全国卷高考化学专题突破—溶液和胶体

全国卷高考化学专题突破—溶液和胶体

‎2019年全国卷高考化学专题突破—《溶液和胶体》‎ ‎【考纲要求】 　　1．了解分散系的概念、分类 ‎2．了解胶体的概念、制备、性质、应用 ‎3．了解溶解度的概念及其影响，利用溶解度表或溶解度曲线获取相关物质溶解度信息 ‎4．理解溶液的组成和溶液中溶质质量分数、物质的量浓度等概念，并能进行相关计算 ‎【考点梳理】‎ 要点一、分散系及其分类 ‎1、分散系定义：把一种（或多种）物质分散在另一种（或多种）物质中所得到的体系，叫做分散系。前者属于被分散的物质，称作分散质；后者起容纳分散质的作用，称作分散剂。按照分散质或分散剂的状态。 要点诠释：分散系的分类 按照分散质或分散剂的聚集状态（气、固、液）来分，分散系可以有以下9种组合：‎ 分 散 质 ‎ 分 散 剂 ‎ 实　 例 ‎ 气 ‎ 气 ‎ ‎　空气 ‎ 液 ‎ 气 ‎ ‎　云、雾 ‎ 固 ‎ 气 ‎ ‎　烟、灰尘 ‎ 气 ‎ 液 ‎ ‎　泡沫 ‎ 液 ‎ 液 ‎ ‎　牛奶、酒精的水溶液 ‎ 固 ‎ 液 ‎ ‎　硫酸铜溶液、油漆 ‎ 气 ‎ 固 ‎ ‎　泡沫塑料 ‎ 液 ‎ 固 ‎ ‎　珍珠（包藏着水的碳酸钙） ‎ 固 ‎ 固 ‎ ‎　有色玻璃、合金 ‎ ‎2．溶液、胶体和浊液——三种分散系的比较 ‎ 不同的分散系，其外观、组成等不同，其根本原因是分散质粒子大小不同。现将三种分散系的比较列于下表中。‎ 分散系 溶液 胶体 浊液 分散系粒子的直径 ‎＜1 nm ‎1 nm～100 nm ‎＞100 nm 分散质粒子 分子或离子 许多小分子集合体 或单个高分子 分子集合体 或离子集合体 性质 外观 均一、透明 均一、透明 不均一、不透明 稳定性 稳定 介稳性 不稳定 能否透过滤纸 能 能 不能 能否透过半透膜 能 不能 不能 是否有丁达尔效应 无 有 无 实例 食盐水、碘酒 肥皂水、牛奶 泥水 要点诠释：‎ 当分散剂是水或其他液体时，按照分散质粒子的大小，可以把分散系分为溶液、胶体和浊液。溶液中分散质粒子小于1nm，溶液中的分散质我们也称为溶质；浊液中的分散质粒子通常大于100nm；胶体中的胶体粒子大小在1nm~100nm之间。因此，溶液和胶体的分散质都能通过滤纸，而悬浊液的分散质则不能通过滤纸。 　　这三类分散质中，溶液最稳定；浊液很不稳定，分散质在重力作用下会沉降下来；胶体在一定条件下能稳定存在，稳定性介于溶液和浊液之间，属于介稳体系。 要点二、胶体及其性质 ‎1、定义：分散质粒子大小在1nm~100nm之间的分散系称为胶体。‎ 常见的胶体：Fe(OH)3胶体、淀粉溶胶、蛋白质溶液、肥皂水、有色玻璃、牛奶、豆浆、粥、江河之水、血液等。‎ ‎2、胶体的分类：‎ ‎ 分散剂是液体——液溶胶。如Al(OH)3胶体，蛋白质胶体 ‎（1）按分散剂的状态分 分散剂是气体——气溶胶。如雾、云、烟 ‎ 分散剂是固体——固溶胶。如烟水晶、有色玻璃。‎ ‎（2）按分散质的粒子分 粒子胶体——胶粒是许多“分子”的集合体。如Fe(OH)3胶体。‎ ‎ 分子胶体——胶粒是高分子。如淀粉溶胶，蛋白质胶体等。‎ ‎3、胶体的制备和精制：‎ ‎（1）Fe(OH)3胶体的制备：向烧杯中煮沸的蒸馏水中逐滴加入5~6滴FeCl3饱和溶液，继续加热煮沸至溶液呈红褐色，就得到Fe(OH)3胶体。FeCl3+3H2OFe(OH)3 (胶体)+3HCl 使一束光线通过所得液体混合物，有丁达尔效应，证明形成了胶体。‎ ‎（2）H2SiO3胶体的制备:Na2SiO3+2HCl＝H2SiO3 (胶体)+2NaCl ‎（3）胶体的提纯与精制—渗析：利用半透膜将溶液和胶体分离的操作。‎ ‎ 渗析是利用溶质粒子能通过半透膜而胶体粒子不能通过半透膜进行溶液和胶体的分离。但渗析过程是可逆的，要达到分离目的应反复进行渗析或在流水中进行渗析。‎ ‎4、胶体的性质及其应用 性质 ‎（或操作）‎ 定义 解释 应用 丁达尔现象 光束通过胶体时，形成光亮的“通路”的现象 胶体分散质的粒子使光波发生散射 区别溶液和胶体 电泳现象 在外加电场的作用下，胶体粒子在分散剂里向电极（阴极或阳极）做定向移动的现象 胶体粒子具有相对较大的表面积，能吸附离子而带电荷。有些胶体粒子为中性分子，如淀粉溶液，无电泳现象 冶金厂、水泥厂、硫酸厂等常用高压电对气体作用，除去烟尘；分离蛋白质、氨基酸；血清电泳用于诊断疾病；电泳电镀 聚沉 中和胶体粒子所带的电荷，使胶体粒子聚集长大，形成颗粒较大的沉淀从分散剂里析出的过程 制豆腐；明矾净水；不同血型的人不能相互输血；工业制皂的盐析；江河入海口三角洲的形成原理；土壤的保肥作用 胶体粒子带电，加电解质或带相反电荷的胶体中和了胶体粒子所带的电荷，从而使分散质聚集成较大的微粒，在重力作用下沉淀析出 渗析 用半透膜将胶体分散质与溶液中的溶质分离开的过程 胶体粒子不能透过半透膜，而分子、离子可以透过半透膜 精制胶体、血液透析 要点诠释：‎ ‎（1）胶体粒子带电规律 不同胶体粒子吸附不同电荷，所带电性也有所不同。同种胶体粒子的电性相同，在通常情况下，它们之间的相互排斥阻碍了胶体粒子变大，使它们不易聚集。这是胶体具有介稳性的主要原因。‎ ‎①金属氧化物、金属氢氧化物胶粒吸附阳离子而带正电荷，如Al(OH)3、Fe(OH)3胶体； 　　②非金属氧化物、金属硫化物、硅酸及土壤，如H2SiO3、As2S3胶体吸附阴离子而带有负电荷； 　　③淀粉胶粒不带电。‎ ‎（2）使胶体聚沉的方法 　　①加入可溶性电解质 　　加入的电解质在分散剂中电离，产生与胶体颗粒带有相反电荷的离子，中和了胶粒所带的电荷，消除了胶体粒子之间的相互斥力，从而凝聚成大的颗粒而沉淀。如江河入海口的三角洲就是江河水中的胶体粒子遇到海水，胶体粒子所带电荷被海水中的电解质中和而聚沉下来，日积月累逐渐形成的。 　　②加入与原胶体粒子带有相反电荷的另一种胶体 　　原因和①相同。不同墨水中的胶体粒子所带电荷不同，如果混用容易沉淀变质；‎ 方法①和②都是中和胶体粒子的电性，破坏了胶体的介稳性而使胶体粒子转变为悬浮粒子而发生聚沉，这在实际中也得到应用，如用石膏使豆浆变成豆腐，用明矾净水等。 　　有时候则需要避免胶体发生聚沉，如不同墨水中的胶体粒子所带电荷不同，混用容易形成沉淀，所以墨水不能混用。 　　③加热 　　加热可以加快胶体粒子的运动速率，增大胶体粒子的碰撞机会而使胶体发生凝聚。 　　④久置 　　在放置过程中，胶体粒子由于相互碰撞而逐渐凝聚。 　　如果聚沉后的胶体粒子和分散剂凝聚在一起，成为不流动的冻状物，这就是凝胶。 要点三、关于溶液的几个重要概念 ‎1．质量分数和物质的量浓度 ‎（1）质量分数：‎ ‎ （2）物质的量浓度：单位体积溶液里所含溶质B的物质的量。‎ ‎2．溶解度概念 ‎ ‎(1)固体溶解度（S）指的是在一定条件下，100克溶剂中溶解某溶质达到饱和状态时所溶解溶质的质量叫做该条件下该溶质在该溶剂中的溶解度。‎ 单位：克（g）‎ ‎(2)气体的溶解度是指在一定温度下，某气体（压强为1标准大气压）在1体积溶剂里达到饱和状态时所溶解的体积数。例如：0℃、1大气压下，氧气的溶解度为0.049，表示该条件下1体积水中最多能溶解0.049体积的氧气。气体的溶解度是没有单位的。（0℃时，NH3的溶解度是1176；20℃时为702）‎ ‎3．溶解度曲线 ‎ 物质溶解度的大小主要决定于溶质和溶剂的性质（内因），外界条件如温度、压强对物质的溶解度也有一定的影响（外因）。‎ ‎（1）温度对固体物质溶解度的影响：‎ 大部分固体物质的溶解度随着温度的升高而增大；少数物质（如食盐）的溶解度受温度的影响很小；还有极少数物质（如熟石灰）的溶解度随温度的升高而减小。‎ ‎（2）温度、压强对气体溶解度的影响： ‎ 气体的溶解度一般随着温度的升高而减小 ‎ ‎（如氨水受热逸出氨气）； ‎ 当温度不变时，随着压强的增大，气体的溶解度增大； ‎ 随着压强的降低，气体溶解度减小。 ‎ ‎（如打开汽水瓶盖即冒气泡。） （3）溶解度（S）、质量分数(w)、物质的量浓度(c)之间的关系：‎ ‎（4）关于溶解度的计算（必为饱和溶液）：‎ ‎ 【典型例题】 类型一：分散系的概念及分类 例1、下列分散系属于胶体的是(　　) 　　A．碘酒　　　 　B．食盐水　　　　 　C．牛奶　　 　　D．淀粉溶液 【思路点拨】根据分散系中分散质微粒直径的大小进行分类。 【答案】CD ‎【解析】牛奶、淀粉溶液中分散质粒子直径大小在1~100nm之间，属于胶体；碘酒、食盐水中分散质粒子直径小于1nm，属于溶液。 【总结升华】分散系分为溶液、胶体和浊液三类，溶液中分散质粒子直径小于1nm，胶体中分散质粒子直径大小在1~100nm之间，浊液中分散质粒子直径大于100nm。对分散系进行分类要抓住分散质粒子直径大小来区分。‎ 举一反三：‎ ‎【变式1】胶体的最本质的特征是(　　) 　　A．丁达尔效应　　　　　　　　　 B．可以通过滤纸 　　C．布朗运动　　　　　　　　　　 D．分散质颗粒的直径在1nm～100nm之间。 【答案】D 【变式2】浊液中分散质粒子的直径______（填“＞”或“＜”）100nm，溶液中分散质粒子的直径______（填“＞”或“＜”）1nm，而胶体颗粒的直径介于______之间。这个尺寸与现代材料科学中______的直径大致相当，从而使胶体的研究更具有现实意义。‎ ‎【答案】＞；＜；1nm～100nm；纳米粒子 【变式3】下列有关分散系的说法中正确的是(　　)‎ ‎ 　　A．悬浊液的分散质可用过滤的方法从分散剂中分离出来 　　B．任何物质在水中溶解时都有一定的溶解度 　　C．同一种溶质的饱和溶液要比不饱和溶液的浓度大一些 　　D．分散质粒子大小为几纳米到几十纳米的分散系是胶体 【答案】AD 【解析】悬浊液可用过滤法分离分散质，A正确；有些物质（如酒精）能与水以任意比互溶，不存在溶解度的限定，B错误；相同温度下，同种溶质的饱和溶液比不饱和溶液浓度大，不同温度下则不一定，如Ca(OH)2溶液中溶质Ca(OH)2的溶解度随温度升高而减小，不指明温度，浓度大小不定，C错误；D正确。‎ 类型二：胶体的概念及性质 例2、“纳米材料”是粒子直径为1~100nm的材料，纳米碳就是其中的一种，若将纳米碳均匀分散到蒸馏水中，所形成的物质(　　) 　　A．是溶液　　　　　　　　　　　　　 B．能产生丁达尔效应 　　C．不能透过滤纸　　　　　　　　　　 D．静置后会析出黑色沉淀 【思路点拨】从胶体的概念及其性质角度分析。‎ ‎【答案】B 【解析】纳米材料粒子的大小在胶体粒子的大小范围内，因此纳米碳均匀分散到蒸馏水中，形成的分散系是胶体，能产生丁达尔效应，并且具有介稳性。 【总结升华】胶体粒子直径的大小在1~100nm之间，能够透过滤纸，胶体能产生丁达尔现象，在一定条件下能稳定存在，比较不容易析出沉淀。‎ 举一反三：‎ ‎【变式1】一般情况下胶体稳定，胶体粒子不易聚集，主要原因是(　　)‎ A．胶体有丁达尔现象 B．胶体有布朗运动 C．胶体粒子因吸附带电荷离子而带电，带同种电荷的粒子间相互排斥 D．胶体粒子直径在1～100 nm之间，粒子小，不受重力作用 ‎【答案】C ‎【解析】由于胶体中同一种胶粒带有相同的电荷，胶体的粒子间相互排斥，因而在一般情况下胶体粒子不容易凝聚，而是比较稳定的分散系，故可长时间保存。‎ ‎【变式2】某种胶体在电泳时，它的粒子向阴极移动。在此胶体中分别加入下列物质：①蔗糖溶液　②硫酸镁溶液　③硅酸胶体　④氢氧化铁胶体，不会发生凝聚的是(　　)‎ A．①③ B．①④‎ C．②③ D．③④‎ ‎【答案】B ‎【解析】粒子向阴极移动，说明该胶体粒子带正电荷，该胶体遇到电解质溶液或胶体粒子带负电荷的胶体时，就会发生凝聚。①不是电解质溶液，④胶体粒子带正电荷，故选B。‎ ‎【变式3】下列现象或应用不能用胶体知识解释的是(　　)‎ A．肾功能衰竭等疾病引起的血液中毒，可利用血液透析进行治疗 B．牛油与NaOH溶液共煮，向反应后所得的溶液中加入食盐析出固体 C．氯化铝溶液中加入小苏打溶液会产生白色沉淀和气体 D．水泥冶金厂常用高压电除去工厂烟尘，减少对空气污染 ‎【答案】C ‎【解析】本题取材于生活实际，考查学生运用知识的能力。人体的血液为血红蛋白胶体，血液透析即为胶体的渗析；牛油与NaOH溶液共煮发生皂化反应，加入食盐便发生聚沉；C项是两种离子的双水解反应；D项运用的是胶体的电泳。‎ 类型三：溶解度的概念及计算 例3、20℃时，把4克氯化钠固体放入11克水中，恰好形成饱和溶液。求20℃时，氯化钠的溶解度?‎ ‎【思路点拨】一定温度下某固体的溶解度等于其饱和溶液中的溶质质量与溶液质量之比。‎ ‎【答案】36.4g ‎【解析】设：20℃时氯化钠的溶解度为x ‎　 溶质 溶剂 溶液 ‎ 4g 11g 15g ‎ x 100g （x+100）g ‎ 解得x=36.4g 答：20℃时氯化钠的溶解度为36.4克 ‎【总结升华】本题考查固体溶解度的概念 举一反三：‎ ‎【变式1】现有500g20℃的A物质溶液，若保持温度不变，蒸发掉20g水后，有5gA 析出，若再蒸发掉20g水后，又有7gA 析出，则在20℃时A物质的溶解度是________。‎ ‎【答案】35g ‎【解析】20℃时500g A溶液（500－25）gA溶液（饱和）（500－25－27）g A溶液（饱和）‎ ‎∴ 20℃时A饱和溶液中 溶质 溶剂 ‎ ‎ S 100g ‎ ‎ 7 20g ‎∴ S=35g ‎【变式2】40℃时等质量的两份饱和石灰水，一份冷却至10℃，另一份加少量CaO并保持温度仍为40℃。这两种情况都不改变的是(　　)‎ A．Ca(OH)2的溶解度 B．溶液的质量 C．溶液的质量分数 D．溶液中Ca2+数目 ‎【答案】C ‎【解析】氢氧化钙溶解度随温度降低而升高，溶液变成不饱和，但溶质的质量分数不变。‎ ‎【变式3】一定温度下浓度为a%的硝酸钾溶液，将其等分为两份，一份等温蒸发掉10克水，得到0.5克晶体；另一份等温蒸发掉12.5克水，析出1.5克晶体。该温度下硝酸钾的溶解度为(　　)‎ A．60克 B．50克 C．40克 D．30克 ‎【答案】C ‎【变式4】向一定温度下足量的饱和硫酸铜溶液中加入w g硫酸铜粉末，搅拌后静置，下列说法正确的是(　　)‎ ‎ A．硫酸铜不溶解，其浓度不变 ‎ B．硫酸铜可溶解，并达到溶解平衡，其质量不变 ‎ C．溶液的浓度不变 ‎ D．溶液的质量不变 ‎ E．溶液的质量减少 ‎ F．硫酸铜变为CuSO4·5H2O，其质量为w×250／160 g ‎ G．硫酸铜变为CuSO4·5H2O，其质量大于w×250／160 g ‎【答案】CEG ‎【解析】向一定温度下，足量的饱和硫酸铜溶液中加入w g硫酸铜粉末，会有胆矾晶体析出，原溶液水少了，会继续析出晶体，直至剩下的恰好是饱和溶液，晶体在溶液中建立一个动态的溶解结晶平衡。所以饱和溶液的浓度不变，其总质量减少，析出晶体的质量大于250 w／160 g。‎ 类型四：物质的量浓度与溶质质量分数、溶解度的换算 例4、V mL密度为g·mL―1的某溶液中，含有相对分子质量为M的溶质m g，该溶液中溶质的质量分数为w%，物质的量浓度为c mol·L―1，那么下列关系式正确的是(　　)‎ A． B． C． D．‎ ‎【思路点拨】先求出溶质的物质的量m/M，再除以体积求出溶质的物质的量浓度。‎ ‎【答案】D ‎【解析】A项，m=V·w%；B项，；‎ C项，；D项，。‎ ‎【总结升华】注意物质的量浓度的表达式中体积的单位是“L”。‎ 举一反三：‎ ‎【变式1】标准状况下V L氨气溶解在1 L水中(水的密度近似为1 g/mL)，所得溶液的密度为ρ g/mL，质量分数为w，物质的量浓度为c mol/L，则下列关系中不正确的是(　　)‎ A．ρ＝　　　　　　B．w＝ C．w＝ D．c＝ ‎【答案】A ‎【解析】在该溶液中溶质的物质的量为 mol，其质量为g；溶剂的质量为1000 g；故溶液的总质量为 g，因此溶液的体积为L。所以溶液的物质的量浓度为c＝ mol·L－1，质量分数为。‎ 又因为c＝，整理得w＝，故A符合题意。‎ ‎【变式2】37%的盐酸，密度为1.19g/cm3，求其物质的量浓度？ ‎ ‎【答案】盐酸的物质的量浓度是12.06mol/L ‎【解析】‎ ‎【变式3】将标准状况下的a L HCl(g)溶于1000 g水中，得到的盐酸密度为b g·cm－3，则该盐酸的物质的量浓度是(　　)‎ A.mol·L－1 B.mol·L－1‎ C.mol·L－1 D.mol·L－1‎ ‎【答案】D ‎【解析】要求溶液的浓度需知溶液的体积和溶质的物质的量。‎ ‎【变式4】在一定温度下，已知有关某饱和溶液的一些数据：①溶液的质量②溶剂的质量③溶液的体积④溶质的摩尔质量⑤溶解度⑥溶液的密度。利用下列各组数据计算该饱和溶液的物质的量浓度，不能算出的一组是(　　)‎ A．④⑤⑥ B．①②③④ ‎ C．①④⑥ D．①③④⑤‎ ‎【答案】C