液的依数性：如溶液的蒸气压降低、凝固性下降、沸点升高和渗透压等，,在稀溶液中，溶液蒸气压降低、凝固点下降、沸点升高以及渗透压溶液的基本性质，只取决于一定量溶剂中实际存在的溶质质点数，而与具体种类无关，故称为稀溶液的依数性。,18,二、溶液的蒸气压、凝固点、沸点和渗透压,一定温度下，液相（固相）与其气相达到平衡时的压力称为液体（固体）在该温度的饱和蒸气压，简称蒸
9、气压。,1. 溶液的蒸气压降低,思考：蒸气压与温度有什么关系？,不同溶剂蒸气压不同，相同溶剂温度升高，蒸气压增大。,19,表2. 8 不同温度时水和冰的饱和蒸气压,20,在难挥发非电解质稀溶液中，溶液的蒸气压实际就是溶剂的蒸气压。溶液表面的溶剂分子数目由于溶质质点的存在而减少，使相同温度下溶液蒸发出的溶剂分子数目比纯溶剂要少，即溶液的蒸气压比纯溶剂的蒸气压低。,溶液的蒸气压降低的原因,21,图2-19 水、冰和水溶液的蒸气压随温度的变化,液,固,气,溶液,T f,T b,101. 325,t / ,t沸,100,p(H2O)/kPa,0. 611,0. 01,a,b,a,c,b,t凝,22,上
10、式也称拉乌尔定律(法国物理学家)。,实验证明，在一定温度下，稀溶液的蒸气压降低值等于该稀溶液中难挥发溶质的物质的量分数(摩尔分数)与纯溶剂蒸气压的乘积，而与溶质的性质无关：,蒸气压下降的定量关系,23,干燥剂工作原理：CaCl2、NaOH、P2O5等易潮解的固态物质，常被用作干燥剂。因其易吸收空气中的水分在其表面形成溶液，该溶液蒸气压较空气中水蒸气的分压小，使空气中的水蒸气不断凝结进入溶液而达到消除空气中水蒸气的目的。,P2O5 KOH 浓H2SO4 NaOH CaCl2,常见干燥剂的干燥能力,蒸气压下降的应用,24,凝固点（熔点）：液相和固体蒸气压相等时的温度（固相与液相共存时的温度）,2.
11、 溶液的凝固点下降,溶液的凝固点总是低于纯溶剂的凝固点，它们之差为：,式中Tf 表示溶液的凝固点下降， Tf*、Tf 分别表示纯溶剂和溶液的凝固点， bB 是质量摩尔浓度，单位为molkg1。,Kf 为凝固点下降常数，它取决于纯溶剂的特性而与溶质特性无关。,25,表2. 9 一些溶剂的凝固点下降常数和沸点升高常数,26,凝固点降低的应用,防冻剂工作原理：冬天为防止汽车水箱结冰，可加入甘油、乙二醇等以降低水的凝固点，避免因结冰，体积膨胀而使水箱破裂。 冷冻剂工作原理：工业冷冻剂如在冰水中加氯化钙固体，由于溶液中水的蒸气压小于冰的蒸气压，使冰迅速熔化而大量吸热，使周围物质的温度降低。 食盐-冰 （
12、30gNaCl+100g H2O(s)） -22 CaCl2-冰 （42.5gCaCl2+100g H2O(s)） -55,27,实验证明：难挥发物质溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点，沸点升高(Tb )为,式中Tb 表示溶液的沸点升高， Tb*、Tb 分别表示纯溶剂和溶液的沸点， bB 是质量摩尔浓度，单位为molkg1。,Kb 为沸点升高常数，它取决于纯溶剂的特性而与溶质特性无关。,沸点:液体蒸气压与外界压力相等时的温度。,3. 溶液的沸点升高,28,当一种难挥发的溶质溶解于溶剂后，由于溶液的蒸气压下降，需要在更高的温度下才能使它的蒸气压达到外压而沸腾出现沸点升高的现象。,溶液的沸点升高的原因
13、,29,4. 溶液的渗透压,渗透现象：溶剂通过半透膜进入溶液或溶剂从稀溶液通过半透膜进入浓溶液的现象（单向扩散）,30,4. 溶液的渗透压,显示渗透压现象的简单装置,纯水,半透膜,= cRT,溶液,渗透压：是为维持被半透膜所隔开的溶液与纯溶剂之间的渗透平衡而需要的额外压力。 阻止渗透进行所施加的最小外压。,31,实验发现，难挥发的非电解质稀溶液的渗透压与溶液的物质的量浓度及热力学温度成正比。,或,渗透压的定量关系,1887年，荷兰物理学化学家范特霍夫(J. H. van t Hoff) 提出：,32,298. 15 K、 0. 1 moldm3 溶液的渗透压为 248 kPa，数值相当可观；一
14、般植物细胞汁的渗透压可达 2000 kPa（相当于200 m水柱）植物根部吸水,渗透压的生物学意义,渗透压是引起水在生物体中运动的重要推动力。,人体血液平均的渗透压约为 760 kPa，临床上使用 0. 90% 的生理盐水或 5% 葡萄糖溶液作为等渗溶液，就是为了保持静脉注射液处于人体正常的渗透压范围，否则会导致溶血等严重后果。,33,34,如果在溶液的一侧施加一个大于渗透压的外压力，则溶剂由溶液一侧通过半透膜向纯溶剂或低浓度方向渗透，这种现象称为反渗透。反渗透法为海水淡化和废水处理提供了一个重要方法。,反渗透,海水淡化示意图,纯水,溶液,35,1、冬季，为何可以用食盐来帮助融化人行道旁的冰雪
15、？将NaCl、NH4NO3和(NH4)2SO4各0.1mol溶于1kg水中，问哪一种冰点下降最多？ 2、稀溶液的依数性的核心是什么？,36,凡能用来燃烧而取得能量，具有一定经济价值的物质都称燃料。,三、液体燃料,燃料是当今世界的主要能源。预计 2020 年，全世界能源结构中，石油将占 27%，天然气、石油气占29% 30%，煤占 24%，核电占 8%，水力发电占 8%，其它 4% 左右。,一般燃料分为,固体燃料 液体燃料 气体燃料,煤、木材、木炭和焦炭,汽油、煤油、柴油和燃料油,天然气、煤气、沼气,37,液体燃料一般由石油经过蒸馏分离并精制得到：,液体燃料的组成,杂质有：少量 N、O 和 S
16、等元素以及微量的 Fe，Ni，V，Cu 等金属元素。非烃类物质主要有：含硫化合物，硫化氢、硫醇(RSH)、硫醚(RSR)、二硫醚(RSSR)、环硫醚、噻吩类化合物等；含氮化合物，吡啶类化合物、吡咯类化合物等；含氧化合物，脂肪酸、环烷酸、芳香酸和酚类等。,汽油 30200 煤油 140280 柴油 200330,它们主要由链烷烃、环烷烃、芳香烃等烃类组成。,沸点范围：,38,39,液体燃料与固体燃料和气体燃料相比，具有热值高，灰分少，有流动性，储运方便，使用安全便利等特点。,液体燃料的性能、分类和质量要求,液体燃料与各类发动机密切相关。根据机械工作原理的不同，一般将液体燃料分为点燃式发动机燃料、喷气发动机燃料、柴油机燃料和锅炉燃料四大类。,液体燃料应满足适当的蒸发性，良好的燃烧性，高度的安定性，无腐蚀性，良好的低温性和良好的洁净性等方面的要求，对它们的质量指标都有严格规定。,40,液体燃料的使用性能,液体燃料的蒸发性好坏与燃料的储存、运输以及在发动机中的使用有密切关系
