碳酸钠溶液中：c(OH-)+C(H+)=C(HCO3-)+2C(H2CO3)对吗?
　　记住,高中化学此类问题一共就涉及到俩守恒：　　其一,物料守恒：　　0.5*c(Na+)=c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3) 【1】　　其二,电位守恒　　c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2*c(CO32-)+c(HCO3-) 【2】其他的各种辅导书上所谓“守恒”,都源自于这两个守恒的线性组合,没必要记.现在回到你的问题,你的守恒式中没有Na+,因此将 c(Na+) 一项消掉即可.【2】-2*【1】得c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2*c(H2CO3)因此原命题是错的
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一定温度下，水溶液中H+和OH-的浓度变化曲线如图，下列说法正确的是A．升高温度，可能引起有c向b的变化B．该温度下，水的离子积常数为1.0×10-13C．该温度下，加入FeCl3可能引起由b向a的变化D．该温度下，稀释溶液可能引起由c向d的变化 
【解析】温度升高，水的离子积增大，c（H+）、c（OH-）都增大，表示的点就不在曲线上，A错；水的离子积常数K=c（H+）·c（OH-），从图可知离子积是1.0×10-11，不是1.0×10-13，B错；加入FeCl3，水解使得溶液酸性增强，c（H+）增大，那么c（OH-）减小，故可能引起由b向a的变化，C对；温度不变水的离子积不变，稀释溶液后所表示的点还在曲线上，不可能引起由c向d的变...
考点分析：
考点1：水的电离和溶液的酸碱性
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下列叙述Ⅰ和Ⅱ均正确并有因果关系的是选项叙述Ⅰ叙述ⅡA1-己醇的沸点比己烷的沸点高1-己醇和己烷可通过蒸馏初步分离B原电池可将化学能转化为电能原电池需外接电源才能工作C乙二酸可与KMnO4溶液发生反应乙二酸具有酸性DNa在Cl2中燃烧的生成物含离子键NaCl固体可导电  
水溶液中能大量共存的一组离子是A．NH4+ 、Ba2+、Br-、CO32-
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（15分）为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系，某同学通过改变浓度研究“2Fe3++2I-2Fe2++I2”反应中Fe3+和Fe2+的相互转化。实验如下：（1）待实验I溶液颜色不再改变时，再进行实验II，目的是使实验I的反应达到
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造成的影响。（3）i和ii的颜色变化表明平衡逆向移动，Fe2+向Fe3+转化。用化学平衡移动原理解释原因：
。（4）根据氧化还原反应的规律，该同学推测i中Fe2+向Fe3+转化的原因：外加Ag+使c（I-）降低，导致I-的还原性弱于Fe2+，用下图装置（a、b均为石墨电极）进行实验验证。①K闭合时，指针向右偏转，b作
极。②当指针归零（反应达到平衡）后，向U型管左管滴加0.01 mol/L AgNO3溶液，产生的现象证实了其推测，该现象是
。（5）按照（4）的原理，该同学用上图装置进行实验，证实了ii中Fe2+向Fe3+转化的原因，①转化原因是
。②与（4）实验对比，不同的操作是
。（6）实验I中，还原性：I-&Fe2+；而实验II中，还原性：Fe2+&I-，将（3）和（4）、（5）作对比，得出的结论是
题型：选择题
难度：中等
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满分5 学习网 . All Rights Reserved.如图表示溶液中c（H+）和c（OH-）的关系，下列判断错误的是（　　）
A．两条曲线间任意点均有c（H+）×c（OH-）=Kw
B．M区域内任意点均有c（H+）＜c（OH-）
C．图中T1＜T2
D．XZ线上任意点均有pH=7
试题“如图表示溶液中c（H+）和c（OH-）...”；主要考察你对
等知识点的理解。
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旗下成员公司水化硅酸钙（C-S-H）分子结构与力学性能的理论研究--《武汉大学》2012年博士论文
水化硅酸钙（C-S-H）分子结构与力学性能的理论研究
【摘要】：水化硅酸钙(Calcium-Silicate-Hydrate,简称C-S-H)是硅酸盐水泥的水化产物。微米及纳米尺度的C-S-H颗粒对水泥的宏观力学性能起着决定性作用,但是C-S-H的微观分子结构至今尚不清楚。同时,生产实践还发现水泥中添加高铝成分如粉煤灰、高炉矿渣、以及碳化均可明显改变C-S-H的微观结构与力学性能。因此,揭示C-S-H的纳米结构特征一直是水泥化学领域实验与理论研究的重点科学问题。本论文采用量子化学计算方法与分子动力学模拟技术,对纳米尺度的C-S-H微观结构进行了系统理论研究,获得了相应的结构参数、各关键组份在C-S-H中的分布形态、以及弹性模量等数据,并对铝吕掺杂、碳化等影响因素进行了深入分析,建立了C-S-H结构与性能的变化关系模型,考察了C-S-H中配位状态与链长度的变化规律,并与实验观测结果进行了定性或定量比较。本论文主要包括以下四个方面的内容：
1. Jennite脱水机理：
采用第一性原理方法研究了Jennite中水分子对其结构稳定性的影响以及脱水次序。计算表明：与层间自由的Ca2+离子(Interlayer labile Ca2+)相距较远的水分子最容易脱去,且不对Jennite的晶体结构造成明显改变。然而,脱去其它位置配位的水分子时,水分子将发生解离,与处于桥位的SiO4形成质了化的SiOH链结构。当失去六个或以上水分子时,晶体层间距明显收缩,直至失去全部的水分子后,层状结构发生明显滑移,形成所谓的meta-Jennite结构。对Jennite脱水过程的模拟为探索meta-Jennite的微观结构与性能提供了理论新思路。同时,理论模拟还发现Jennite晶体的弹性模量受水含量的影响较大,这预示了C-S-H中的结构水(Structural water)对水泥的力学性能发挥重要作用。
2.类C-S-H硅酸盐晶体与无定形C-S-H中氢的化学形态：
C-S-H结构中氢的化学形态包括三种,即与Si04结合的Si-OH、与Ca配位的Ca-OH、以及H20(结构水或自由水)。采用第一性原理方法对一系列典型的类C-S-H的晶体结构进行了模拟计算,详细考察了钙硅比(C/S=0.5～2.0)与水硅比(W/S=0.17～1.8)对晶体中氢的成键状态与化学分布的影响。计算结果表明氢最稳定的结构分别为：Nekoite(C/S=0.5,W/S=0.17)和Tobermorite-11A(C/S=1.0，W/S=0.33)中H2O、Si-OH、Ca-OH共存；Tobermorite-11A(C/S=0.67,W/S=0.67)和Tobermorite-11A(C/S=O.83,W/S=0.5)中H2O与Si-OH共存：Xonotlite(C/S=1.0,W/S=0.17)、Foshagite(C/S=1.33,W/S=O.33).脱水Jennite(C/S=1.5,W/S=0.5)以及Dellaite(C/S=2.0,W/S=0.33)中的氢则只能以Ca-OH存在。由此可见,C-S-H结构中氢的化学形态对C/S与W/S非常敏感：对于高C/S体系,当不存在水分子时,氢偏向与Ca形成Ca-OH配位,而不是质子化SiO4链；当C/S比较小时,除了结构水外,SiO4链也容易被质子化。
据此,本论文以Ca2+、Si4+、O2-、OH-、H2O为构筑单元,以文献实验报道的C-S-H结构与组成为基础[Nature Materials,.C/S=1.7,W/S=1.8,密度为2.604g/cm3],采用ClayFF力场,对C-S-H结构中氢的化学形态进行了分子动力学模拟计算。通过调调节体系中H2O分子的比例XH2O发现当XH2OX～60-80%时,C-S-H中的Qn分别为Q0～16-21%、Q1～50-54%、Q2～27-28%、(Q3+Q4)～2%,与文献中各种条件下的实验测量结果：Q0=8-18%、Q1=45-67%、Q2=23-37%、(Q3+Q4)=0%非常吻合。同时,计算的弹性模量59～62GPa与实验值57～65GPa也相相当一致。更有意思的是,模拟发现Si-OH与Ca-OH的比例分别在7-12%与15-26%范围内,其中Ca-OH的比例与实验结果～29%吻合较好。
3.A1掺杂C-S-H的结构与力学性能：
采用分子动力学模拟方法研究了含铝成分如粉煤灰、高炉矿渣等与C-S-H形成的水化硅铝酸钙(C-A-S-H,C/S=1.7，W/S=1.8,A/S=0～0.4)的微观结构及力学性能。研究发现与掺杂前的的C-S-H结构相比,随着A1的加入,C-A-S-H体系的的Q0和Q1均呈下降趋势,而Q2(Q2Sl与Q2A1之和)和Q3+Q4(包含Q3A1与Q4A1)呈增加趋势。轨迹分析证A1没有改变SiO4的的聚合度而是做为“桥梁”将SiO4链连接成更长的SiOAl链,形成以化的网络结构。这一理论模拟结果与实验研究非常一致。同时,模拟发现A1掺杂杂几乎不改变C-S-H的弹性模量。体系中XH2O比例对弹性模量有一定影响,理论计算结果在56～72GPa范围内变化,与实验测量数据(57或65GPa)较为一致。
为了进一步明确A1在C-S-H中的结构,采用Tobermorite-11A(?)Jennite两种晶体模型,结合第一性原理方法对Al插入到SiO4链中的位点进行了结构优化与能量分析。为了区别Al掺杂引起的电荷平衡问题,分别考虑了AlOH与AlONa两种模式。计算表明：当以AlOH模式插入时,替换桥位的SiO4(Bridging site, Q2b)形成结构的能量远低于替换对位的SiO4(Pairing site, Q2p)形成结构的能量(对于Tobermorite-11A与Jennite,能量差分别为11与5kcal/mol);而当以AlONa模式插入时,Q2b与Q2p替换后结构的能量非常接近(大约为3或1kcal/mol)。实验上也发现当没有Na+存在时,Al掺杂以替换Q2b为主；而Na+则可以促进Al在Q2p位置掺杂结构的形成。本文理论模拟为实验观测结果提供了分子层次的解释,为进一步研究Al在水泥改性方面的作用奠定了理论基础。
4.C-S-H碳化产物的结构与性能：
首先采用第一性原理方法研究了Tobermorite-11A (C/S=0.83)的碳化产物结构。实验研究发现Tobermorite在干燥的CO2气体环境中并不会直接碳化,而在潮湿的CO2环境中则可以碳化。基于此,本论文采用CO2与H2O反应生成的H2CO3做为碳化试剂,优化H2CO3插入到Tobermorite晶体中的可能结构。计算表明,H2CO3在Tobermorite中很快解离,释放H+将处于桥位的SiO4质子化,CO32-则与CaO层中的Ca2+和层间自由的Ca2+离子配位,所形成的水化碳化硅酸钙(Calcium Silicate Hydrocarbonate)结构非常稳定,放热大约30kcal/mol(相对于H2CO3+Tobermorite)。碳化后Tobermorite的晶体结构参数并没有明显改变,但其弹性模量增加大约25%。鉴于Tobermorite晶胞中可以有两个对称的碳化位点,按照上述Ca…CO32-…Ca的碳化模式可以估算Tobermorite的碳化度约为20%(折合CO2质量分数为7.9%)。这些理论模拟结果与实验观测数据非常吻合。同时,本论文还考察了类似的HCO3-碳化方式,发现碳化产物的稳定性稍微降低。还考虑了CO2与SiO4链直接结合的碳化方式,形成SiO-CO2(?)结构,虽然其中的CO2基团也可以与Ca2+形成各种配位结构,但其能量要比CO32-碳化结构高出约10kcal/mol,而且体系的弹性模量约降低了20%。
在量子化学计算的基础上,采用ClayFF力场研究了C-S-H的碳化结构(C/S=1.7,W/S=1.8,xH2O=50%),其中对CO32-的力场参数进行了拟合。分子动力学模拟结果表明,以C032-形式碳化时,当折合CO2质量分数从零升高至7-11%时,C-S-H的聚合度提高,Q0下降了大约11%,平均链长增加约30%,Q2/Q1则从0.48增加到0.96,而实验测量结果显示Q2/Q1从0.58增加到0.83,同时体系的弹性模量提高了大约25%,与实验观察结果非常吻合。更有意思的足,理论模拟还发现：如果折合CO2质量分数继续增加(11%以上),C-S-H的聚合度将明显下降,Q2/Q1则从0.96回落到0.49,同时体系的弹性模量也将持续降低。由此可见C-S-H的的结构与性能受碳化程度影响较大,有待进一步的实验研究验证本文理论预测。
【关键词】：
【学位授予单位】：武汉大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2012【分类号】：TQ172.1【目录】：
摘要11-15Abstract15-19第一章 水泥化学与理论方法简介19-53 1.1 21世纪水泥相关的发展概况19-21 1.2 水泥化学研究概况21-23
1.2.1 水泥生产工艺21
1.2.2 水泥的化学组分及相变21-22
1.2.3 水泥水化产物22
1.2.4 特性水泥22-23 1.3 水泥发展面临的困境及基础理论研究的意义23-25
1.3.1 水泥发展面临的困境23-24
1.3.2 水泥基础理论研究的意义24-25 1.4 水泥微观结构研究进展25-36
1.4.1 水泥熟料组分27-28
1.4.2 水泥水化产物28-35
1.4.3 C-S-H模型35-36 1.5 本文涉及的理论计算方法36-42
1.5.1 密度泛函理论(DFT)36-38
1.5.2 CASTEP计算软件38-40
1.5.3 分子力学(MM)40-41
1.5.4 分子动力学(MD)41-42 1.6 论文的研究目标与研究方案42-45
1.6.1 研究目标42-44
1.6.2 研究方案44
1.6.3 全文组织结构44-45 参考文献45-53第二章 Jennite脱水机理53-83 2.1 Jennite研究概述53-54 2.2 计算方法54-55 2.3 Jennite的脱水行为55-80
2.3.1 没有对称性Jennite脱去一个水分子55-59
2.3.2 保持对称性Jennite同步脱去两个水分子59-61
2.3.3 没有对称性Jennite分步脱去两个水分子61-71
2.3.4 保持对称性Jennite脱去四个水分子71-74
2.3.5 保持对称性Jennite脱去六个和八个水分子74-77
2.3.6 Jennite脱水量对晶胞结构和模量的影响77-80 2.4 小结80-81 参考文献81-83第三章 类C-S-H硅酸盐晶体与无定形C-S-H中氢的化学形态83-121 3.1 C-S-H中氢化学形态的概述83-84 3.2 计算方法84-89
3.2.1 分子动力学模拟84-87
3.2.2 第一性原理方法87-89 3.3 类C-S-H硅酸盐晶体中氢的化学形态89-106
3.3.1 C/S=0.50,W/S=1.17:Nekoite89-91
3.3.2 C/S=0.66,W/S=0.67:Tobermorite-11A91-93
3.3.3 C/S=0.83,W/S=0.50:Tobermorite-11A93-95
3.3.4 C/S=1.00,W/S=0.33:Tobermorite-11A95-97
3.3.5 C/S=1.00,W/S=0.17:Xonotlite97-99
3.3.6 C/S=133,W/S=0.33:Foshagite99
3.3.7 C/S=1.50:Jennite99
3.3.8 C/S=2.00,W/S=0.33:Dellaite99-101
3.3.9 C/S和W/S对氢化学形态的影响101-106 3.4 无定形C-S-H中氢的化学形态分布106-117
3.4.1 硅链聚合及Q~n分布106-109
3.4.2 C-S-H微观结构109-112
3.4.3 OH~-与Ca\Si的成键112-115
3.4.4 C-S-H的模量性质115-116
3.4.5 C-S-H中X_(H2O)116-117 3.5 小结117-118 参考文献118-121第四章 Al掺杂C-S-H的结构与力学性能121-149 4.1 水泥材料中铝的概述121-123 4.2 模拟和计算方法123-125 4.3 C-A-S-H微观结构125-136
4.3.1 C-A-S-H中铝硅链的聚合125-127
4.3.2 C-A-S-H的Q~n比例127-129
4.3.3 C-A-S-H模型分析129-136 4.4 C-A-S-H的力学性能136-137 4.5 Al掺杂方式137-138 4.6 Al掺杂位点138-145 4.7 小结145-146 参考文献146-149第五章 C-S-H碳化产物的结构与性能149-168 5.1 C-S-H碳化概论149-151 5.2 计算和模拟方法151-154 5.3 Tobermorite-11A碳化模式154-157
5.3.1 碳化反应的条件154
5.3.2 Ca-CO_3~(2-)-Ca碳化模式154-156
5.3.3 Q~(2b)参与碳化的模式156-157 5.4 CO_2的碳化形态157-158 5.5 碳化对Tobermorite-11A弹性模量的影响158-160 5.6 碳化对C-S-H的Q~n比例分布和弹性模量的影响160-162 5.7 水泥碳化分析162-165 参考文献165-168附录：文中缩写符号列表168-170攻读博士学位期间发表的论文170-171致谢171-172后记172
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京公网安备75号如何计算稀溶液中由水电离出的c(H＋)或c(OH－)
＋和OH－的来源分别是什么？举例说明怎样计算由水电离产生的c(OH-)的大小
＋可看作是全由酸电离的，水电离的氢离子可忽略不计；而OH－全来源于水电离，即酸溶液中的氢氧根离子全部是由水电离产生的。则：c(OH-)（溶液）=c(OH－)水，又c(H＋)水=c(OH－)水！如常温下，pH的H2SO4中，c(H＋)（溶液）=－3mol·L－1，则(OH-)（溶液）=c(OH－)水=
－11mol·L－1，所以c(H＋)水=c(OH－)水=－11mol·L－1
2：＋和OH－的来源又是什么？怎样计算由水电离产生的c(OH－)?
＋全来源于水电离，即碱溶液中的氢离子全部是由水电离产生的。则：c(H＋)（溶液）=c(H＋)水，又c(H＋)水=c(OH－)水！如：常温下，的NaOH中，c(H＋)（溶液）=－11mol·L－1，
－11mol·L－1，所以c(H＋)水=c(OH－)水=－11mol·L－1
在可水解的盐溶液中，H＋和OH－的来源怎样？举例说明此时计算溶液中由水电离产生的c(H＋)或的方法
&答：若水解呈酸性的盐溶液，氢离子全部由水电离产生！即＝3的NH4Cl溶液中，其溶液是由铵根离子水解呈酸性的，则：－3mol·L－1=c(OH－)水
(OH-)（＝11的Na2CO3溶液中，其溶液是由碳酸根离子水解呈碱性的，则：(OH-)（－3mol·L－1=c(OH－)水
的H2SO4和pH＝3的NH4Cl溶液中，由水电离出的c(OH-)各是多少？
的NaOH和pH＝11的Na2CO3溶液中，由水电离出的c(H＋)各是多少？二者相差多少倍？
(H＋)＝10－5mol·L－1，求该溶液的pH（答案提示：某溶液中，由水电离出的c(H＋)＝
－5mol·L－1，大于－7mol·L－1，说明水的电离受到促进！则该溶液可能是呈酸性的盐溶液，也可能是呈碱性的盐溶液！故：5或9）
(H＋)＝10－12mol·L－1，求该溶液的pH（答案：2或12）
都是3，那么硫酸中水电离出的c(H＋)是硫酸铝溶液中水电离出的c(H＋)的________倍（答案：10－8）。
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