Question

化学竞赛求解!

苯与甲苯、硫酸与水、乙酸与苯
以上溶解过程中体积增大的是?
为什么?

Answer 1

选  乙酸与苯。

2种互不反应的液体混合后总体积的改变不但与组成物质的分子大小有关，还与分子之间的作用力有关。

1. 当构成2种物质的分子大小相当，2种物质分子之间的作用力与构成物质本身的分子之间作用力相比较小时，2种液体混合后总体积不变。如：水与硫酸混合。

2. 当构成2种物质的分子大小相差比较大，且构成2种物质的分子之间形成氢键，这时2种液体混合后总体积减小，如：水与乙醇。

3. 乙酸与其他液体混合后总体积增大，是因为乙酸分子之间由氢键缔合，形成特殊的二聚体结构。而氢键的形成只能在极性环境下，当乙酸与苯、CS2、环己烷等非极性溶剂混合后，处于非极性环境，此时乙酸分子之间的氢键被破坏，二聚体散开，乙酸分子之间的间隙增大，导致乙酸体积变大，所以2种液体混合后总体积增大。若用极性溶剂二氯甲烷与乙酸混合，根据相似相容原理，乙酸和二氯甲烷互溶，乙酸分子之间的氢键断裂，乙酸二聚体也被分离，分子间间距增大，混合后总体积也增大。也就是说乙酸无论与极性溶剂还是非极性溶剂混合，混合后总体积都有不同程度的增大。

至于温度对溶液体积的影响，应当被排除。

即 混合后恢复到初始温度，再比较体积变化。

参考资料：张月梅,郑长龙.  关于2种液体混合后增容的实验探究——以乙酸和苯混合为例[J]. 化学教育 2007年07期

Answer 2

楼主你好，我认为是乙酸与苯互溶时体积增大，解释如下：对于溶解过程中发生溶剂化效应的，例如形成氢键，那么体积相比于混合前总体积是会缩小的，水和乙醇就是如此；这个问题中的硫酸与水也可以这样判断，同时，相似相容原理也可以用上，苯与甲苯都是(基本)属于非极性类，两者之间比较容易接近，从而能像插缝一样，所以体积应该会缩小；乙酸与苯就不同了，乙酸是强极性物质，液体状态下以二聚体形式存在且由强极性支配分子间作用力，一旦加入苯分子后，这种极性维持的状态被破坏，或者说分子间排斥力增大，间距也相对增大，所以体积会增大。
楼主觉得哪里不妥的可以追问~

Answer 3

我觉得，原则上，溶解过程放热体积变小。溶解过程吸热体积变大。

Answer 4

硫酸与水 溶解放热，体积增大 剩下两个不反应