■陜西省永壽縣中學 馬亞樓

物質(zhì)熔沸點高低是由構(gòu)成物質(zhì)質(zhì)點間作用力大小決定的。物質(zhì)質(zhì)點間作用力包括分子之間的作用力和各種化學鍵。現(xiàn)從這兩方面談幾點比較物質(zhì)熔沸點高低的規(guī)律和方法。

一、從分子之間作用力大小比較物質(zhì)熔沸點高低

1.氫鍵法。因為氫鍵作用力大于范德華力,所以由氫鍵構(gòu)成的物質(zhì)的熔沸點高于由范德華力構(gòu)成的物質(zhì)的熔沸點,如乙醇＞氯乙烷,HF＞HI＞HBr＞HCl。

一般情況下,HF、NH3、H2O、C2H5O H、CH3COOH 等分子間都存在氫鍵。

2.同系物C 數(shù)法。對于有機同系物來說,因結(jié)構(gòu)相似,C數(shù)越多,分子越大,范德華力就越大,熔沸點也就越高,如C2H6＜C3H8＜ C4H10,CH3Cl ＜ CH3CH2Cl ＜CH3CH3CH3Cl。

3.同分異構(gòu)體支鏈法。在有機同分異構(gòu)體中,支鏈越多,分子就越接近于球形,分子間接觸面積就越小,沸點就越低,如正戊烷＞異戊烷＞新戊烷。

4.分子量法。對于一些結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)因為分子量大小與分子大小成正比,故分子量越大,分子間力就越大,沸點就越高,如CH3Cl＞CH3F,CH2Cl2＞CH3Cl＞CH4。

5.極性法。對于分子大小與分子量大小都相近的共價化合物來說,分子極性越大,分子間力就越大,沸點就越高,如CO＞N2。

二、從化學鍵的強弱比較物質(zhì)熔沸點高低

6.晶體類型法。不同類型晶體物質(zhì)間熔沸點高低變化順序大致為共價晶體＞離子晶體＞金屬晶體＞分子晶體,如沸點:金剛石＞食鹽＞鐵＞干冰

7.微粒半徑法。對于晶體類型相同的物質(zhì),熔沸點高低可由質(zhì)點微粒半徑大小來判斷。即質(zhì)點半徑越小,質(zhì)點間鍵長就越短,鍵就越難斷裂,晶體的沸點(熔點、硬度)就越高。如金屬晶體類沸點Al＞Mg＞Na。同理可得堿金屬從Li→Cs沸點逐漸降低。共價晶體類沸點C＞SiC＞Si,同理可得沸點C＞B＞Si。至于離子晶體,其沸點高低與晶格能大小基本上成正比。即陰陽離子所帶電荷越多,離子鍵就越強,沸點就越高;離子核間距離越大,離子鍵越弱,物質(zhì)沸點越低,如Mg O＞NaCl,Mg O＞Ca O。判斷物質(zhì)沸點高低的方法很多,要根據(jù)不同的題目采用不同的方法分析比較,靈活運用知識。

8.狀態(tài)法。一般來說,物質(zhì)沸點高低按常溫下的狀態(tài)“固體＞液體＞氣體”變化。

例1下列各組物質(zhì)中,按熔點由低到高排列正確的是( )。

A.O2、I2、Hg B.CO2、KCl、SiO2

C.Na、K、Rb D.SiC、NaCl、SO2

解析：本題主要考查離子晶體、共價晶體、分子晶體、金屬晶體四類典型晶體熔點的關系。一般是分子晶體的熔點低于金屬晶體與離子晶體,這兩種晶體的熔點又低于共價晶體。同一類型晶體間, 其微粒之間的作用力越強,熔點越高。O2、I2、Hg常溫下分別是氣體、固體和液體,所以熔點O2＜Hg＜l2,故A 項不符合題意。CO2、KCl、SiO2分別屬于分子晶體、離子晶體和共價晶體,它們的熔點由低到高的順序為CO2＜KCl＜SiO2,故B項符合題意。Na、K、Rb都是金屬晶體,結(jié)合堿金屬的知識,熔點應為Na＞K＞Rb,故C項不符合題意。SiC、NaCl、SO2分別屬于共價晶體、離子晶體和分子晶體, 它們的熔點為SiC＞NaCl＞SO2。

答案：B

例2下列物質(zhì)熔點由高到低的排列順序正確的是( )。

A.SiO2＞KCl＞H2S＞H2O

B.SiO2＞KCl＞H2O＞H2S

C.H2O＞H2S＞KCl＞SiO2

D.KCl＞SiO2＞H2O＞H2S

解析：Mr(H2O)＜Mr(H2S),但H2O 分子間存在氫鍵,故熔點H2O＞H2S。

答案：B

例3下列物質(zhì)的熔點由高到低排列,正確的是( )。

A.Li＞Na＞K＞Cs

B.NaCl＞KCl＞Rb Cl＞CsCl

C.F2＞Cl2＞Br2＞I2

D.金剛石＞硅＞碳化硅

解析：A 項皆為金屬晶體,其熔點高低決定于金屬鍵的強弱,由Li→Cs,同主族元素原子半徑逐漸增大,離子半徑相應增大,金屬鍵逐漸減弱,熔點逐漸降低,故A 項正確。B項中皆為離子晶體,其熔點高低決定于離子鍵的強弱,由Na+→Cs+半徑逐漸增大,與Cl-間的作用逐漸減弱,熔點逐漸降低,故B項正確。C 項中皆為分子晶體,其熔點決定于分子間作用力的大小,由 F2→I2相對分子質(zhì)量逐漸增大,分子間作用力逐漸增強,熔點越來越高,故C 項錯誤。D 項中皆為共價晶體,其熔點的高低決定于共價鍵的強弱,由原子半徑可推知三種鍵長的順序是C—C＜C—Si＜Si—Si,三種鍵能的強弱順序是C—C＞C—Si＞Si—Si,故D 項錯誤。

答案：A、B

例4有以下烷烴:

①3,3-二甲基戊烷 ②正庚烷

③2-甲基己烷 ④正丁烷

它們的沸點由高到低的順序是( )。

A.③＞①＞②＞④ B.①＞②＞③＞④

C.②＞③＞①＞④ D.②＞①＞③＞④

解析：在同類烴中,碳鏈越長,即分子量越大的烴,熔沸點越高;當碳原子數(shù)相同時,支鏈越多,空間幾何形狀越對稱的烴,熔沸點越低。四種物質(zhì)中丁烷的相對分子質(zhì)量最小, 則沸點最低,而3,3-二甲基戊烷、庚烷、2-甲基己烷互為同分異構(gòu)體, 含有的支鏈越多, 沸點越低,則沸點由高到低的順序為②＞③＞①＞④。

答案：C

例5下列物質(zhì)的熔沸點高低順序正確的是( )。

A.金剛石＞晶體硅＞二氧化硅＞碳化硅

B.CI4＞CBr4＞CCl4＞CF4

C.Mg O＞H2O＞N2＞O2

D.金剛石＞生鐵＞鈉＞純鐵

解析：A 項中,物質(zhì)全部為共價晶體,判斷其熔沸點高低可比較其原子半徑:Si＞C＞O,故鍵長關系為 Si—Si＞Si—C＞Si—O＞C—C,鍵長越長,鍵能越小,故A 項錯誤;B項中物質(zhì)為同種類型的分子晶體,可比較其相對分子質(zhì)量大小,相對分子質(zhì)量越大,熔沸點越高,故B項正確。C 項中N2與O2為同種類型的分子晶體,O2的熔沸點比N2的高,故C項錯誤。D項中熔沸點關系應為金剛石＞純鐵＞生鐵＞鈉,合金的熔沸點比純金屬低,故D項錯誤。

答案：B

例6(1)氯酸鉀熔化,粒子間克服____的作用力;二氧化硅熔化,粒子間克服____的作用力;碘的升華,粒子間克服____的作用力。三種晶體的熔點由高到低的順序是_____(填化學式)。

(2)下列六種晶體:

①CO2②NaCl ③Na ④Si ⑤CS2⑥金剛石

它們的熔點從低到高的順序為____(填序號)。

解析：(1)氯酸鉀是離子晶體,熔化離子晶體時需要克服離子鍵的作用力;二氧化硅是共價晶體,熔化共價晶體時需要克服共價鍵的作用力;碘為分子晶體,熔化分子晶體時需克服的是分子間的作用力。由于共價晶體是由共價鍵形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體,所以共價晶體的熔點最高,其次是離子晶體,由于分子間作用力與化學鍵相比較要小得多,所以碘的熔點最低。

(2)先把六種晶體分類。共價晶體為④⑥,離子晶體為②,金屬晶體為③,分子晶體為①⑤。由于C原子半徑小于Si原子半徑,所以金剛石的熔點高于晶體硅;CO2和CS2同屬于分子晶體,其熔點與相對分子質(zhì)量成正比,故CS2熔點高于CO2;Na在通常狀況下是固態(tài),而 CS2是液態(tài),CO2是氣態(tài),所以Na的熔點高于CS2和CO2;Na在水中即熔化成小球,說明它的熔點較NaCl低。

答案：(1)離子鍵 共價鍵 分子間SiO2＞KCl O3＞I2(2)①⑤③②④⑥