普通化学辅导气体液体和溶液常见问题Word文档下载推荐.docx
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远距离相互吸引，近距离相互排斥。
当压力开始增加时，气体之间的引力增加，使得气体实际压力下降，导致压缩因子下降。
当气体压缩到一定程度之后，气体分子之间以排斥力为主，导致气体体积下降慢于压力的提高。
所以会有压缩因子-压力曲线先降后升的现象。
实际气体在高压下还会形成范德华簇，使实际气体的行为进一步复杂化。
另外，温度也是影响上述曲线的关键因素，通常温度越高，实际气体的行为越接近于理想气体。
5.
什么是空气的相对湿度（relative
humidity）?
在某一温度下，如果空气中水的蒸汽压等于该温度下水的饱和蒸汽压，那么此时空气的相对湿度为100%。
因此，空气的相对湿度就是空气中水蒸气压（p）与同一温度下水的饱和蒸汽压（psat）的比值（p/psat×
100%）。
6.
为什么液体在沸点会沸腾？
液体在到达沸点时，与液体平衡的饱和蒸气压等于外界压力（1个大气压）。
按照分子运动论的观点，此时液体分子的平均动能已经达到了脱离液态进入气态所需的能量。
因此，如果有足够的热量输入，就会有显而易见的气体从液体中逸出，从而出现沸腾现象。
另外，在沸腾之前的一段温度区间内，实际上我们也可以看到气泡的出现和液体的翻滚。
因为毕竟这是一个统计现象。
只要有液体分子达到气化所需的动能阈值，就会冲出液面，进入气态。
7.
问一个问题，根据极限法计算气体摩尔质量时得到的直线斜率为什么是负的？
至少在我看到过的所有题目的十几种气体都是如此；
（即使有反例也极少）这种解释是否有道理：
根据范德华方程，
（p+a/v/v）（v-b）=rt
pv-pb+a/v-ab/v/v=rt,
pv=pb+rt-a/v+ab/v/v
当压力较低时就得到v较大，而相对b与来说a有大的多的数量级，因此pb,ab/v/v两项可以忽略；
同时pv乘积变化很小，可以将1/v近似的认为与p成正比，这样就近似的有pv=pc+rt；
c是一个常数。
由于是一个正数，而等温条件下rt是一个定植，可以预见所得的pv-p应该是一条斜率为负的直线。
可是怎么确定斜率的大小呢？
（理论与实验差值不小）能有比较严密的推导吗？
根据van
der
Waals方程：
（P+a/V**2）（V-b）=RT
展开后，我们得到：
PV
=
Pb
-
a/V
+
ab/V**2
RT
当P趋近于零时，气体体积趋于无穷大，而且ab/V**2是一个二次项，首先可以忽略，于是得到：
-a/V
我们知道，b是与分子体积有关的量，当压力很小（体积很大）时可以忽略不计，所以上式又可以简化为：
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上式两边同时对P求导，得到：
d（PV）/dP
a/V**2（dV/dP）
我们知道压力与体积成反比关系,也就是说：
压力越小，体积越大，反之也成立。
所以dV/dP为负值。
因此，d（PV）/dP为负值。
以上我们从van
Waals方程出发证明了PV~P直线的斜率在低压时为负值。
我们从实际气体的讨论中，也可以知道，上述斜率为负说明气体分子之间存在远距离相互吸引的van
Waals力。
（参考我们网站上关于实际气体压缩性质的讨论。
）我们也可以看出，如果上面最后一式中的a若为零，则d（PV）/dp
0,
这样就回到了理想气体问题。
8.
课本p31
1。
19
2。
20关于分离因子f的阐述，以及上课一道关于这方面的例题，我至今未弄懂，到底如何分离两种分子量不同的气体。
是否在真空管一侧同时释放，在另一侧在一定时间内用隔板接受，那岂不是对时间的要求极高？
若时间稍微长了，岂不是二者又再次均匀混合？
不必担心它们又会重新混合。
既然是微孔扩散，那么所需的时间是比较多的。
我们完全由充裕的时间来处理它们。
而且在实际应用中，我们可以在容器中放置多个多孔筛，让扩散连续进行，不必中间停止。
9.
课本p46
3.11第2问，习题解答的做法（p10）是求出该气体的P/T,在找出与之对应p/T,在找出温度。
但问题是lgp=A/T+B,所以p/T与t不会呈现性关系，但习题解答的图解确实是一条直线，如何解释？
这是用实验上用近似法得到冷凝温度的做法。
既然是近似法，那么就不要求有很高精确度。
虽然我们知道蒸气压与温度存在对数关系，但是在一个比较窄的温度区间里，我们可以用线性关系来近似，也叫“一级近似”。
尽管这是一个比较粗糙的近似，但在具体实验工作中多有应用。
10.
课本p25这样一段话“这种内聚力既与容器中分子数目成正比，又与近壁数目。
。
”为什么？
我想它的意思是讲：
器壁所受压力与“近壁分子”密度成正比，而某个“近壁分子”所受“内聚力”与整个体系的分子密度成正比。
那么由于“内聚力”导致的压力下降应当正比于二者密度的乘积。
由于近壁分子密度正比于体系分子密度，所以修正项应当正比于n**2/V**2。
讲出来非常拗口，莫如我们在课堂上所做的解释：
范德华力正比于相互作用的分子数目的乘积，正比于体系分子密度的乘积。
12.
所谓“标况，标态”到底是什么？
高中指的是1atm,273K，大学课本上好像不是这个意思
，如p82黑体字，怎么回事？
我们说的标态是指100kPa压力，与温度无关。
13.
14.
“为什么在有关微观粒子的推导中会用到牛顿定理？
不是牛顿定理只在低速运动过程中适用吗？
经典力学对所有粒子都用牛顿方程。
我们知道，在宏观条件和低速运动下，牛顿力学是相当准确的。
我们研究的气体分子运动速度虽然高达2000m/s，比子弹的500m/s要快很多，但是比光速的300,000,000m/s还是慢很多。
所以可以应用牛顿方程。
15.
对于用外延法求气体摩尔体积的精确程度高的原理是什么？
是不是象牛顿第一定律一样，从现实中较理想的状态出发，推演当条件无限接近理想时的结果，然后又反过来修正原来的数据？
（借助1mol理想气体体积一定）
外推法求气体摩尔体积之所以比较准确主要是由于在低压下，气体已经接近理想气体行为。
另外，从实验角度也比较容易做到。
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量子论与原子结构常见问题
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微观粒子不受影响的条件下也没有确定的位置和动量是吗？
不能确定是指没法测？
微观粒子不存在具体的位置和动量，我们通常在实际中用来描述的位置和动量只是外界干预粒子后接受到的反馈信息。
或者说是我们近似描述其某一方面的性质的结果。
可怎么就知道无运动轨道了呢？
看不见不等于没有啊？
轨道的概念是我们强加上去的，粒子只会在一定的空间以几率形式存在。
可这个测不准关系到底是什么？
是说不可能同时而又准确的测量微观粒子的位置和动量。
怎么扯到微观粒子的自身运动上了呢？
测不准原理应为不确定原理。
微观粒子的运动是其在空间几率分布的一种宏观表现形式。
另外数学式中的大于号是什么意思？
老师上课讲题时，算出Δx≥10（-8次方）m，100m也满足啊，怎么证明测量误差小呢？
数学式表示是不确定原理具体到某些情形的表述，不确定原理只是反映了测量的最小误差，其远小于实际测量的误差。
那老师上课时用来说明测不准原理的图（即以光子使电子动量改变导致测不准），并不能反映实质了？
即不测也不准？
关于测不准原理与测量的关系，可作如下说明：
从原理上讲，Heisenberg测不准原理是由de
Broglie波粒二象性导出的。
所以它的导出不需要借助于实验。
但是为了说明这个关系式，几乎所有的教材都会引用一个实验类比，来进一步说明这个不等式的物理意义。
对于上述原理我们可以设计一个实验来检验它。
因为观察一个物体，要求光波的波长至少要等于物体的大小（这样才能看到物体），即lamda
<
delta
X。
且deltaP
与
h/lamda处于同一数量级。
因此同样有测不准原理。
以上只是简单推导，精确推导比这个略为复杂一些。
作为实验类比本身而言，没有任何问题，它再一次确认了测不准原理。
但是这个实验往往会给学生一个印象：
测不准是因为受实验条件限制，或技术不够先进，将来还是有可能测得准的。
所以以前也经常有同学会问：
“没法测就说测不准，这合理吗？
”其实爱因斯坦也有过类似疑问，他甚至设计了另外一个实验来否定这个原理。
但是迄今为止的实验观察和理论分析都符合上述原理，因此目前大多数人已经接受哥本哈根的解释，即这是微观粒子的本质。
课本215页说：
“高速电子轰击放电管中对阴极金属时，金属原子中内层电子被激发后，外层电子受原子核吸引，可以从外层跳入内层”，请问这一过程中，外层电子为何不被激发？
内层电子激发后是一种怎样的状态？
是被激发到外层吗？
或是离开原子？
电子吸收入射电子的能量后被激发，激发通常是指低能级电子跃迁到较高能级。
当内层电子跃迁到高能级后，外层电子和才被激发的电子都可以跃迁回到内层轨道，并发射一个光子。
电子能否跃迁，取决于电子接受的能量是否相当于两个能级之差。
因此当内层电子被激发时，外层电子也有可能被激发，激发几率取决于入射电子能量的分布和能级间的跃迁选律。
218页中的“黑体中的一个原子群以相同频率振动而发出电磁波”，请问这儿“振动”是怎样的状态？
又如何实现一个原子群呢？
Planck认为黑体的原子具有振动频率v，它们在受热时可以发射电磁波nhv，n=1,2,...。
振动是指原子围绕某一位置作往返运动，就像钟摆或弹簧一样。
经典力学认为原子的振动能量是连续的，且在绝对零度时为零。
Planck建议原子振动的能量是量子化的，即只能取若干个不连续的能量。
后来人们又证实原子振动在绝对零度时不为零，即存在零点能。
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“原子群”或许是一个经典用语，其实我们现在知道原子或分子的电子跃迁是独立的，如果不是独立的，那么原子或分子间必定有较强的相互作用。
这就是现代光谱学可以借助谱线位移判断分子结构的基本原理。
请问:
1）
电子衍射时若电子数目足够多,电子是否会重叠?
2）
书本233页实验（图11.18）中磁场为何是非均匀的?
你问了两个很好的问题！
现回答如下：
“电子衍射时若电子数目足够多,电子是否会重叠?
”
我想你说的是双狭缝衍射实验。
这个实验表明，当电子数目足够多时，在狭缝后面的荧光屏上会呈现干涉花纹。
进一步增加电子数目，只会令这些图案更清晰，而不会使花纹消失。
“书本233页实验（图11.18）中磁场为何是非均匀的?
因为原子是中性的，所以均匀磁场并不能使中性粒子偏转，但是非均匀磁场可以用来偏转带有磁矩的飞行原子，从而能测量磁矩。
请问：
250页11.13中为何能量1>
3?
11.23中为何2的第一电离能最小而不是3?
1）“250页11.13中为何能量1>
填入电子后，4s
>
3d。
2）“11.23中为何2的第一电离能最小而不是3?
”
我们知道，对于每个周期元素而言，起始的元素，如碱金属电负性小，易于失去电子。
而后半周期的元素电负性逐渐增大，容易得电子而不是失去电子。
显然O的电负性大于B，所以B更容易失去电子。
电负性取决于第一电离能和第一亲和能的和，光凭电负性就可以比较第一电离能吗？
根据电负性的定义，我们不能仅根据电负性判断第一电离能。
但是在相互比较的元素的电负性相差悬殊的时候（而且又处于同一周期），我们可以用电负性关系简单描述第一电离能。
11.
为什么镧系元素都有一个d电子，即为什么要先填一个d电子，接着又填f电子？
这个问题问的很好！
我们知道4f与5d轨道的能量是非常接近的——按照Pauling的轨道近似能级图有：
4f轨道能量
5d轨道能量，但这个规律知识在“单电子近似”的条件下成立，实际上“轨道能量”并不是一个固定不变的值，在填入电子数目不同的时候，“轨道能量”还是有所变动的。
所以我们得到的镧系元素核外电子排布是由实验得到。
事实上，对原子中电子填入的规律，现在我们所学的理论还不能给出完满的解释——电子排布的规律远不是我们想象中那么简单，影响的因素有非常多。
我们得到的很多都只是实验的结果。
对于所学的规律，我们一般只要求大家在主族以及第一过渡周期中应用。
不过大家要明确一点，不同的轨道能量确实有差别，但是“轨道能量”并不是一个固定不变的常数，会受到很多因素的影响，尤其是对于能量比较靠近的能级（比如4f、5d）我们很多情况下除了通过实验测量，几乎不能简单的直接判断其能量高低。
一个原子如果有确定的电子数目，那么核外电子排布方式和核电荷数有关吗？
可以参考原子结构一章里有一个元素序数与核外电子能级关系的图。
从图中我们可以发现，随着核电荷数的增加，核外电子能级发生能级分裂和能级交错。
我们也可以看到3d与4s在第四周期的变化。
氧化还原，电化学常见问题
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比如上课老师举的例子，在金属电极周围围着一圈Zn离子，外面又有一圈NO3离子，形成双电层，这之间会产生一个电势差。
但是这圈NO3离子外面也应该还有一圈Zn离子...那么电极与溶液之间的这个电势差不应该完全等于双电层的电势差吧？
事实上，双电层是对更复杂情况的一个近似。
当第一层Zn离子吸附在电极表面之后，第二层NO3-离子则不可能布满，因为离金属表面越远，离子层越不稳定（缺乏刚性支撑）。
实际上还会有第三层、第四层，不过都不太重要了。
我们可以把所有的电势落差都归于一对双电层。
这样便于理论推导（表面化学）。
在标准电极中为何要有汞？
（书本192面）
此处的汞与电极电势无关。
由于普通电线不是Pt线（通常是Cu线或合金线），所以要在技术上处理Pt电极与电线的连接。
由于两种金属的热膨胀系数不同可能导致焊点的断裂，因此把两端用液体汞金属连接。
为和锂的标准电极电势如此之低？
（比钠还低，岂不是说锂的还原性比钠还强？
）
对于一个电极反应，以Li+/Li为例：
Li（s）
Li+（aq）
e
该反应涉及三个步骤
->
Li（g）
Li+（g）
Li（aq）
因此影响电极电势的因素不仅有金属失去电子的倾向，也有Li+的水和焓。
由于Li+的水合放热较多，因此Li+/Li的电极电势较低。
书本192面说：
铜表面的自由电子有逃逸的趋势，那是否意味着铜的表面电势小于零？
“铜表面的自由电子有逃逸的趋势”是指铜的表面价电子所受到的束缚小于金属内部的电子，所以更容易失去，或者说更为离域。
因此按照金属体系的电子海洋模型，金属表面存在电-核分离的趋势，即有一个电势。
对于所有金属，上述说明都是正确的。
那么接下来的一个问题就是：
为什么phi（Zn2+/Zn）为负，而phi（Cu2+/Cu）为正？
这主要是因为Cu的升华热远远大于Zn的升华热（尽管它们的电离能相似）。
Ni-Cd电池的记忆效应原理是什么？
Ni-Cd电池的“记忆”效应并非指电池记住了上次的充电量，而是指电池中的部分氧化还原物质失效，使电池的电压和电容量大幅度下降。
结果电池会很快失效。
Ni-Cd电池产生“记忆”效应的原因是氢氧化物结晶成为较大的晶体，使之与电解液接触的表面面积大幅度下降，从而降低了电池效率。
电池里的大块晶体不断长大，甚至可以刺穿绝缘层，导致漏电和短路，使电池彻底失效。
电池中生成晶体的主要原因是过度充电，比如说在电池还有很多电的情况下充电，还有就是长时间（超过30个小时）的充电。
与Ni-Cd电池相比，Ni-H电池的记忆效应非常小，生产厂家甚至宣称Ni-H电池没有记忆性（但那不是真的）。
Ni-H电池的优点是电容量大、记忆性小和环境污染小，但是它的缺点是寿命短、充电时间长。
化学键，分子结构和晶体结构常见问题
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不是4s比3d（21号元素以前）能量低吗？
为什么是3d与3s,3p杂化，而不是4s?
这个问题提得很好——或许很多同学都有类似的疑问。
关于轨道的杂化，一般认为能量相近的原子轨道才能参与杂化。
但是能量并不是唯一决定的因素，所形成的分子的对称性（关于对称性的问题在此就不能展开了）对于参与杂化的轨道的选择一样会有影响，所以随着课程的深入，您将会发现不光有s-p-d（如3s、3p、3d）类型的杂化，还有d-s-p（如3d、4s、4p）类型也可以杂化，结果无非都是为了形成一定对称性的分子结构。
另外我必须提醒大家，杂化轨道理论往往是经验性的——本质上是先有物质的结构，后有杂化轨道理论——杂化轨道理论的提出，目的是为了解释某些物质结构，至于实际形成分子的过程中是否真的经过“杂化”这一过程我们不得而知了（至少到目前还只是个假想过程）。
杂化理论中能量相近的才能杂化，是或同层之间？
在C2H2中2个pi键能量相同？
Pauling通过对大量分子结构的总结后提出杂化轨道理论。
该理论规定：
能量相近的轨道才能发生杂化。
其中能量是最重要因素。
我们知道，影响体系能量的因素除参与杂化的轨道能量之外，也包括中心原子周围配体的排布情况。
因此，C2H2中的两个C采用sp杂化，杂化后生成两个sigma键，剩余两个p电子生成两个pi键。
两个pi键是等价的。
关于共价键的几种理论是统一的还是互斥的？
苯的结构该用共振还是大pi键解释？
实际上化学键的概念建立以后，也在不断发展的完善。
传统的“化学键”是定域在某两个原子之间的。
随着人们认识的深化，发现化学作用并不仅存在于两两原子之间，即电子是离域的，这就有悖于传统化学键的概念——
在旧的理论出现问题，而新的理论还没有被提出或者没有被广泛接受之前，人们还是更乐意于采用“折衷”的方案：
对原有理论进行修正。
——况且传统化学键理论有其合理的成分，比如图象往往清晰而且直观，为化学家们所熟悉，化学家们都乐于采用。
正是在这种情况下，Pauling提出了“共振论”——试图以定域的电子图象来解释本质上是“电子离域”的问题（因为当时还没有电子离域的概念）。
等到人们认识了电子离域这一现象的普遍性，才提出了“大Π键”的概念，合理的解释了离域电子的问题，有助于完善价键理论（这是对化学键概念的深化）。
所以对于苯的结构用大Π键解释就更合理一些——不过我们也要看到无论是共振论，还是这种“离域键”的概念,初衷都是一样的，差别在于对同一个问题进行描述的角度不同。
当然如果从分子轨道理论（MO）的角度考虑，分子中所有电子本质上都是离域的——这个方法在现有处理分子的手段中是最严格的。
（只是用这种方法往往不能非常直接地得到原来那种有确定结构的分子图象）
我们在课上既学过由晶格能判断离子晶体熔点，也讲了由离子极化来考虑，可两者的判断标准似乎是相反的，因为正离子电荷越高，半径越小，则形成晶体晶格能越大，熔点应升高，可同时其极化能力也越大，向分子晶体过度，熔点又似乎应减小，请问应如何综合考虑这两方面来进行判断呢？
谢谢！
晶体的晶格能与正负离子的电荷成正比，与正负离子的距离成反比。
因此当我们看教材中表12.1时，可以得到与离子极化相同的结果。
注意：
离子极化通常是比较相同阳离子的化合物或相同阴离子的化合物，这样才能得到有规律的结果。
如果对一个分子用分子轨道理论（离域PI键）分析
是否就不用考虑八隅体规则了？
分子轨道不考虑Lewis结构。
特别对于离域电子体系，我们不能确定电子究竟属于谁。
我们课本（《普通无机化学》）中在写出分子结构时都没有标出配位键，算不算是正确地应用价键理论呢？
严格地讲，应当标出配位键的方向。
但是的确很多教材都只用一个短线而不用箭头。
我们认为这两种表示都是对的。
元素化学常见问题
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