1、一、根据作用力类型和大小比较熔沸点1、不同晶体类型的物质(1)、一般情况下,原子晶体离子晶体分子晶体,而金属晶体的熔沸点差异较大,有的很高(钨),有的很低(汞)。(2)、对于有明显状态差异的物质,根据常温下状态进行判断。如NaClHgCO22、同种晶体类型(1)、同属原子晶体:原子间通过共价键形成原子晶体,原子晶体的熔沸点取决于共价键的强弱。一般,原子半径越大,共价键越长,共价键就越弱,熔沸点越低。如:金刚石(CC)碳化硅(CSi)晶体硅(SiSi)(2)、同属离子晶体:阴阳离子通过离子键形成离子晶体,离子晶体的熔沸点取决于离子键的强弱,离子所带电荷越多,离子半径越小,则离子键越强,熔沸点越高
2、。如:MgOMgCl 2NaClCsCl(3)、同属金属晶体:金属阳离子和自由电子通过金属键形成金属晶体,金属阳离子带的电荷越多,半径越小,金属键越强,熔沸点越高。如:AlMgNa(4)、分子晶体分子之间通过分子间作用力形成分子晶体,分子晶体熔沸点比较复杂,有许多具体情况需要分别讨论。1、组成和结构相似的分子晶体,一般相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔沸点越高,如 I2Br2Cl2F2;CH 4N23、同分异构体之间a.一般支链越多,熔沸点越低。如沸点:正戊烷异戊烷新戊烷b.结构越对称,熔沸点越低。如沸点:邻二甲苯间二甲苯对二甲苯4、若分子间存在氢键,则熔沸点会反常高,通常含有氢键的物质有
3、氨、冰、干冰,乙醇。如 HFHIHBrHCl二、熔沸点的应用1、理解与熔沸点相关的物理性质液化、挥发和升华物质的沸点相对较高者,则该物质较易被液化。如 SO2(沸点10)、NH3( 33.35)、Cl 2( 34.5)被液化由易到难的顺序是 SO2、NH 3、Cl 2。物质的沸点越低,则越容易挥发(汽化),如液溴(58.78)、苯(80.1)易挥发,浓硫酸(338)难挥发等。如果某物质熔沸点接近,如氯化铝(熔点190.70C 沸点 180.53C)碘(熔点 113.5C 沸点 184.35C),则容易升华。2、根据物质的沸点不同对混合物进行分离工业上制备氮气,通常是利用氮气的沸点(195.8
4、)比氧气的沸点(183 )低而蒸馏液态空气而得;石油工业中利用石油中各组分的沸点不同,通过控制加热的温度来进行分馏得到各种馏分;工业利用酒精的沸点(78 )比水的沸点(100 )低而采用吸水蒸馏的方法制取无水酒精等。3、利用物质的沸点控制反应的进行高沸点的酸制备低沸点的酸。如用高沸点的 H2SO4制备低沸点的HCl、HF、HNO 3等;用高沸点的 H3PO4制备低沸点的 HBr、HI 等。控制反应温度使一些特殊反应得以发生。如:Na+KCl K+NaCl,已知钠的沸点( 882.9 )高于钾的沸点( 774 ),故可以通过控制温度(800 左右)使钾呈气态,钠呈液态,应用化学平衡移动原理,不断
5、使钾的蒸气脱离反应体系,平衡向右移动,反应得以发生。4、解释某些化学反应如工业上利用电解法冶炼 Mg 时,为什么不选择 MgO 为原料而是选择 MgCl2为原料?这是因为 MgO 的熔点太高( 2 800 ),耗能多,而 MgCl2的熔点低(712 ),消耗能量少。工业上用 Al2O3为原料通过电解法冶炼 Al 时,为什么要加入冰晶石?这是因为Al2O3的熔点高(2 045 ),而加入冰晶石后可以使 Al2O3在 1 000 左右溶解在冰晶石中。如果需要 100 以下的温度,可选择水浴加热;如果需要 100200 的温度,可选择油浴加热,沸点不同使然。物质熔、沸点高低的规律小结熔点是固体将其物
6、态由固态转变(熔化)为液态的温度。熔点是一种物质的一个物理性质,物质的熔点并不是固定不变的,有两个因素对熔点影响很大,一是压强,平时所说的物质的熔点,通常是指一个大气压时的情况,如果压强变化,熔点也要发生变化;另一个就是物质中的杂质,我们平时所说的物质的熔点,通常是指纯净的物质。沸点指液体饱和蒸气压与外界压强相同时的温度。外压力为标准压(1.01105Pa)时,称正常沸点。外界压强越低,沸点也越低,因此减压可降低沸点。沸点时呈气、液平衡状态。根据物质在相同条件下的状态不同一般熔、沸点:固液气,如:碘单质汞CO22. 由周期表看主族单质的熔、沸点 同一主族单质的熔点基本上是越向下金属熔点渐低;而
7、非金属单质熔点、沸点渐高。但碳族元素特殊,即 C,Si,Ge,Sn 越向下,熔点越低,与金属族相似;还有 A 族的镓熔点比铟、铊低;A 族的锡熔点比铅低。 3. 同周期中的几个区域的熔点规律 高熔点单质 C,Si,B 三角形小区域,因其为原子晶体,故熔点高,金刚石和石墨的熔点最高大于 3550。金属元素的高熔点区在过渡元素的中部和中下部,其最高熔点为钨(3410)。 低熔点单质 非金属低熔点单质集中于周期表的右和右上方,另有 IA 的氢气。其中稀有气体熔、沸点均为同周期的最低者,如氦的熔点(272.2,26105Pa)、沸点(268.9)最低。 金属的低熔点区有两处:IA、B 族 Zn,Cd
8、,Hg 及A 族中 Al,Ge,Th;A 族的Sn,Pb;A 族的 Sb,Bi,呈三角形分布。最低熔点是 Hg(38.87),近常温呈液态的镓(29.78)铯(28.4 ),体温即能使其熔化。 4. 从晶体类型看熔、沸点规律 晶体纯物质有固定熔点;不纯物质凝固点与成分有关(凝固点不固定)。 非晶体物质,如玻璃、水泥、石蜡、塑料等,受热变软,渐变流动性(软化过程)直至液体,没有熔点。 原子晶体的熔、沸点高于离子晶体,又高于分子晶体。在原子晶体中成键元素之间共价键越短的键能越大,则熔点越高。判断时可由原子半径推导出键长、键能再比较。如键长: 金刚石(CC)碳化硅( SiC)晶体硅 (SiSi )。
9、 熔点:金刚石碳化硅 晶体硅 在离子晶体中,化学式与结构相似时,阴阳离子半径之和越小,离子键越强,熔沸点越高。反之越低。 如 KFKClKBrKI,CaOKCl。 分子晶体的熔沸点由分子间作用力而定,分子晶体分子间作用力越大物质的熔沸点越高,反之越低。(具有氢键的分子晶体,熔沸点 反常地高,如:H2OH2TeH2SeH2S,C2H5OHCH3OCH3)。对于分子晶体而言又与极性大小有关,其判断思路大体是: 组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越强,物质的熔沸点越高。如:CH4SiH4GeH4 SnH4 。 组成和结构不相似的物质(相对分子质量相近),分子极性越大,其熔沸点就
10、越高。如: CON2, CH3OHCH3CH3。 在高级脂肪酸形成的油脂中,不饱和程度越大,熔沸点越低。如: C17H35COOH(硬脂酸)C17H33COOH(油酸); 烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随着分子里碳原子数增加,熔沸点升高,如C2H6CH4, C2H5ClCH3Cl,CH3COOH HCOOH。 同分异构体:链烃及其衍生物的同分异构体随着支链增多,熔沸点降低。如:CH3(CH2)3CH3 (正)CH3CH2CH(CH3)2(异)(CH3)4C(新) 。芳香烃的异构体有两个取代基时,熔点按对、邻、 间位降低。(沸点按邻、间、对位降低) 金属晶体:金属单质和合金属于金属晶体,其
11、中熔、沸点高的比例数很大,如钨、铂等(但也有低的如汞、铯等)。在金属晶体中金属原子的价电子数越多,原子半径越小,金属阳离子与自由电子静电作用越强,金属键越强,熔沸点越高,反之越低。如:NaMgAl。 合金的熔沸点一般说比它各组份纯金属的熔沸点低。如铝硅合金纯铝(或纯硅)。 5. 某些物质熔沸点高、低的规律性 同周期主族(短周期)金属熔点。如 LiNaClNaBrNaI。 通过查阅资料我们发现影响物质熔沸点的有关因素有:化学键,分子间力(范德华力)、氢键 ;晶体结构,有晶体类型、三维结构等,好象石墨跟金刚石就有点不一样 ;晶体成分,例如分子筛的桂铝比 ;杂质影响:一般纯物质的熔点等都比较高。但是,分子间力又与取向力、诱导力、色散力有关,所以物质的熔沸点的高低不是一句话可以讲清的。我们在中学阶段只需掌握以上的比较规律