关于溶液的一系列问题（化学高手优先考虑进入）

1. 用微观的角度解释溶质是如何存在于溶液中
当溶质溶解于溶液中,溶质的分子或离子就会与于溶质母体分离,进入溶液,而被溶液分子包围.溶质与母体分离需要吸收能量,而进入溶液里面又可以释放能量,如果释放的能量大于吸收的能量,那么溶解过程就有了一个原动力.
溶质从母体转移到溶液的过程中,所谓的吸收和释放能量,其实就是溶质分子（离子）和其他分子（离子）相互作用的体现.例如食盐溶于水,Na离子要先和Cl离子分离（吸收能量）,再和水的O原子靠近（是“靠近”不是“结合”）,释放能量.而Cl离子要先脱离Na离子,再和水的H原子靠近.这是“极性溶质”溶解于“极性溶液”的典型例子.对于“非极性溶质”溶解于“非极性溶液”,它们的相互作用力的范德华力.这就是“相似者相溶”的根本道理.
如果你不满足于中学的理论范围,并且具有刨根问底的习惯的话,那么刚才所说的“释放能量大于吸收能量 = 溶解的原动力”其实是不太全面的.因为它无法解释油和水的微量相容.这就是为什么只说“相似者相溶”,而不说“不相似者不溶”.其实溶解还有另一个原动力,就是“熵”的增加.熵(entropy)是用来衡量分子/离子的无秩序状态.溶质从母体中分离,进入溶液,它的自由度增加了,变得更加无秩序,所以熵增加了.熵的增加,和能量释放一样,都是化学现象产生的原动力.
所以说,食盐溶于水,能量释放了,熵增加了,有很大的溶解原动力,所以溶解度很大.油微溶于水,要吸收能量,但是熵也增加了,两者相衡,只有很小的原动力,所以溶解度很小.
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2. 通过以上结论解释在溶液中发生化学反应较快的原因
其实在溶液里化学反应较快的根本原因是因为反应面积增大.如果丢一块食盐到硝酸银溶液中,能反应的地方只有食盐的表面.如果是倒入食盐溶液的话,一旦跟硝酸银溶液混合,无数个Cl离子就可以跟无数个Ag离子同时反应,反应几乎可以在瞬间中完成.
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3. 解释某些化学反应只能在溶液中发生的原因（如金属与酸的反应、酸碱、盐的部分反应）
这跟第二问是同一个道理.在溶液中的反应只是较快而已.你用HCl气体去“熏”一块铁,一样能够反应.但是在一秒钟,又有多少个气体HCl分子可以跟铁接触呢?总比不上在溶液里的多吧?反应够快,你就觉得它们好像反应了.反应很慢,你看不出什么变化,就觉得好像没反应.
记住,物质之间能否反应,是根据它们的化学性质而定的,并不是物理性质（比如物质的固液气态）.对于一些需要高温的反应（比如燃烧）,高温只是让它们“有能力反应”,愿不愿意反不反应还是要看它们的化学组成.
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4. 铁在干燥的环境里不容易生锈,但是在潮湿、氧气充足的环境里会发生缓慢氧化,我猜想这与水的弱电解性有关,请问是否正确?
不正确.生锈是铁（或其他金属）跟水和氧气的同时反应,水和氧气都必须同时存在.
铁是金属,电子都处于游离状态：
Fe --> Fe(2+) + 2 e(-)
一般的水都会溶入少量的氧气,如果这时候碰到游离电子,就可反应：
4 e(-) + O2 + 2 H2O --> 4 OH(-)
氢氧根和铁离子反应,
Fe(2+) + 2 OH(-) --> Fe(OH)2
进一步和氧气反应,
4 Fe(OH)2 + O2 --> 2 Fe2O3 + 4 H2O
最后的生成物氧化铁Fe2O3,就是我们所说的锈.
关于水的弱电解性,是指小规模的 H2O --> H(+) + OH(-) 反应.但是在以上的反应中,并不需要这个反应的帮忙.就连OH(-)的生成,也是在电子的帮助下完成的.所以水本身是否电解,跟铁的生锈无关.