“物質(zhì)熔沸點(diǎn)大小的比較”是高考的高頻考點(diǎn),考生常存在下列問題:面對(duì)熟悉物質(zhì),缺乏有效分類,不能準(zhǔn)確表述原因;面對(duì)陌生物質(zhì),缺乏有序思維,不能對(duì)信息進(jìn)行有效利用,無法得出正確判斷。本文從分析考生的常見錯(cuò)誤人手,利用分類思想指導(dǎo)其認(rèn)識(shí)物質(zhì)熔沸點(diǎn)大小的規(guī)律,構(gòu)建表述模型,掃除熔沸點(diǎn)比較的雷區(qū)。
一,常見物質(zhì)熔沸點(diǎn)大小的原因表述
例1 一些氧化物的熔點(diǎn)如表1所示。
請(qǐng)解釋表中氧化物之間熔點(diǎn)差異的原因_____。
分析:首先,根據(jù)物質(zhì)熔點(diǎn)信息及組成元素,應(yīng)用分類思想,判斷晶體類型。MgO、Li2O為離子晶體,P4 O6、SO2為分子晶體。其次,根據(jù)晶格能大小比較離子晶體的熔沸點(diǎn)。離子所帶電荷越多,離子半徑越大,晶格能越大,離子晶體的熔沸點(diǎn)越高。最后,根據(jù)分子間作用力大小比較分子晶體的熔沸點(diǎn)。分子間作用力包括氫鍵和范德華力。分子間存在氫鍵的物質(zhì)熔沸點(diǎn)一般較大;組成與結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì),相對(duì)分子質(zhì)量越大,范德華力越大,物質(zhì)的熔沸點(diǎn)越大。P4O6、SO2都不含氫鍵,故比較相對(duì)分子質(zhì)量即可。
正確表述:MgO、Li2O為離子晶體;P4 O6、SO2為分子晶體,所以MgO、Li2O的熔點(diǎn)大于P4 O6、SO2的熔點(diǎn)。Mg2+所帶電荷多于Li+,晶格能MgO> Li2O,熔點(diǎn)MgO>Li2O。相對(duì)分子質(zhì)量P4O6 >SO2,分子間作用力P4O6>SO2,熔點(diǎn)P4 O6 >SO2。
常見錯(cuò)解與錯(cuò)因:①M(fèi)g2+所帶電荷大于Li+,MgO的晶格能大于Li,O。P4 O6相對(duì)分子質(zhì)量大于SO2,P4O6熔點(diǎn)大于SO2。這種表述沒有對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分類,也就無法說明MgO、Li2O的熔點(diǎn)大于P4O6、SO2的熔點(diǎn)。②MgO、Li2O為離子晶體,P4 O6、SO2為分子晶體。MgO的相對(duì)分子質(zhì)量(或離子半徑)大于Li2O,MgO的熔點(diǎn)大于Li2O。P的第一電離能大于S,P4 O6熔點(diǎn)大于SO2。這種表述雖對(duì)物質(zhì)進(jìn)行了分類,但離子晶體、分子晶體熔點(diǎn)比較的原理不清楚。③MgO、Li2O為離子晶體,P4 O6、SO2為分子晶體。晶格能MgO>Li2O,分子間作用力P4 O6>SO2。這種表述雖能正確分類,但原因分析欠充實(shí)。
例2 比較CO2、H2O、CH3OH、H2的沸點(diǎn),并說明原因:____ 。
分析:首先,根據(jù)組成元素判斷晶體類型,四種物質(zhì)都屬于分子晶體。其次,根據(jù)氫鍵的構(gòu)成條件判斷分子間是否存在氫鍵及氫鍵的多少,H2O和CH3 OH分子間均存在氫鍵,且水分子間氫鍵多。最后,根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量判斷范德華力大小,CO2和H2分子間沒有氫鍵,CO2相對(duì)分子質(zhì)量較大,熔點(diǎn)較高。
正確表述:沸點(diǎn):H2O>CH2 OH >CO2> H2。原因:H2O與CH3 OH均為極性分子且存在分子間氫鍵,H2O中分子間氫鍵比CH3 OH多;CO2與H2均為非極性分子且沒有分子間氫鍵,CO2相對(duì)分子質(zhì)量較大,范德華力較大。
常見錯(cuò)解與錯(cuò)因:H2O和CH3 OH都是液態(tài)物質(zhì),CH3OH的相對(duì)分子質(zhì)量大,故CH3 OH> H2O。CO2和H2都是氣態(tài)物質(zhì),CO2的相對(duì)分子質(zhì)量大,故沸點(diǎn)CO2>H2。這種表述僅根據(jù)常識(shí)進(jìn)行判斷,未從本質(zhì)上解釋原因。
例3 K和Cr屬于同一周期,且核外最外層電子構(gòu)型相同,但金屬K的熔沸點(diǎn)都比金屬Cr的低,原因是____。
分析:K和Cr均屬于金屬晶體。金屬晶體的熔沸點(diǎn)與金屬鍵的大小有關(guān)。一般情況下,金屬原子的價(jià)電子越多,原子半徑越小,金屬鍵越強(qiáng),熔沸點(diǎn)就越高。
正確表述:K原子半徑較大,且價(jià)電子數(shù)較少,金屬鍵較弱,故K的熔沸點(diǎn)較低。
常見錯(cuò)解與錯(cuò)因:①同一周期,金屬的熔沸點(diǎn)逐漸升高。這種表述錯(cuò)在將規(guī)律和原因混淆。②K的原子半徑大,所以K的熔沸點(diǎn)低。這種表述錯(cuò)在答題要點(diǎn)不全,金屬晶體的熔沸點(diǎn)除了跟原子半徑有關(guān),還跟價(jià)電子數(shù)有關(guān),Cr的價(jià)電子包括4s軌道上的電子和3d軌道上的電子。
二,陌生物質(zhì)熔沸點(diǎn)大小比較的判斷及原因表述
面對(duì)熟悉物質(zhì),要從分類的角度構(gòu)建解題模型,從微觀角度理解熔沸點(diǎn)的決定因素,做到表述科學(xué)、完整;面對(duì)陌生物質(zhì),準(zhǔn)確提取有效信息,按照解題模型有序思考,準(zhǔn)確答題,有時(shí)還要突破思維定式。
三.2021年高考預(yù)測(cè)
該部分內(nèi)容主要承載的學(xué)科核心素養(yǎng)有:宏觀辨識(shí)與微觀探析——分類觀、元素觀、微粒觀、結(jié)構(gòu)觀,證據(jù)推理與模型認(rèn)知——證據(jù)意識(shí)、推理能力、思維模型。伴隨著各省新高考的全面展開,預(yù)計(jì)該考點(diǎn)仍將是高考的熱點(diǎn),考查更多地會(huì)從“不同類型的多種物質(zhì)間熔沸點(diǎn)比較”或從“陌生物質(zhì)間熔沸點(diǎn)比較”進(jìn)行。
例5 已知:乙二胺(H2NCH2CH2NH2)和三甲胺[N (CH3)3]均屬于胺。Si3 N4和C3 N4結(jié)構(gòu)相似,硬度大,熔點(diǎn)高,常用作陶瓷材料。比較上述四種物質(zhì)的熔點(diǎn),并說明理由:___- 。
答案:C3 N4>Si3 N4>H2 NCH2 CH2 NH2>[N(CH3)3]。Si3 N4和C3 N4屬于原子晶體,乙二胺和三甲胺屬于分子晶體,原子晶體的熔點(diǎn)高于分子晶體。C原子半徑小于Si原子半徑,C-N鍵鍵能大于SiN鍵鍵能,所以熔點(diǎn)C3 N4高于Si3 N4。乙二胺分子間存在氫鍵,三甲胺分子間無氫鍵,所以乙二胺的熔點(diǎn)高于三甲胺。
(責(zé)任編輯謝啟剛)