水溶液的某些性质
龙口市第五中学仲杨2013年11月25日 19:12浏览:53评论:7鲜花:0专
家浏览:0指导教师浏览:3
送花
指导教师温少波于13-11-25 22:21推荐体现了化学来源于生活又应用
于生活。注重学生的实验探究能力的培养。
山东省2013年初中校本研修阶段
课时教学设计
一备
作者姓名仲杨学校龙口市第五中学
学科化学年级/班级初三
教材版本鲁教版课时名称水溶液的某些性质
上课时间2013.10学生人数55
单元背景单元学习概述本节课是在学生了解了溶液、溶液的特征的基础上对某些溶液性质的一些研究。通过学生非常熟悉的一些现象，来研究溶液的本质以及在生活生产中的应用。真正做到了化学来源于生活，又服务于生活
课时设计说明本节课是在学生了解了溶液及其特征的基础上对某些溶液性质的一些研究。通过学生非常熟悉的一些生活现象，来研究溶液的本质以及在生活生产中的应用从而全面了解溶液。
学情分析
由于刚接触化学，学生对化学充满了兴趣,教学内容容易理解，但实验动手、分析能力较弱，所以我采用以“教师引导，学生合作”的实验探究方法，逐步培养学生的实验操作能力，激发学生学习的主动性，培养学生严谨的科学态度。
学习目标
（一）知识与技能：
巩固溶液的概念，溶解过程中伴随能量的变化、电离等知识，了解水溶液的性质。
（二）过程与方法：
通过教师的实验演示和学生的动手实验，培养学生的观察、动手、分析实验能力。
（三）情感态度和价值观
提高学生解决实际问题的兴趣和能力，培养学生树立关注环境、热爱自然的意识。
教学重难点及解决措施⑴教学重点：某些物质溶于水后会改变其水溶液的一些性质。
⑵教学难点：溶液导电的原因
教无定法，贵在得法。根据本节课的教学目标、教材特点及学生的年龄特征，我决定采用实验探究、问题讨论、小组合作、比较归纳、多媒体辅助相结合的方式进行教学。
教学过程（可续行）
学习活动学生活动教师活动教学评价及技术应用教学过程设计
教学流程：
复习巩固，引入新知观察生活，制造悬念质疑问难，寻求答案
实验探究，揭开谜底总结交流，获取真知巩固基础，学以致用。
教学过程如下：
复习巩固，引入新知
在引入新课之前我增加了一个环节---我的表现，是为了调动学生的竞争意识，培养学生的团队精神，为和谐高效的课堂做好准备。
在线测试：高锰酸钾溶液、食盐水、糖水、水、黄泥水、油水，属于溶液的是
有颜色的溶液有味道的溶液是悬浊液是乳浊液是
(此问题是为后面物质溶于水会改变其水溶液的一些性质而作引导)
师：水是无色无味的液体，当我们把高锰酸钾加入水中后，什么变了？
当我们把食盐、蔗糖等加入水中后，什么变了？
引导学生说出某些物质溶于水会改变其水溶液的颜色、味道、密度
师：某些物质溶于水还会改变其水溶液的哪些性质呢？（自然的过渡到本节课内容）
情景导入：
出示图片：为什么在冬季河水结了冰，而海水却没有结冰？启发学生，猜测答案（刺激学生的求知欲，为高效的课堂做好心理准备）
学生在分组设计实验方案，进行交流、补充过程中就会发现药品不够，这时我引导学生动脑思考怎样能创设一个冰冷的环境，然后补充药品硝酸铵、冰块。讨论结束给出步骤：
步骤一：500毫升的大烧杯中加入40毫升冷水、半杯冰、20克硝酸铵；
（这里学生肯定不知道这样的用量，我是根据平时实验的经验，觉得这样效果最好）
步骤二：3支试管分别加入水、蔗糖水、食盐水各5毫升，
步骤三：同时将温度传感器插入三支试管中测数据
提示：物质凝固时的温度成为凝固点
（通过实验让学生直观的了解蔗糖、食盐溶于水后其水溶液的凝固点就是降低了，也自然而然的明白海水不结冰的原因，因为测定凝固点比较低因此学生有疑问的话就解释一下，盐的浓度会影响凝固点）为什么都是水但加入食盐以后，凝固点就降低了呢?这里我让学生先进行猜想（不直接告诉是为了让学生充分发挥自己的想象力，发散思维）
然后看大屏幕—信息链接
当降低温度时，液体水中分子运动变得很慢，分子之间位置相对稳定下来，使水有了固定的形
状而结冰。当水中出现了溶质的粒子，它们破坏了分子之间相对稳定的关系，使固体的形成变得困难，因此食盐水的凝固点低于0℃
使学生明白了其中的道理，并会利用某些物质溶于水会改变溶液的凝固点来解释一些现象。
通过回忆“做电解水实验时，为什么要向水中加入少量的稀硫酸或氢氧化钠?”导出本节课的第二个知识点—导电性
学生分组思考、设计实验方案并交流。然后给出正确的实验步骤：
?取4只小烧杯分别加入一定量的水、氢氧化钠溶液、食盐水、蔗糖水；
?然后将已经连接好的电路中的碳棒分别依次插入以上5只烧杯的物质中；
?观察现象，记录灯泡的变化。
（这个实验是学生还没有学过电路的情况下做的分组实验，所以提前工作要准备好，让学生操作过程中注意安全，操作规范。药品中我没有给出食盐固体，是为了引出食盐水导电的真正原因是溶于水发生了电离后，连接电路才会导电。因此后来补充这个实验可以增强知识的对比性，使学生更容易接受）
大屏幕展示：氯化钠溶液导电的原因。（在此即复习电离的概念，又解释了导电性的原因）
总结出某些物质的水溶液具有导电性。
说说你的收获：给学生机会展示自己，也可以了解本节课学生的掌握情况，以备查漏补缺。
新知学完之后，老师将各小组的表现汇总，并作出评价给学生一个充分的肯定。
师总结评价：同学们，学无止境，生活中还有许多与溶液有关的知识，期待大家的发现和研究。希望通过本节课的学习，大家不仅能够掌握有关溶液的性质，还要做生活的有心人，注意观察生活现象，学会用科学知识解释其中的道理，更重要的是学会发现问题、提出问题、解决问题的学习方法，并让我们的知识和能力更好地服务于我们的生活，提高我们的生活质量。
学以致用：通过两幅图片的解释，检查学生是否会学以致用，同时补充融雪剂。通过对融雪剂危害的了解增强学生的环保意识，并激发学生学好化学，为社会服务的爱国主义情感。
挑战自我：题目的设计都是围绕溶液的性质，及在生活中的实际应用。这样有利于把本节课的知识点掌握情况检查了一遍，以备查漏补缺。
课外探究：让学生回家了解煮水饺时，为防止水饺破皮，经常向水中加入一些食盐的原因，从而引出物质溶于水还会改变的一个性质—沸点升高，这样就完善了本节课的内容。
五、板书设计：
物质溶于水，会改变其水溶液的颜色、味道、密度
还会改变其溶液的凝固点、导电性
六、教学评价
我始终关注学生能否在教师的引导下根据所给的条件积极主动地进行探索；是否能够在活动中大胆尝试并表达自己的想法、发表自己的结论，我主要采用了教师评价、自我评价、学生评价，让评价始终贯穿于教学的全过程，即尊重了学生的个体差异，也让学生认识到团队的精神的重要性。
课后反思教无定法，贵在得法。根据本节课的教学目标、教材特点及学生的年龄特征，我决定采用实验探究、问题讨论、小组合作、比较归纳、多媒体辅助相结合的方式进行教学。而且得到了比较好的效果。
点评
二备
作者姓名仲杨学校龙口市第五中学学科化学年级/班级初三
教材版本鲁教版课时名称水溶液的某些性质上课时间2013.10学生人数55
单元背景单元学习概述本节课是在学生了解了溶液、溶液的特征的基础上对某些溶液性质的一些研究。通过学生非常熟悉的一些现象，来研究溶液的本质以及在生活生产中的应用。真正做到了化学来源于生活，又服务于生活
课时设计说明本节课是在学生了解了溶液及其特征的基础上对某些溶液性质的一些研究。通过学生非常熟悉的一些生活现象，来研究溶液的本质以及在生活生产中的应用从而全面了解溶液。
学情分析
由于刚接触化学，学生对化学充满了兴趣,教学内容容易理解，但实验动手、分析能力较弱，所以我采用以“教师引导，学生合作”的实验探究方法，逐步培养学生的实验操作能力，激发学生学习的主动性，培养学生严谨的科学态度。
学习目标
（四）知识与技能：
巩固溶液的概念，溶解过程中伴随能量的变化、电离等知识，了解水溶液的性质。
（五）过程与方法：
通过教师的实验演示和学生的动手实验，培养学生的观察、动手、分析实验能力。
（六）情感态度和价值观
提高学生解决实际问题的兴趣和能力，培养学生树立关注环境、热爱自然的意识。
教学重难点及解决措施⑴教学重点：某些物质溶于水后会改变其水溶液的一些性质。
⑵教学难点：溶液导电的原因
教无定法，贵在得法。根据本节课的教学目标、教材特点及学生的年龄特征，我决定采用实验探究、问题讨论、小组合作、比较归纳、多媒体辅助相结合的方式进行教学。
教学过程（可续行）
学习活动学生活动教师活动教学评价及技术应用教学过程设计：
复习巩固，引入新知观察生活，制造悬念质疑问难，寻求答案
实验探究，揭开谜底总结交流，获取真知巩固基础，挑战自我。
教学过程：
复习巩固，引入新知
在线测试：高锰酸钾溶液、食盐水、糖水、水、黄泥水、油水，属于溶液的是
有颜色的溶液有味道的溶液是悬浊液是乳浊液是
师：水是不是溶液？为什么？
生：回答
师：水是纯净物，当我们把高锰酸钾加入水中后，什么变了？
当我们把食盐、蔗糖等加入水中后，什么变了？
生：小组讨论，交流
师生总结：某些物质溶于水会改变其水溶液的颜色、味道、密度
师：某些物质溶于水还会改变其水溶液的哪些性质呢？
情景导入：
出示图片：生活在海边的我们对大海并不陌生，但是不知细心的你是否发现，同样是在寒冷的冬天，河水结冰了，但是大海却依然波澜壮阔。这是为什么呢？这些生活现象都蕴含怎样的科学道理呢？
提出问题一：为什么在冬季河水结了冰，而海水却没有结冰？
（友情提示：液体凝结成固体时的温度叫做凝固点，一般情况下，水的凝固点为0℃）
生：讨论、交流，思考、猜想。
师：要想验证我们的猜想，我们就该进行实验探究。请同学们根据老师提供的仪器与药品，设计实验方案，注意小组之间的合作与交流。
实验探究一：实验目的：测定食盐水、蔗糖水、水的凝固点
实验用品：大烧杯、三只试管、温度传感器、水、食盐水、蔗糖水.
注：需要其他的用品老师可以提供
友情提示：1、如何创设冰冷的环境？
2、实验中应怎么控制变量？
生：小组进行交流、评价、补充。
教师总结：答：冰水混合物中加入硝酸铵
答：三种液体的量要相同且同时插入烧杯中（控制变量法）
3、实验步骤：
（1）将500毫升烧杯加半杯碎冰,40mL冷水和20g硝酸铵
（这些药品的用量是老师在平时实验过程中效果最好的）
（2）取三支试管分别加水、盐水、糖水各5mL同时插入烧杯（控制变量）
（3）同时将温度传感器插入三支试管中测结冰时的数据
师：好，现在开始实验
师：实验结束，请大家交流一下：你们组测得的数据是多少？你能得出什么结论？
生: 交流，得出蔗糖水、食盐水的凝固点低于水的凝固点。
生：总结某些物质溶于水会改变其水溶液的凝固点：
解决问题一：海水不易结冰，是因为水中溶解了盐类，使其凝固点降低了。
师：对于这个结论你有什么疑问吗?启发学生质疑。（海水的凝固点还要低是因为盐的含量不同造成的，即盐的浓度不同会影响其溶液的凝固点）
师：大家想过没有，为什么都是水但加入食盐、蔗糖以后，凝固点就降低了呢?
生：争论。
师：看来这个问题有点难。要揭开这个谜底，我们就要从微观的角度分析，请大家想想看，水是由什么构成？当加入食盐以后水分子中又增加了什么呢？此时微粒之间的关系又发生了怎样的变化呢?
生：先进行猜想
师：大家猜想的有没有道理呢？
投影：请大家看资料介绍。
●当降低温度时，液体水中分子运动变得很慢，分子之间位置相对稳定下来，使水有了固定的形
状而结冰。当水中出现了溶质的粒子，它们破坏了分子之间相对稳定的关系，使固体的形成变得困难，因此食盐水的凝固点低于0℃
生：明白了其中的道理，板书（小结）：某些物质溶于水会降低其水溶液的凝固点
知识积累：汽车水箱：
70年代的汽车一到冬天就很娇气，启动前要用热水暖暖身子才肯动。
现在的汽车就健康多了。
?化学知识帮助人类解决了难题。
?人们在汽车水箱里加入水和乙二醇组成抗冻剂，凝固点变为—13℃。这样就会减少水箱因为水的冻结而受到损坏
知识应用：冬天，我们为什么将盛水的缸搬回家，而咸菜缸却置之不理放于室外呢？
提出问题二：做电解水实验时，为什么要向水中加入少量的稀硫酸或氢氧化钠溶液?
生：增强水的导电性。
师：稀硫酸或氢氧化钠溶液为什么会增强水的导电性呢？是不是所有物质溶于水都会增强水的导电性呢？如
生：实验验证。
师：下面我们就来测量下列几种溶液的导电性。请大家分组思考、设计实验方案并交流。
实验探究二：实验目的：测定水、氢氧化钠溶液、食盐水、蔗糖水的导电性
实验用品：小烧杯、电路（含电池、灯泡）、氢氧化钠溶液、水、食盐水、蔗糖水.
投影：正确的实验步骤：
?取4只小烧杯分别加入一定量的水、氢氧化钠溶液、食盐水、蔗糖水；
?然后将已经连接好的电路中的碳棒分别依次插入以上4只烧杯的物质中；
?观察现象，记录灯泡的变化。
友情提示：1、测下一种溶液的导电性之前一定要清洗电极。
2、两电极不能接触。
师进行补充：实验过程中各小组要注意分工合作，做好记录。
生：分组行动。交流实验结论。
生：得出结论只有食盐水、氢氧化钠溶液能导电，原因猜测：这两种物质是由离子构成的。
师：提出疑问：食盐固体中也有钠离子和氯离子，是不是固体也导电呢？补充实验—测食盐固体的导电性。生：根据灯泡不亮得出结论食盐固体不导电。
师：这是为什么呢？请大家一起看大屏幕。
投影：食盐水导电的原因---食盐在水中发生电离，电离出自由移动的阴阳离子。接通直流电源后，Na+向阴极移动，Cl-向阳极移动，带电粒子的定向移动就形成了电流，因此氯化钠的水溶液能够导电。
师：解释蔗糖水不导电的原因---是因为蔗糖分子分散在水中。
板书（小结）：某些物质溶于水改变其水溶液的导电性。
解决问题二：因为氢氧化钠或稀硫酸在水中会电离出自由移动的离子，所以可以增强水的导电性，会使反应速度增快。
知识应用：你知道沾有水的手容易触电的原因吗？
生：交流回答
说说你的收获：通过本节课的探究，你都有哪些方面的收获呢？
生：根据所学知识和小结进行总结交流，谈谈自己对溶液及其应用的理解和感悟
板书设计：第二节水溶液的某些性质
物质溶于水，会改变其水溶液的颜色、味道、密度
还会改变其溶液的凝固点、导电性
学以致用：冬天，建筑工人常向石灰砂浆中加入一些氯化钙，为什么？（图片）
雪天为什么要在结冰的道路上撒“盐”？（图片）
由你决定：实验室中有两瓶失去标签的液体，一瓶为水，一瓶为氯化钠溶液，可用什么方法把它们区分开？挑战自我：1、下列物质放入水中，能形成溶液的是（）
A、石灰石
B、汽油
C、酒精
D、面粉
2、冬天海水不易结冰的原因是：（）
3、下列说法不正确的是：（）
A、电离是物质溶于水（或受热熔化）时产生自由移动离子的过程。
B、溶液一定是无色的。
C、溶液的质量等于溶质的质量加溶剂的质量。
D、通常不指明溶剂的溶液，一般是指水溶液。
4、如右图所示，向小试管中分别加入下列一定量的物质，右侧U形管中液面未发生明显变化，该物质是 ( )
A．氢氧化钠固体
B．浓硫酸
C．硝酸铵晶体
D．氯化钠晶体
课外探究：1、煮水饺时，为防止水饺破皮，经常向水中加入一些食盐，你知道为什么吗？
2、沸腾的汤比沸腾的水更烫嘴，这是利用了什么原理？
教师评价：
这节课同学们的表现非常的优秀，善于观察，积极思考，敢于质疑，大胆实验，希望同学们能够继续养成这种良好习惯，从生活实践中发现问题、提出问题并积极的去解决问题，做生活的有心人，养成科学探究的习惯，让化学走进生活，让生活走进化学，去发现更多的化学奥秘！谢谢大家！
课后反思经过反复的推敲，我把这堂课进行了修改，效果也比上次好些了。看来讲课像写诗一样，推敲一下会有更大的进步！
点评
第2章 液体的表面性质 2-1 如图金属框架中形成一肥皂膜，金属丝AB 长为5 cm ，可以自由滑动，拉此肥皂膜平衡时，所需的平衡力F =2.5×10-3 N ，求肥皂水的表面张力系数。 解： m N L F /105.222-?==α 2-2 在2-1题中，若金属丝AB 向右移动了2 cm ，试计算移动AB 所做的功。此时肥皂膜的表面能增加了多少? 解： J S E 5 105-?=?=?α 2-3 一半径为5 cm 的金属圆环，从液体中刚能拉出时，测得环的悬线上需要加F =28.3×10-3 N 的向上拉力，求此液体的表面张力系数。(被拉起的液膜可视为很短的圆柱面)。 解 m N l F /1001.910 52103.28223 ---?=????==πα 2-4 把一个框架竖直地放着，其上有一条可以移动的横杆以ab ，框架之间有肥皂液膜，如图所示。今欲使横杆保持平衡，问横杆下面应挂多大重物?已知横杆质量为0.05 g ，长度L 为2.5 cm ，肥皂膜的表面张力系数为45×10-3 N ·m -1。 解： N G l G F G ab ab 31076.12-?=-=-=α 2-5 移液管中有1 ml 农用杀虫药液，其密度为0.995×103 kg ·m -3。今令其从移液管中缓缓滴出，共分30滴全部滴完。设经过测定，已知药液将要落下时，其颈部的直径为0.189 cm ，求药液的表面张力系数。 解： m N Nd Mg /10589.52-?==πα 2-6 在20 km 2的湖面上，下了一场50mm 的大雨，雨滴半径r =1.0mm 。设过程是等温的，求释放出的表面能量。水的比表面能α=73×10-3 J ·m -2。 解： J S E 8 1018.2?=?=?α 2-7 吹一直径为14 cm 的肥皂泡，问需作多少功?设在吹的过程中温度不变，已知肥皂水的表面张力系数为40×10-3 N ·m -1。 解：J S W 3109.42-?=?=α 2-8 有两个相同的水银滴，每滴的直径d =1.5 mm ，求它们等温合并时表面能的增量。已知水银的比表面能α=465×10-3 J ·m -2。 题2-1图 题2-4图
晶界对合金性能的影响机理 晶界是固体材料中的一种面缺陷，根据晶界角度的大小可以分为小角晶界（θ<10°）和大角晶界，亚晶界均属小角度晶界，一般小于2°，多晶体中90％以上的晶界属于大角度晶界。根据晶界上原子匹配优劣程度可以分为重位晶界和混乱晶界。在晶界处存在一些特殊的性质：（1）晶界处点阵畸变大，存在晶界能。晶粒的长大和晶界的平直化都能减少晶界面积，从而降低晶界的总能量，这是一个自发过程。晶粒的长大和晶界的平直化均需通过原子的扩散来实现，因此，温度升高和保温时间的增长，均有利于这两过程的进行；（2）晶界处原子排列不规则，在常温下晶界的存在会对位错的运动起阻碍作用，致使塑性变形抗力提高，宏观表现为晶界较晶内具有较高的强度和硬度。晶粒越细，材料的强度越高，这就是细晶强化；高温下则由于晶界存在一定的粘滞性，易使相邻晶粒产生相对滑动；（3）晶界处原子偏离平衡位置，具有较高的动能，并且晶界处存在较多的缺陷如空穴、杂质原子和位错等，故晶界处原子的扩散速度比在晶内快得多；（4）在固态相变过程中，由于晶界能量较高且原子活动能力较大，所以新相易于在晶界处优先形核。原始晶粒越细，晶界越多，则新相形核率也相应越高；（5）由于成分偏析和内吸附现象，特别是晶界富集杂质原子的情况下，往往晶界熔点较低，故在加热过程中，因温度过高将引起晶界熔化和氧化，导致“过热”现象产生；（6）由于晶界能量较高、原子处于不稳定状态，以及晶界富集杂质原子的缘故，与晶内相比晶界的腐蚀速度一般较快。这就是用腐蚀剂显示金相样品组织的依据，也是某些金属材料在使用中发生晶间腐蚀破坏的原因；（7）低温下晶界强度比晶粒内高，高温下晶界强度比晶内低，表现为低温弱化。 基于上述几点晶界的特殊性质，使得多晶材料的塑性变形、强度、断裂、脆性、疲劳和蠕变等性能与单晶材料相比存在很大差异，即晶界不同的特殊性质具体体现在了合金的不同性能。但合金性能与晶界特性间绝不是一一对应的关系，而是几种甚至是所有特性的共同作用而表现出来，不同成分的合金在性能上也表现出各异。 1 晶界与塑性变形 晶界对多晶体的塑性变形的影响起因于下述原因:①晶界对滑移的阻碍作用；②晶界引起多滑移；③晶界滑动；④晶界迁移；⑤晶界偏聚。
第3章 液体的表面性质 3.1 内容提要 （一）基本概念 1. 表面张力：液体的表面犹如张紧的弹性薄膜，具有收缩的趋势，即液体表面存在着张力，称为表面张力。它是液体表面层内分子力作用的结果。 2.表面张力系数：用于反映液体表面性质的物理量，三种定义如下： （1）表面张力系数表示在单位长度直线两旁液面的相互拉力。由L f α=得 L f = α （3.1） 在国际单位制中，α的单位用N ·m -1表示。 （2）表面张力系数α等于增加单位表面积时，外力所做的功。由△A=α·△S 得 S A ??= α （3.2） （3）表面张力系数α在数值等于增大液体单位表面积所增加的表面能,由△E ＝△A ＝α△S 得 S E ??= α （3.3） 严格说来，表面能是在温度不变的条件下可转变为机械能的那部分表面能。 3.影响表面张力系数的几个因素 (1) 不同液体的表面张力系数不同，它与液体的成分有关，取决于液体分子的性质。 (2) 同一种液体的表面张力系数与温度有关。温度越高，α就越小。 (3) 液体表面张力系数的大小还与相邻物质的化学性质有关。 (4) 液体表面张力系数还与液体中的杂质有关。加入杂质能显著改变液体的表面张力系数。 4.表面张力的微观本质 微观理论认为，液体的表面张力是由于液体表面层分子之间相互作用力的不对称性引起的。所谓液体的表面层是指位于液体表面处，与表面平行、厚度等于液体分子有效作用半径(一般不超过6×10-7cm)的那层液体。从能量的角度出发，分子处于液体表面层时，分子的相互作用热能要比处于液体内部的分子的相互作用热能大，而且越靠近液面，分子的相互作用热能就越大。而液体处于稳定平衡时，分子的相互作用热能最小，因此，液体表面层中的分子都有挤进液体内部的趋势，结果液体的表面就会尽量地收缩。从力的观点来看，就是在液体表面内存在一种使其收缩的力，这种力就称为表面张力。 所谓表面张力，无论从力或是从能量的角度来解释，都是表面层内分子相互作用的不对称性所引起的。 （二） 弯曲液面的附加压强 1.附加压强：对于弯曲液面来说，由于液体表面张力的存在，在靠近液面的内外就形成一个压强差，称为附加压强。令液面内压强为p 内，液面外压强(即外界压强)为p 0，则附加压强p s 定义为 p s ＝p 内－p 0 （3.4） （1）如果液面是水平的，液内压强大于液外压强，即p 内=p 0，则p s ＝p 内－p 0=0 （2）如果液面是凸形的，液内压强大于液外压强，即p 内>p 0，则p s ＝p 内－p 0>0。 （3）如果液面是凹形的，液内压强小于液外压强，即p 内
第一章 气体、液体和溶液
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 气体的概念与相关性质 理想气体及相关定律 实际气体和van der Waals方程 液体 溶液、溶解度 稀溶液的依数性 胶体溶液
物质的三种聚集状态
水的三态变化
1.1 气体的概念与相关性质
气体的压力
分子的运动与气体的压力
1643年E. Torriceli的实验
气体的一般性质
气体的扩散 气体的压缩性 气体的热胀冷缩 气体的液化
因扩散气体的混合
1.2
1.2.1
理想气体及相关定律
理想气体的概念及理想气体状态方程
理想气体的概念：温度不太低，压力不太高的稀薄气体。 两点基本假设： (1) 分子间距离很远，相互作用力可忽略不计； (2) 分子自身的体积很小，与气体所占体积相比，可忽略不计。 显然，理想气体并不存在。但当气压趋近于零时，可无限接近理想气体。 理想气体状态方程 (The Ideal Gas Law)：
pV ＝ nRT
式中 p：压力 (压强，Pa或kPa); V：体积(dm3或cm3) n：气态物质的量 (摩尔，mol); R：摩尔气体常数，或叫普适气体恒量
The Gas Constant R
R= PV = 0.082057 L atm mol-1 K-1 nT = 8.3149 m3 Pa mol-1 K-1 = 8.3149 J mol-1 K-1
相关单位换算： 1 Pa = 1 N?m-2 1 bar = 1×105 Pa = 100 kPa 1 atm = 760 mmHg = 1.01325×105 Pa ≈ 101 kPa ≈ 0.1 MPa 1 kPa?dm3 = 1 J = 0.239 cal 1 cal = 4.184 J
溴化锂水溶液的特性 - 溴化锂机组溴化锂水溶液的特性 本文从水的性质介绍到溴化锂的物理性质，解释了为什么溴化锂机组可以有效的制冷。 水的性质 水是很容易获得的物质，它无毒、不燃烧、不爆炸、汽化潜热大、比容大。 溴化锂的物理性质 无色粒状晶体,有咸味,性质与食盐相似，无毒。 熔点高。549℃ 沸点高。1265℃ 吸水性强 性质稳定，在大气中不变质、不分解。 溴化锂水溶液的物理性质 无色液体，有咸味，无毒。 溴化锂在水中的溶解度随温度的降低而降低。 溴化锂溶液的水蒸汽分压力很小。 溴化锂溶液的密度比水大。 溴化锂溶液的密度比热较小。 溴化锂溶液的粘度较大。 溴化锂溶液的表面张力大。（不容易吸收水蒸汽，需加表面活性剂）溴化锂溶液对金属有腐蚀性。（加缓蚀剂：钼酸锂、铬酸锂）
表面活性剂 正辛醇〔CH。(CH:)3CHCZH6CHZOH〕或异辛醇〔CH:(CH:)。CH:OH〕 为提高热交换效果，常在溴化锂溶液中加入表面活性剂。常用表面活性剂是异辛醇或正辛醇。辛醇在常压下，是无色有刺激性气味的液体，在溶液中溶解度很小。试验表明，添加辛醇后，制冷量约提高10%左右。 一般机组中添加（V%）的辛醇就能达到效果。 作用机理 提高吸收器的吸收效果降低溶液表面张力，提高溶液的吸收水蒸汽的能力。 水蒸汽由膜状冷凝转变为珠状冷凝，提高了冷凝器的冷凝效果。 且使溶液沸点下降,尤其是在高浓度时影响比较显著。这对溶液发生有利。同时,辛醇对溶液还有起泡的作用,可促进发生器中溶液沸腾时气泡的逸出。添加~%(重量百分比)的辛醇已能满足要求,再提高添加量,制冷量则无明显的增加。 辛醇的性质 与溴化锂溶液基本不溶。 易挥发，有可能在真空泵抽气时随不凝气体带出机外,抽气次数越多,抽出机外的辛醇量越大,当真空泵排出的气体中无辛醇气味,或辛醇气味很小时,应进行补充. 腐蚀与防腐 溴化锂溶液对金属产生腐蚀的原因
材料缺陷对材料性能的影响 女神维纳斯因为她的“无臂”之美而广为人知，但是在日常的生产生活中，人们更追求的是无误差的完美。那么究竟缺陷能够在材料中造成什么影响呢，在此我将进行简单的概述。 材料具有多种性能，大致分为两类，一是使用性能，包括力学性能、物理性能和化学性能等；二是工艺性能，例如铸造性、可锻性、可焊性、切削加工性以及热处理性等等。在我们生产中经常用到的材料，其性能常常因为微观上小小的差异而变得迥然不同。我们就理想型的完整晶体进行对于材料缺陷对材料性能的影响的研究与探索。 晶体缺陷：在理想完整晶体中，原子按一定的次序严格地处在空间有规则的、周期性的格点上。但在实际的晶体中，由于晶体形成条件、原子的热运动及其它条件的影响，原子的排列不可能那样完整和规则，往往存在偏离了理想晶体结构的区域。这些与完整周期性点阵结构的偏离就是晶体中的缺陷，它破坏了晶体的对称性。 晶体中存在的缺陷种类很多，根据几何形状和涉及的范围常可分为点缺陷、面缺陷、线缺陷几种主要类型。 点缺陷：是指三维尺寸都很小，不超过几个原子直径的缺陷。主要有空位和间隙原子 在一般情形下，点缺陷主要影响晶体的物理性质，如比容、比热容、电阻率等 比容的定义:为了在晶体内部产生一个空位，需将该处的原子移到晶体表面上的新原子位置，这就导致晶体体积增加。 比热容的定义:由于形成点缺陷需向晶体提供附加的能量（空位生成焓），因而引起附加比热容。 电阻率:金属的电阻来源于离子对传导电子的散射。在完整晶体中，电子基本上是在均匀电场中运动，而在有缺陷的晶体中，在缺陷区点阵的周期性被破坏，电场急剧变化，因而对电子产生强烈散射，导致晶体的电阻率增大。 此外，点缺陷还影响其它物理性质：如扩散系数、内耗、介电常数等。”在碱金属的卤化物晶体中，由于杂质或过多的金属离子等点缺陷对可见光的选择性吸收，会使晶体呈现色彩。这种点缺陷便称为色心。
液体的表面性质习题 一、选择题 1接触角为锐角时，液体（） A.润湿固体 B.不润湿固体 C.完全润湿固体 D.完全不润湿固体 2两个半径不同的肥皂泡，用一细导管连通后，最终结果是（）。 A.两个肥皂泡最终一样大 B.大泡变大，小泡变小 C.大泡变小，小泡变大 D.不能判断 3两个完全相同的毛细管，插在两个不同的液体中，两个毛细管（）。 A.两管液体上升高度相同 B.两管液体上升高度不同 C.一个上升，一个下降 D.不能判断 二、填空题 1、一半径为0.2mm的毛细管,插入表面张力系数α=5.0×10-21 ?的液体中,接触角逐θ N- m =45°,则毛细管中液体将（填上升或下降），上升或下降的高度为。液体的密度ρ=1.0×10-3kg·m-3。 2、有一长4cm的金属丝从液表面层拉出，液体的表面张力系数α=8.6×10-21 ?。要把 m N- 金属丝完全拉离液面（忽略金属丝的重力），最小需要拉力为N。 3、一小孩吹了一个半径R为3cm的肥皂泡，他至少需要做功；这肥皂泡的内外压强差为。（已知：肥皂水的表面强力系数α=8.6×10-21 ?）。 m N- 三、计算题 1、把一个半径为5cm的金属细圆环从液体中拉出，圆环环绕的平面与液体表面平行。已知，刚拉出圆环时需用力28.3×10-3N。若忽略圆环的重力，该液体的表面张力系数为多少? 2、用液滴法测农药的表面张力系数时，巳知移液管管口内半径为0.35mm，滴出的318个药滴的重量为4.9×10-2N，求该农药的表面张力系数。 、 3、在20平方公里的湖面上,下了一场50mm的大雨。雨滴半径r=1.0mm，设温度不变，求雨滴落入湖内释放出的能量为多少?（雨水的表面张力系数α=7.3×10-21 ?） N- m 4、一个U形玻璃管的两竖直管的直径分别为2mm和3mm。管内的液体水完全润湿管壁。试求两管液面的高度差。（水的表面张力系数α=8.6×10-21 ?）。 N- m 5、土壤中的悬着水如图所示，上下两液面都与大气接触。已知上下液面的曲率半径分别为R A和R B(R A＜R B），水的表面张力系数为α，密度为ρ。求悬着水的高度。 匀的圆管，其半径r=2.0×10-4mm。设树液的表面张力系数 α=5.0×10-2N·m-1,接触角为450。问树根部的最小压强应为多少 时，方能使树液升到树的顶部？树液的密度ρ=1.0×103kg·m-3。 题5图
第一章 气体、液体和溶液的性质 §1-1 气体的性质 本节的重点是三个定律： 1．道尔顿分压定律（Dalton’s law of partial pressures ） 2．阿码加分体积定律（Amagat’s law of partial volumes ） 3．格拉罕姆气体扩散定律（Graham’s law of diffusion ） 一、理想气体(Ideal Gases )――讨论气体性质时非常有用的概念 1．什么样的气体称为理想气体？ 气体分子间的作用力很微弱，一般可以忽略； 气体分子本身所占的体积远小于气体的体积。 即气体分子之间作用力可以忽略，分子本身的大小可以忽略的气体，称为理想气体。 2．理想气体是一个抽象的概念，它实际上不存在，但此概念反映了实际气体在一定条件下的最一般的性质。 3．实际气体在什么情况下看作理想气体呢？ 只有在温度高和压力无限低时，实际气体才接近于理想气体。因为在此条件下，分子间距离大大增加，平均来看作用力趋向于零，分子所占的体积也可以忽略。 二、理想气体定律（The Ideal Gas Law ） 1．由来 (1) Boyle’s law （1627-1691）British physicist and chemist － The pressure-volume relationship n 、T 不变 ， V ∝ 1/ p or pV = constant (2) Charles’s law （1746-1823）French scientist 1787年发现－The temperature-volume relationship n 、p 不变 ， V ∝ T or V /T = constant (3) Avogadro’s law （1778-1823）Italian physicist Avogadro’s hypothesis :Equal volumes of gases at the same temperature and pressure contain equal numbers of molecular. Avogadro’s law The volume of a gas maintained at constant temperature and pressure is directly proportional to the number of moles of the gas. T 、p 不变 ， V ∝ n 2．理想气体方程式（The ideal-gas equation ） 由上三式得：V ∝ nT / p ，即pV ∝ nT ，引入比例常数R ，得：pV = nRT pV = nRT R---- 摩尔气体常量 在STP 下，p =101.325kPa, T =273.15K n =1.0 mol 时, V m =22.414L=22.414×10-3m 3 R =8.314 kPa ?L ?K -1?mol -1 nT pV R =K 15.2731.0mol m 1022.414Pa 1013253 3???=-1 1K mol J 314.8--??=
溶液的定义 溶液：一种或一种以上的物质溶解在另一种物质中形成的均一、稳定的混合物分散质的粒子直径＜1nm（10-9m）的分散系。分散质是分子或离子，具有透明、均匀、稳定的宏观特征。 按聚集态不同分类： 气态溶液：气体混合物，简称气体（如空气）。 液态溶液：气体或固体在液态中的溶解或液液相溶，简称溶液（如盐水）。 固态溶液：彼此呈分子分散的固体混合物，简称固溶体（如合金）。 读法：一般读作“某某（溶质）的某（溶剂）溶液”，如酒精可读作“乙醇的水溶液” 说明：如果溶剂是水，可以简称为某溶液 如“乙醇的水溶液”可以叫做乙醇溶液 如果两种液体互溶，有水则以水为溶剂，否则以质量大的为溶剂 一种或几种物质分散到另一种物质中，形成均一稳定的混合物叫做溶液编辑本段溶液的组成 1.溶质：被溶解的物质 2.溶剂：能溶解其他物质的物质 3.两种溶液互溶时，一般把量多的一种叫溶剂，量少的一种叫溶质[1]。 4.两种溶液互溶时，若其中一种是水，一般将水称为溶剂。 5.固体或气体溶于液体，通常把液体叫溶剂。 其中，水（H2O）是最常用 溶液配制 的溶剂，能溶解很多种物质。汽油、酒精、氯仿、香蕉水也是常用的溶剂，如汽油能溶解油脂，酒精能溶解碘等等。 溶质可以是固体，也可以是液体或气体；如果两种液体互相溶解，一般把量多的一种叫做溶剂，量少的一种叫做溶质。 溶质溶解在溶剂中形成溶液，物质的溶解度变化的曲线叫做溶解度曲线。溶解度曲线可以查出某物质在一定温度时的溶解度。 气体的溶解度是指这种气体在压强为101kPa和一定温度时溶解在1体积里达到饱和状态时的气体体积。 固体溶解度表示在一定的温度下，某物质在100g溶剂里达到饱和状态是所溶解的质量。多数固体的溶解度随温度的升高而增大，但也有少数固体的溶解度随温度的升高而减小。 编辑本段溶液的性质 1.均一性：溶液各处的密度、组成和性质完全一样；
晶界对合金性能的影响机理 令狐采学 晶界是固体资料中的一种面缺陷，根据晶界角度的年夜小可以分为小角晶界（θ<10°）和年夜角晶界，亚晶界均属小角度晶界，一般小于2°，多晶体中90％以上的晶界属于年夜角度晶界。根据晶界上原子匹配优劣水平可以分为重位晶界和混乱晶界。在晶界处存在一些特殊的性质：（1）晶界处点阵畸变年夜，存在晶界能。晶粒的长年夜和晶界的平直化都能减少晶界面积，从而降低晶界的总能量，这是一个自发过程。晶粒的长年夜和晶界的平直化均需通过原子的扩散来实现，因此，温度升高和保温时间的增长，均有利于这两过程的进行；（2）晶界处原子排列不规则，在常温下晶界的存在会对位错的运动起阻碍作用，致使塑性变形抗力提高，宏观表示为晶界较晶内具有较高的强度和硬度。晶粒越细，资料的强度越高，这就是细晶强化；高温下则由于晶界存在一定的粘滞性，易使相邻晶粒产生相对滑动；（3）晶界处原子偏离平衡位置，具有较高的动能，并且晶界处存在较多的缺陷如空穴、杂质原子和位错等，故晶界处原子的扩散速度比在晶内快很多；（4）在固态相变过程中，由于晶界能量较高且原子活动能力较年夜，所以新相易于在晶界处优先形核。原始晶粒越细，晶界越多，则新相形核率也相应越高；（5）由于成分偏析和内吸附现象，特别是晶界富集杂质原子的情况下，往往晶界熔点较低，故在加热过程中，因温度过高将引起晶界熔化和氧化，招致“过热”现象产生；（6）由于晶界能量较高、原子处
于不稳定状态，以及晶界富集杂质原子的缘故，与晶内相比晶界的腐化速度一般较快。这就是用腐化剂显示金相样品组织的依据，也是某些金属资料在使用中产生晶间腐化破坏的原因；（7）高温下晶界强度比晶粒内高，高温下晶界强度比晶内低，表示为高温弱化。 基于上述几点晶界的特殊性质，使很多晶资料的塑性变形、强度、断裂、脆性、疲劳和蠕变等性能与单晶资料相比存在很年夜差别，即晶界不合的特殊性质具体体现在了合金的不合性能。但合金性能与晶界特性间绝不是一一对应的关系，而是几种甚至是所有特性的共同作用而表示出来，不合成分的合金在性能上也表示出各异。 1 晶界与塑性变形 晶界对多晶体的塑性变形的影响起因于下述原因:①晶界对滑移的阻碍作用；②晶界引起多滑移；③晶界滑动；④晶界迁移；⑤晶界偏聚。 1.1晶界的阻滞效应 塑性变形主要有滑移和孪生两种方法，而滑移和孪生进行均需要借助位错的运动，因为90%以上的晶界是年夜角度晶界，结构庞杂由约几个纳米厚的原子排列紊乱的区域与原子排列较整齐的区域交替相间而成，这种晶 界自己使滑移受阻而不容 易直接传到相邻晶界，实 验上很早就观察到在变形
物理化学表面现象练习题 一、判断题： 1．只有在比表面很大时才能明显地看到表面现象，所以系统表面增大是表面张力产生的原因。 2．对大多数系统来讲，当温度升高时，表面张力下降。 3．比表面吉布斯函数是指恒温、恒压下，当组成不变时可逆地增大单位表面积时，系统所增加的吉布斯函数，表面张力则是指表面单位长度上存在的使表面张紧的力。 所以比表面吉布斯函数与表面张力是两个毫无联系的概念。 4．恒温、恒压下，凡能使系统表面吉布斯函数降低的过程都是自发过程。 5．过饱和蒸气之所以可能存在，是因新生成的微小液滴具有很低的表面吉布斯自由能。6．液体在毛细管内上升或下降决定于该液体的表面张力的大小。 7．单分子层吸附只能是化学吸附，多分子层吸附只能是物理吸附。 8．产生物理吸附的力是范德华力，作用较弱，因而吸附速度慢，不易达到平衡。 9．在吉布斯吸附等温式中，Γ为溶质的吸附量，它随溶质(表面活性物质)的加入量的增加而增加，并且当溶质达饱和时，Γ达到极大值。。 10．由于溶质在溶液的表面产生吸附，所以溶质在溶液表面的浓度大于它在溶液内部的浓度。 11．表面活性物质是指那些加入到溶液中，可以降低溶液表面张力的物质。 二、单选题： 1．下列叙述不正确的是： (A) 比表面自由能的物理意义是，在定温定压下，可逆地增加单位表面积引起系 统吉布斯自由能的增量； (B) 表面张力的物理意义是，在相表面的切面上，垂直作用于表面上任意单位长 度切线的表面紧缩力； (C) 比表面自由能与表面张力量纲相同，单位不同； (D) 比表面自由能单位为J·m－2，表面张力单位为N·m－1时，两者数值不同。 2．在液面上，某一小面积S周围表面对S有表面张力，下列叙述不正确的是： (A) 表面张力与液面垂直； (B) 表面张力与S的周边垂直； (C) 表面张力沿周边与表面相切； (D) 表面张力的合力在凸液面指向液体内部(曲面球心)，在凹液面指向液体外部。 3．同一体系，比表面自由能和表面张力都用σ表示，它们： (A) 物理意义相同，数值相同；(B) 量纲和单位完全相同； (C) 物理意义相同，单位不同；(D) 物理意义不同，单位不同。 4．一个玻璃毛细管分别插入25℃和75℃的水中，则毛细管中的水在两不同温度水中上升的高度： (A) 相同；(B) 无法确定； (C) 25℃水中高于75℃水中；(D) 75℃水中高于25℃水中。 5．纯水的表面张力是指恒温恒压下水与哪类相接触时的界面张力： (A) 饱和水蒸气；(B) 饱和了水蒸气的空气； (C) 空气；(D) 含有水蒸气的空气。 6．水的相图中s、l、g分别表示固、液、气三态，
第1章气体、溶液和胶体 练习题 一、选择题 1．用来描述气体状态的四个物理量分别是（用符号表示）（） A. n,V,p,T B. n,R,p,V C. n,V,R,T D. n,R,T,p 2．现有两溶液：A为mol·kg-1氯化钠溶液；B为mol·kg-1氯化镁溶液（） A. A比B沸点高 B. B比A凝固点高 C. A比B沸点低 D. A和B沸点和凝固点相等 3．稀溶液在蒸发过程中（） A.沸点保持不变 B.沸点不断升高直至溶液达到饱和 ' C.凝固点保持不变 D.凝固点不断升高直至溶液达到饱和 4．与纯液体的饱和蒸汽压有关的是（） A. 容器大小 B. 温度高低 C. 液体多少 D. 不确定 5．质量摩尔浓度是指在（） 溶液中含有溶质的物质的量 B. 1kg溶剂中含有溶质的物质的量 C. 溶剂中含有溶质的物质的量溶液中含有溶质的物质的量 6．在质量摩尔浓度为·kg-1的水溶液中，溶质的摩尔分数为（） B. C. D. 7．下列有关稀溶液依数性的叙述中，不正确的是（） A. 是指溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低和渗透压 > B. 稀溶液定律只适用于难挥发非电解质的稀溶液 C. 稀溶液依数性与溶液中溶质的颗粒数目有关 D. 稀溶液依数性与溶质的本性有关 8．质量摩尔浓度均为mol·kg-1的NaCl溶液，H2SO4溶液，HAc溶液，C6H1206(葡萄糖)溶液，蒸气压最高的是（） A. NaCl溶液 B. H2SO4溶液 C. HAc溶液 D. C6 H1206溶液 9．糖水的凝固点（） A.等于0℃ B. 低于0℃ C. 高于0℃ D.无法判断
10．在总压力100kPa的混合气体中，H2、He、N2、CO2的质量都是，其中分压最小的是（） A. H2 B. He C. N2 D. CO2 二、填空题 》 1.理想气体状态方程的表达式为。 2.按分散质颗粒直径大小，可将分散系分为，，。 3．·kg-1的KCl溶液，K2SO4溶液，HAc溶液，C6H1206溶液的渗透压由低到高的顺序为，凝固点由高到低的顺序。 4．稀溶液的依数性分别是、、和，其核心性质是。 5．已知水的K f为·kg·mol-1,要使乙二醇（C2H6O2）水溶液的凝固点为-10℃，需向100g水中加入g乙二醇。 6．将相同浓度的30mLKI和20mLAgNO3溶液混合制备AgI溶胶，其胶团结构为，进行电泳时，胶粒向极移动。 三、判断题 1．（）液体的蒸汽压随温度的升高而升高。 2．（）液体的正常沸点就是其蒸发和凝聚速率相等时的温度。 3．（）将100gNaCl和100gKCl溶于等量水中，所得溶液中NaCl和KCl的摩尔分数都是。4．（）b B相等的两难挥发非电解质稀溶液，溶剂相同时凝固点就相同。 5．（）“浓肥烧死苗”的现象与溶液依数性中的渗透压有关。 、 6．（）两种溶液的浓度相等时，其沸点也相等。 四、计算题 1．混合气体中含96gO2和130g N2，其总压力为120kPa，其中N2的分压是多少2．将（20℃，120KPa）氨气溶于水并稀释到250mL，求此溶液的物质的量浓度。3．某物质水溶液凝固点是℃，估算此水溶液在0℃时的渗透压。 4．取血红素溶于水配成100mL溶液，测得此溶液在20℃时的渗透压为336Pa 。
气体和溶液 【1-1】在0℃和100kPa 下，某气体的密度是1.96g·L -1。试求它在85千帕和25℃时的密度。 解：根据公式p M=ρRT 得111222 P T P T ρρ=， 所以211212 85.0 1.96273.15===1.53100298.15P T PT ρρ???g·L -1 【1-2】 在一个250 mL 容器中装入一未知气体至压力为101.3 kPa ，此气体试样的质量为0.164 g ，实验温度为25℃，求该气体的相对分子质量。 解：-1101.30.250=n 8.314n=0.0102mol 0.1640.0102=16.1g mol 298.15 ??÷?，， 【1-3】收集反应中放出的某种气体并进行分析，发现C 和H 的质量分数分别为0.80和0.20。并测得在0℃和101.3 kPa 下，500 mL 此气体质量为0.6695 g 。试求该气态化合物的最简式、相对分子质量和分子式。 解：（1）(0.80(12.01):(0.20(1.008) = 1:3.0，最简式为CH 3 （2）-1101.30.500=n 8.314n=0.0223mol 0.66950.023=30.0g mol 273.15 ??÷?，， （3）C 2H 6 【1-4】将0℃和98.0 kPa 下的2.00 mL N 2和60℃ 53.0 kPa 下的50.00 mL O 2在0℃混合于一个50.0 mL 容器中，问此混合物的总压力是多少？ 解：112298.0 2.00(N ) 3.92kPa 50.0p V p V ?=== 122153.0273(O )43.5kPa 333p T p T ?=== 3.9243.547.4kPa p =+=混合 【1-5】现有一气体，在35℃和101.3 kPa 的水面上捕集，体积为500 mL 。如果在同样条件下将它压缩成250 mL ，干燥气体的最后分压是多少？ 解：查教科书第4页表1-1，得35℃时水的饱和蒸气压为5.63 kPa ， 101.3 5.630.500=n 8.314n=0.01867mol 308.15 -??（）， P 0.250=0.018678.314P=191.3kPa 308.15 ??，
材物0802 陆寅 12 题目：晶界对材料性质的影响 摘要： 简述晶界的定义以及其来源与分类，引入晶界对材料性质的各种作用原理与原因，通过列举各种材料性质与其晶界间的关系来说明晶界对材料性质的影响，并对晶界的研究作出展望。 关键词： 晶界面缺陷晶界的分类晶界腐蚀多晶材料金属材料无机非金属材料材料 论述： 什么叫晶界 grain boundary 晶界是结构相同而取向不同晶体之间的界面。在晶界面上，原子排列从一个取向过渡到另一个取向，故晶界处原子排列处于过渡状态。 晶界的分类 晶粒与晶粒之间的接触界面叫做晶界有二种不同的分类方法，一种简单地按两个晶粒之间夹角的大小来分类。分成小角度晶界和大角度晶界。小角度晶界是相邻两个晶粒的原子排列铝合的角度很小，约2`～3`。两个晶粒间晶界由完全配合部分与失配部分组成。，界面处质点排列着一系列棱位图。当一颗晶粒绕垂直晶粒界面的轴旋转微小角度，也能形成由螺旋位错构成的扭转小角度晶界。大角度晶界在多晶体中占多数，这时晶界上质点的排列已接近无序状态。另一种分类是根据晶界两边原子排列的连贯性来划分的。当界面两侧的晶体具有非常相似的结构和类似的取向，越过界面原子面是连续的。这样的界面称为共格晶界。例如，氢氧化镁加热分解成氧化镁，Mg（OH）2--》MgO＋H2O，就形成这样的间界。这种氧化物的氧离子密堆平面通过类似堆积的氢氧化物的平面脱氢而直接得到。因此当Mg（OH）。结构内有转变为MgO结构的畴出现时，则阴离子面是连续的。然而，两种结构的晶面间距彼此不同，分别为C1和C2，(C2-C1)/C1=Q被定义为品面间距的失配度。为了保个相或二个相发生弹性应变，或通过引入位错来达到。失配度Q是弹性应变的一个量弹性应变的存在，使系统的能量增大，系统能量与cQ2成正比，C为常数。另一种类型的晶界称做半共格晶界。在这种结构中，最简单的看只有晶面间距C1比较小的一个相发生应变。弹性应变可以成引入半个原子晶面进入应变相下降，这样就生成所谓界面位错。位错的引入、使在位错线附近发生局部的晶格畸变。显然晶体的能量也增加。 晶界的特性 由于晶界上两个晶粒的质点排列取向有一定的差异，两者都力图使晶界上的质点排列符合于自己的取向。当达到平衡时，晶界上的原子就形成某种过渡的排列。显然，晶界上由于原子排列不规则而造成结构比较疏松，因而也使晶界具有一些不同于晶粒的特性。晶界上原子排列较晶粒内疏松，因而晶界易受腐蚀（热侵蚀、化学腐蚀）后，很易显露出来；由于晶界上结构疏松，在多晶体中，晶界是原子（离子）快速扩散的通道，并容易引起杂质原子（离子）偏聚，同时也使晶界处熔点低于晶粒；晶界上原子排列混乱，存在着许多空位、位错和键变形等缺陷，使之处于应力畸变状态。故能阶较高，使得晶界成为富态相变时代先成核的区域。利用晶界的一系列特性，通过控制晶界组成、结构和相态等来制造新型无机材料是材料科学工作者很感兴趣的研究领域。但是多晶体晶界尺度仅在0.lum以下，并非一般显微工能研究的。而要采用俄歇谱仪及离子探针等。由于晶界上成分复杂，因此对晶界的研究还有待深入。晶界对无机非金属材料的影响 无机非金属材料是由微细粉料烧结而成的。在烧结时，众多的的微细颗粒形成大量的结晶中心。当它们发育成晶粒并逐渐长大到相遇时就形成晶界。因而无机非金属材料是由形状不规
第四章 溶液热力学基本概念题 一、填空题 1、试写出理想稀溶液中溶质B 的化学式表示式,其中溶质B 的质量摩尔浓度以b B 表示,B μ＝ 。 2、写出化学势的两个定义式B μ＝ ＝ 。 3、已知60℃时，A(l)的蒸汽压为20.0kPa ，B(l) 的蒸汽压为40.0kPa 。则与含0.5molB(l)，99.5molA(l)的理想液态混合物成平衡的气体总压力为 kPa 。 4、某理想溶液的温度为T ，压力为 p θ,溶剂A 的摩尔分数为A x ，则组分A 的化学势表达式为：A μ＝ 。 5、在恒温恒压下，一切相变化必然是朝着化学势 的方向自发的进行。 6、在一定温度下，B A p p **>， 由纯液态物质和形成理想溶液，当气液达平衡时，气相组成B y 总是 液相组成B x 。7、在T=300K ，p=102.0kPa 的外压下，物质的量为0.03的蔗糖水溶液的渗透压为1π。物质的量为0.02的KCl 水溶液的渗透压为2π，两种相同体积的溶液，则必然存在2π 1π的关系。 二、是非题。正确地打“√”，错误的打“×”。 1、当系统在一定的T 、p 下，处于相平衡时，任一组分在各相的化学势必定相等。 （ ） 2、一定温度下，微溶气体在水中的溶解度与其平衡分压成正比。 （ ） 3、偏摩尔量和化学势是同一公式的两种不同表示方式。 （ ） 4、一定温度下，稀溶液中挥发性溶质与其蒸汽达到平衡时，气相中的分压与该组分在液相中的组成成正比。 （ ） 5、在多相系统中于一定的T ，p 下，物质有从浓度高的相自发向浓度较低的相转移的趋势。 （ ） 三、问答题 1、写出纯理想气体在温度T 及压力p 时化学势表示式并解释式中各项符号的意义。 2、下列偏导数中那些是偏摩尔量？那些是化学势？ ,,j B T p n H n ??? ???? ,,j B S p n H n ??? ???? ,,j B T V n A n ??? ???? ,,j B T V n G n ??? ???? ,,j B S V n U n ??? ???? ,,j B T p n V n ??? ???? ,,j B T p n A n ??? ???? 。 三、选择题
表面物理化学的研究对象 不均匀体系的特征；界面相（界面区）及其特点、本体相；常见的界面，两种界面的模型，表面现象主要的应用， 界面：在一个非均匀的体系中，至少存在着两个性质不同的相，两相共存边界区域称为界面 特征： 准三维的物理区域 广度无限，而厚度约为几个分子线度 体系性质连续变化 1、古根海姆模型界面是一个有一定厚度的过渡区，在体系中自成相界面相。界面相是一个既占有体积又有物质的不均匀区域 2、吉布斯模型界面是几何面而非物理面.它没有厚度不占有体积，对纯组分也没有物质存在。该模型可使界面热力学的处理简单化。 表面自由能、狭义的表面自由能、表面张力、影响表面张力的因素 表面现象的微观成因、材料理论上的最大抗拉强度 表面相的分子比本体相的分子具有额外的势能，这种势能只有当分子处在表面时才有，所以叫表面自由能, 简称表面能 狭义表面自由能定义： 保持温度、压力和组成不变，每增加单位表面积时，Gibbs自由能的增加值称为表面Gibbs 自由能，或简称表面自由能或表面能，用符号γ表示，单位为J/m2· 由于体系的能量越低越稳定，故液体表面具有自动收缩的趋势。我们也可将这种趋势看作为表面分子相互吸引的结果，此表面分子相互作用的张力与表面平行，它的大小就反映了表面自动收缩的趋势大小，我们称其为表面张力。 在两相(特别是气-液)界面上，垂直于表面的边界，指向液体方向并与表面相切的，作用于单位边界线上的力称为表面张力，用 γ 表示，单位是N· m-1。 表面张力是范德华力和氢键微观作用在宏观上的表现。为表面层分子间实际存在的张力，好像表面区是一层被拉紧的弹性膜。 影响表面张力的因素： （1）分子间相互作用力的影响 对纯液体或纯固体，表面张力决定于分子间形成化学键能的大小，一般化学键越强，表面张力越大。(离子键)> (金属键)> (极性共价键)> (非极性共价键) 两种液体间的界面张力，界于两种液体表面张力之间 （ 2）温度的影响 温度升高，表面张力下降。当达到临界温度 T c时，界面张力趋向于零。当温度升高到临界温度Tc时,气液两相密度相等界面消失，γ＝0 （3）压力的影响 a. p增加，两相间密度差减少，γ减小 b. p增加，气体在液体表面上的吸附使表面能降低（吸附放热）， 因此γ减小 c. p增加，气体在液体中的溶解度增大，表面能降低 杨-拉普拉斯公式、毛细上升、毛细常数及其计算、 压汞法测孔径原理、表面张力的测定方法及其原理（毛细管上升法、圆环法、最大气泡压力法、滴重法）
晶界是多晶体金属材料的最重要缺陷类型之一，在多晶体起着协调、低温障碍、高温促进和起裂等作用［1］，与金属材料塑性形变等特性密切相关。晶界特征与材料的制备工艺关系密切，不同的制备工艺其晶界结构不同，晶界能差别较大，对材料性能产生不同影响。化学气相沉积方法制备的纯钨组织不同于常规的粉末烧结纯钨，特殊的晶界结构必然对沉积纯钨的塑性产生影响。目前，将纯钨作为战斗部药型罩材料的应用已经成为各国研究的重点内容，关于塑性形变与显微组织的关系研究也获得相应的研究成果［2］。化学气相沉积技术是纯钨重要的制备方法，关于晶界结构对化学气相沉积纯钨的力学性能研究却相对缺少。通过研究CVD 纯钨的晶界结构特征，分析其对纯钨高应变率形变的力学性能影响，为深入研究化学气相沉积纯 钨的力学性能并扩展其应用提供实验和理论依据。 1研究内容和方法 化学气相沉积技术制备纯钨材料，其基本反应原理为： WF 6+3H 2W+6HF ， 在反应时WF 6与H 2在高温基体表面发生还原反应生成单质W ，沉积在基体表面。根据基体形状不同可以制备出不同形状的纯钨制品，特别适用于异型纯钨件的制备。通过控制沉积工艺制备了能够用于性能测试的CVD-W 材料。 将CVD-W 垂直于晶粒生长方向切割成方形试样，试样尺寸5mm ×5mm ；试样经不同型号砂纸打磨； CVD-W 的晶界结构及其对塑性形变的影响* 孙红婵，李树奎，侯岳翔，鲁旭东，郭伟 （北京理工大学材料科学与工程学院，北京100081） 摘 要：为研究化学气相沉积纯钨（CVD-W ）的沉积组织生长对晶界结构的影响，以及晶界结构对塑性形变的影响；采用 电子背散射技术观察CVD-W 的微观组织，分析晶界结构；采用Hopkinson 压杆系统进行高应变率压缩试验。结果表明： CVD-W 具有显著的<001>晶粒择优取向，晶界呈现Σ3、Σ5等低重合位置点阵的晶界结构特征，其中Σ3具有最高的出现 频率；其高应变下的屈服应力明显低于其他制备方法获得的纯钨材料。研究认为由于CVD-W 在界面上具有较多的重合位置，晶界处晶格吻合较好，畸变程度低，界面能较低，而且由于低ΣCSL 晶界特点，晶界多是由位错构成的；另外晶粒的择优取向使晶粒间在较低的应力下协调形变，因此CVD-W 在较低的应力下即可发生塑性形变。关键词：化学气相沉积纯钨；晶界结构；重合位置点阵；晶粒择优取向中图分类号：TG146 文献标识码：A 文章编号:1004-244X （2008）06-0076-03 Grain boundary microstructure of CVD -W and its effect on plastic deformation SUN Hong-chan ，LI Shu-kui ，HOU Yue-xiang ，LU Xu-dong ，GUO Wei （School of Material Science and Engineering ，Beijing Institute of Technology ，Beijing 100081，China ） Abstract ：The EBSD technology is used to determine the grain orientation microstructure of CVD -W ，as well as Hopkinson bar to carry out high strain rate compression tests ，in order to investigate the effects of deposition microstructure on the grain boundary and the grain boundary on the plastic deformation.The experimental results show that CVD -W obvious preferred orientation on <001>is confirmed by the anti -extremal graph.Besides ，the CSL grain boundaries such as ∑3，∑5and so on are occurred.Among these kinds of boundary,the ∑3boundary has the highest frequency;the yield stress of CVD -W is lower than pure tungsten by other preparation methods.It is found that the structures of grain boundary of CVD -W atoms have low level of distortion and low grain boundary energy.The grain boundaries are constructed of dislocation.In addition ，the grains of preferred orientation <001>make plastic deformation coordination occurred in lower stress.CVD -W can carry out plastic deformation in lower stress. Key words ：CVD -W ；grain boundary microstructure ；coincidence site lattice ；preferred orientation *收稿日期：2007-11-27；修回日期：2008-8-07 作者简介：孙红婵，女，博士研究生。Email ：bitsunshine@https://www.doczj.com/doc/d68460933.html, Vol．31No．6Nov.,2008 兵器材料科学与工程 ORDNANCE MATERIAL SCIENCE AND ENGINEERING 第31卷第6期2008年11月