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一定质量的水在三态变化中,分子之间间隙的变化与体积关系

凝固成冰,分子间间隙变小,为什么体积变大.....知识不丰富求解

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2018-01-09

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    水结冰体积变大的原因:(1)液态水中水分子排布不规则,凝固后,排布变规则了,由于氢键的作用,水分子间形成四面体结构,使得水分子间的空隙变大,所以水变冰后体积增大。含氢键的无机物质主要有水、氨和氟化氢,他们在凝固时都变成空间多面体(水、氨为四面体,氟化氢为空间双链结构),所以他们都会冷胀。
    有机化学中大部分含氧衍生物都可能有氢键,但是基于碳架的影响,其氢键形成情况会非常复杂。(2)水凝固成冰,它的分子的平均动能会减小,但它本身为了阻碍这种变化,它的分子势能要增加,所以它的体积会增加。
  另外除了在0~4摄氏度是这样的,其它的温度,应遵循常理。温度变低,溶于水的气体的溶解度随温度的下降而变低,于是气体溢出,但在温度下降过程中,被结成的冰挡在里面,于是体积增大了(气体体积比液体大,这个大家都知道吧?!) (3由于水分子是极性很强的分子,能通过氢键结合成缔合分子(多个水分子组合在一起)。
    液态水,除含有简单的水分子(H2O)外,同时还含有缔合分子,最典型的两种是(H2O)2和(H2O)3,前者称为双分子缔合水分子。物质的密度由物质内分子的平均间距决定。当温度在0℃水未结冰时,大多数水分子是以(H2O)3的缔合分子存在,当温度升高到3。
  98℃(101kPa)时水分子多以双分子缔合水分子的形式存在(在水温由0℃升至4℃的过程中,由缔合水分子氢键断裂引起水密度增大的作用,比由分子热运动速度加快引起水密度减小的作用更大,所以在这个过程中,水的密度随温度的增高而加大。
    ),分子占据空间相对减小,此时水的密度最大。如果温度再继续升高在3。98℃以上,一般物质热胀冷缩的规律即占主导地位了。水温降到0℃时,水结成冰,水结冰时几乎全部分子缔合在一起成为一个巨大的缔合分子,在冰中水分子的排布是每一个氧原子有四个氢原子为近邻(两个共价键,两个氢键),这样一种排布导致成一种敞开结构,也就是说冰的结构中有较大的空隙,所以冰的密度反比同温度的水小。
    ) (4)冰具有四面体的晶体结构。这个四面体是通过氢键形成的,是一个敞开式的松弛结构,因为五个水分子不能把全部四面体的体积占完,在冰中氢键把这些四面体联系起来,成为一个整体。
  这种通过氢键形成的定向有序排列,空间利用率较小,约占34%、因此冰的密度较小。水溶解时拆散了大量的氢键,使整体化为四面体集团和零星的较小的“水分子集团”(即由氢键缔合形成的一些缔合分子),故冰水已经不象冰那样完全是有序排列了,而是有一定程度的无序排列,即水分子间的距离不象冰中那样固定,水分子可以由一个四面体的微晶进入另一微晶中去。
    这样分子间的空隙减少,密度就增大了。

2018-01-09

127 0
    分子在遇冷时,间隙会缩小那么水在冷冻成冰时体积应会变小可根据质量比体积等于密度的等式是相反的为什么拜托大家啦!你混淆了一个概念,分子间隙在温度降低市间隙会缩小是指在同一状态下,即都是气态或都是固态。
  你把水的液态和固态放在一起比它们因为温度引起的体积变化是错误的。  另外,还有一个常识你应该知道,水在结成冰即由液态变成固态时体积会增大,这是唯一一种由液态变成固态体积增大的物质。
  有一点需要商榷:“水在结成冰即由液态变成固态时体积会增大,这是唯一一种由液态变成固态体积增大的物质。 ”太武断了。水不是唯一的物质,例如还有铸铁也有这种特性。  其他还有,请查查。
  水不一样,它有氢键。氨气(氮化氢),氟化氢在的凝固点都很低,至少零下100度,也是因为这个原因,它们不能形成氢键。水结成冰后体积变大与物质的什么有关水结成冰后体积变大与物质的密度有关系。水变成冰为凝固;冰转 化为水为熔化。
  这是一种物质两种状态之间的转化。  通常所见的物质有三态:气态、液态、固态。另外,物质还有“等离子态”、“超临界态”、“超固态”以及“中子态”。基本物质状态:1、固态:严格地说,物理上的固态应当指“结晶态”,也就是各种各样晶体所具有的状态。
  物质在固态时的突出特征是有一定的体积和几何形状,在不同方向上物理性质可以不同(称为“各向异性”);有一定的熔点,就是熔化时温度不变。  2、液态:液体有流动性,把它放在不同形状的容器中它就有不同形状。
  此外与固体不同,液体还有“各向同性”特点(不同方向上物理性质相同),这是因为,物体由固态变成液态的时候,由于温度的升高使得分子或原子运动剧烈,而不可能再 保持原来的固定位置,于是就产生了流动。
  但这时分子或原子间的吸引力还比较大,使它们不会分散远离,于是液体仍有一定的体积。  3、气态:液体加热会变成气态。这时分子或原子运动更剧烈,“类晶区”也不存在了。由于分子或原子间的距离增大,它们之间的引力可以忽略,因此气态时主要表现为分子或原子各自的无规则运动。
  三种物质状态转化:1、固液之间的转化:固体转化为液体:熔化;液体转化为固体:凝固;2、固气之间的转化:固体转化为气体:升华;气体转化为固体:凝华;3、液气之间的转化:液体转化为气体:汽化;气体转化为液体:液化。
    1。固态和液态的物质能保持一定的体积,是因为分子之间只存在引力。2。物质都是由分子组成的。3。在水汽化的过程中,水分子之间的距离变大了。4。分子是化学变化中的最小微粒。
  判断正误,一定要写理由 。。 老师还没讲到这个地方,没理由我无法理解呀。。。1。错 分子之间还有斥力2。  对 (这个只在中学理解范围内吧 因为是书中原话 不过事实并不是这样)3。
  对 水由液体转化为气体,总能量不变,所以体积变大,而分子总数不变,所以分子之间的距离变大4。错 原子是化学变化的最小微粒水结冰后为什么体积会膨胀 这是水特有的反常膨胀特性造成的,可用有关化学知识来解释。
      一般情况下,物体遵守热胀冷缩,也就是对于同一物体“固体的密度应比液体大”  可是水却相反,其成因涉及到化学知识。  在一般情况下,当物体的温度升高时,物体的体积膨胀、密度减小,也就是通常所讲的“热胀冷缩”现象。
  然而水在由0℃温度升高时,出现了一种特殊的现象。  人们通过实验得到了ρ-t曲线,即水的密度随温度变化的曲线。在温度由0℃上升到4℃的过程中,水的密度逐渐加大;温度由4℃继续上升的过程中,水的密度逐渐减小;水在4℃时的密度最大。
  水在0℃至4℃的范围内,呈现出“冷胀热缩”的现象,称为反常膨胀。水的反常膨胀现象可以用氢键、缔合水分子理论予以解释。    物质的密度由物质内分子的平均间距决定。对于水来说,由于水中存在大量单个水分子,也存在多个水分子组合在一起的缔合水分子,而水分子缔合后形成的缔合水分子的分子平均间距变大,所以水的密度由水中缔合水分子的数量、缔合的单个水分子个数决定。
  具体地说,水的密度由水分子的缔合作用、水分子的热运动两个因素决定。  当温度升高时,水分子的热运动加快、缔合作用减弱;当温度降低时,水分子的热运动减慢、缔合作用加强。综合考虑两个因素的影响,便可得知水的密度变化规律。
    在水中,常温下有大约50%的单个水分子组合为缔合水分子,其中双分子缔合水分子最稳定。  多个水分子组合时,除了呈六角形外(如雪花、窗花),还可能形成立体形点阵结构(属六方晶系)。  每一个水分子都通过氢键,与周围四个水分子组合在一起。
  边缘的四个水分子也按照同样的规律再与其他的水分子组合,形成一个多分子的缔合水分子。由图可知,缔合水分子中,每一个氧原子周围都有——4个氢原子,其中两个氢原子较近一些,与氧原子之间是共价键,组成水分子;另外两个氢原子属于其他水分子,靠氢键与这个水分子组合在一起。
    可以看出,这种多个分子组合成的缔合水分子中的水分于排列得比较松散,分子的间距比较大。由于氢键具有一定的方向性,因此在单个水分子组合为缔合水分子后,水的结构发生了变化。一是缔合水分子中的各单个分子排列有序,二是各分子间的距离变大。
    在液态水变成固态水时,即水凝固成冰、雪、霜时,呈现出缔合水分子的形状。  此时,水分子的排列比较“松散”,雪、冰的密度比较小。  将冰熔化成水,缔合水分子中的一些氢键断裂,冰的晶体消失。
  0℃的水与0℃的冰相比,缔合水分子中的单个水分子数目减少,分子的间距变小、空隙减少,所以0℃的水比0℃的冰密度大。用伦琴射线照射0℃的水,发现只有15%的氢键断裂,水中仍然存在有约85%的微小冰晶体(即大的缔合水分子)。
    若继续加热0℃的水,随着水温度的升高,大的缔合水分子逐渐瓦解,变为三分子缔合水分子、双分子缔合水分子或单个水分子。这些小的缔合水分子或单个水分子,受氢键的影响较小,可以任意排列和运动,不必形成“镂空”结构,而且单个水分子还可以“嵌入”大的缔合水分子中间。
  在水温升高的过程中,一方面,缔合数小的缔合水分子、单个水分子在水中的比例逐渐加大,水分子的堆集程度(或密集程度)逐渐加大,水的密度也随之加大。  另一方面在这个过程中,随着温度的升高,水分子的运动速度加快,使得分子的平均距离加大,密度减小。
  考虑水密度随温度变化的规律时,应当综合考虑两种因素的影响。在水温由0℃升至4℃的过程中,由缔合水分子氢键断裂引起水密度增大的作用,比由分子热运动速度加快引起水密度减小的作用更大,所以在这个过程中,水的密度随温度的增高而加大,为反常膨胀。
      水温超过4℃时,同样应当考虑缔合水分子中的氢键断裂、水分子运动速度加快这两个因素,综合分析它们对水密度的影响。由于在水温比较高的时候,水中缔合数大的缔合水分子数目比较小,氢键断裂所造成水密度增加的影响较小,水密度的变化主要受分子热运动速度加快的影响,所以在水温由4℃继续升高的过程中,水的密度随温度升高而减小,即呈现热胀冷缩现象。
      在4℃时,水中双分子缔合水分子的比例最大,水分子的间距最小,水的密度最大,水的体积最小。水是怎样进行三态变化的?水的三态变化关系是什么?请举例来说明。另外,沙子和粘稠物算是什么状态?冰、水、水蒸气,就是水的三态。
  水的三种形态,有着循环变化的关系。当水蒸发后会变成气态的水蒸气。  如果把水加热至摄氏一百度,水便会沸腾,迅速变成水蒸气了。水蒸气遇冷,又会凝结成小水滴。如果把水冷却至摄氏零度的低温下,水便会凝结成固态的冰块。
  冰块受了热,又会融化为液态的水了。其实,水三态是随处可见的,而且水的三态在大自然中经常以不同的形态出现,如冰箱里的冰是水的固态、山间的瀑步是水的液态、山间的雾或是火炉上加热成的蒸气,是水的液态,沙子是固态。
    粘稠物则需要分出里面不同的物质。就象脏水,整体来说它是液态,但脏水中的土与沙粒仍然属于固态的物体。一个大气压下,零摄氏度以下的时候水会凝结成冰100摄氏度时候,水分子扩散加剧,分子间作用力(热运动)变大,变成水蒸气。
  

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