物質熔沸點高低的規(guī)律總結

■陜西省永壽縣中學 馬亞樓

物質熔沸點高低是由構成物質質點間作用力大小決定的。物質質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,所以由氫鍵構成的物質的熔沸點高于由范德華力構成的物質的熔沸點,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,因結構相似,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.同分異構體支鏈法。在有機同分異構體中,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。對于一些結構相似的物質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熔沸點高低

6.晶體類型法。不同類型晶體物質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,熔沸點高低可由質點微粒半徑大小來判斷。即質點半徑越小,質點間鍵長就越短,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,物質沸點越低,如Mg O＞NaCl,Mg O＞Ca O。判斷物質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。四種物質中丁烷的相對分子質量最小, 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項中物質為同種類型的分子晶體,可比較其相對分子質量大小,相對分子質量越大,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)狀結構的晶體,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