【方法和規律】
1、不同類型晶體熔、沸點的比較
(1)不同類型晶體的熔、沸點高低的一般規律:原子晶體>離子晶體>分子晶體
(2)金屬晶體的熔、沸點差別很大,如:鎢、鉑等熔、沸點很高,汞、銫等熔、沸點很低
2、同種晶體類型熔、沸點的比較:比較晶體內微粒之間相互作用力的大小
(1)原子晶體:看共價鍵的強弱,取決於鍵長,即:成鍵原子半徑大小
規律:原子半徑越小―→鍵長越短―→鍵能越大―→熔沸點越高
如:金剛石、金剛砂(碳化矽)、晶體矽的熔、沸點逐漸降低
(2)離子晶體:看離子鍵的強弱,取決於陰、陽離子半徑大小和所帶電荷數
規律:衡量離子晶體穩定性的物理量是晶格能。晶格能越大,形成的離子晶體越穩定,熔點越高,硬度越大。一般地說,陰、陽離子的電荷數越多,離子半徑越小,晶格能越大,離子間的作用力就越強,離子晶體的熔、沸點就越高
如:熔點:MgO>MgCl2>NaCl>CsCl
②衡量離子晶體穩定性的物理量是晶格能。晶格能越大,形成的離子晶體越穩定,熔點越高,硬度越大
(3)分子晶體:分子間作用力 (一般先氫鍵後範德華力最後分子的極性)
規律: ①分子間作用力越大,物質的熔、沸點越高;具有氫鍵的分子晶體熔、沸點反常地高,如:H2O>H2Te>H2Se
②組成和結構相似的分子晶體,相對分子質量越大,熔、沸點越高,如:SnH4>GeH4>SiH4>CH4
③組成和結構不相似的物質(相對分子質量接近),分子的極性越大,其熔、沸點越高,如:CO>N2
④在同分異構體中,一般支鏈越多,熔、沸點越低,如:正戊烷>異戊烷>新戊烷
(4)金屬晶體:看金屬鍵的強弱,取決於金屬陽離子半徑和所帶電荷數,即:金屬原子的價電子數
規律: 金屬離子半徑越小,離子電荷數越多,其金屬鍵越強,金屬熔、沸點就越高
如:熔、沸點:Na<Mg<Al
【例題精講】
不同類晶體熔沸點比較
答題策略
不同類型晶體的熔、沸點高低的一般規律:原子晶體>離子晶體>分子晶體
答題模板
×××為×××晶體,而×××晶體
1
金剛石的熔點比NaCl高,原因是:金剛石是原子晶體,而NaCl是離子晶體
2
SiO2的熔點比CO2高,原因是:SiO2是原子晶體,CO2而是分子晶體
3
Na的氯化物的熔點比Si的氯化物的熔點高,理由是:NaCl為離子晶體而SiCl4為分子晶體
分子晶體
答題策略
一般先氫鍵後範德華力最後分子的極性
答題模板
同為分子晶體,×××存在氫鍵,而×××僅存在較弱的範德華力
同為分子晶體,×××的相對分子質量大,範德華力強,熔、沸點高
同為分子晶體,兩者的相對分子質量相同(或相近),×××的極性大,熔、沸點高
同為分子晶體,×××形成分子間氫鍵,而×××形成的則是分子內氫鍵,形成分子間氫鍵會使熔、沸點增大
4
NH3的沸點比PH3高,原因是:同為分子晶體,NH3分子間存在較強的氫鍵,而PH3分子間僅有較弱的範德華力
5
CO2比CS2的熔沸點低,其理由是:同為分子晶體,CS2的相對分子質量大,範德華力強,熔沸點高
6
CO比N2的熔沸點高,其理由是:同為分子晶體,兩者相對分子質量相同,CO的極性大,熔沸點高
7
的沸點比高,原因是:形成分子內氫鍵,而形成分子間氫鍵,分子間氫鍵使分子間作用力增大
原子晶體
答題策略
看共價鍵的強弱,取決於鍵長;即:成鍵原子半徑大小
答題模板
同為原子晶體,×××晶體的鍵長短,鍵能大,熔沸點高
8
Si單質比化合物SiC的熔點高,理由是:晶體矽與SiC均屬於原子晶體,晶體矽中的Si—Si比SiC中Si—C的鍵長長,故鍵能也低,所以SiC熔點低
離子晶體
答題策略
看離子鍵(或晶格能)的強弱,取決於陰、陽離子半徑的大小和電荷數
答題模板
陰、陽離子電荷數相等,則看陰、陽離子半徑:
同為離子晶體,Rn-(或Mn+)半徑小於Xn-(或Nn+),故×××晶體晶格能大(離子鍵強),熔沸點高
陰離子(或陽離子)電荷數不相等,陰離子半徑(或陽離子半徑)不相同:
同為離子晶體,Rn-(或Mn+)半徑小於Xm-(或Nm+),Rn-(或Mn+)電荷數大於Xm-(或Nm+),故×××晶體晶格能大(或離子鍵強),熔沸點高
9
ZnO和ZnS的晶體結構相似,熔點較高的是ZnO,理由是:同屬於離子晶體,O2-半徑小於S2-,故ZnO晶格能大(或離子鍵強),熔點高
10
FeO的熔點大於Fe2O3的熔點,原因是:同為離子晶體,Fe2+半徑比Fe3+大,所帶電荷數也小於Fe3+,FeO的晶格能比Fe2O3小
金屬晶體
答題策略
看金屬鍵的強弱,取決於金屬陽離子半徑和所帶電荷數,即:金屬原子的價電子數
答題模板
陽離子電荷數相等,則看陽離子的半徑:同主族金屬元素
同為金屬晶體,Mn+半徑小於Nn+,故M晶體的金屬鍵強,熔、沸點高
陽離子電荷數不相等,陽離子半徑也不相等:同周期金屬元素
同為金屬晶體,Mm+半徑小於Nn+,Mm+電荷數大於Nn+,故M晶體的金屬鍵強,熔、沸點高
11
K的熔沸點小於Na,原因是:同為金屬晶體,K+的半徑大於Na+,故金屬鍵Na的強,熔沸點也高
12
Mg的熔沸點小於Al,原因是:同為金屬晶體,Mg2+的半徑大於Al3+,Mg2+的陽離子所帶的電荷數小於Al3+,故金屬鍵Al的強,熔沸點也高
【真題感悟】
1、[2019·全國卷Ⅰ·節選]一些氧化物的熔點如表所示:
氧化物
Li2O
MgO
P4O6
SO2
熔點/°C
1570
2800
23.8
−75.5
解釋表中氧化物之間熔點差異的原因_______________________
答:Li2O、MgO為離子晶體,P4O6、SO2為分子晶體。晶格能:MgO>Li2O。分子間作用力(分子量):P4O6>SO2
2、[2019·全國卷Ⅱ·節選]AsH3沸點比NH3的________(填「高」或「低」),其判斷理由是____________________
答:低 NH3分子間存在氫鍵
3、[2019·全國卷Ⅲ·節選]苯胺()的晶體類型是____________。苯胺與甲苯()的相對分子質量相近,但苯胺的熔點(-5.9 ℃)、沸點(184.4 ℃)分別高於甲苯的熔點(-95.0 ℃)、沸點(110.6 ℃),原因是______________________________________
答分子晶體 苯胺分子之間存在氫鍵
4、[2018·全國卷Ⅱ·節選]如圖為S8的結構,其熔點和沸點要比二氧化硫的熔點和沸點高很多,主要原因為______________________________________________
答:S8相對分子質量大,分子間範德華力強
5、[2018·海南卷·節選]H2S的沸點比水低的主要原因是_________________________
答:水分子間能夠形成氫鍵,增加了水分子間的作用力
6、[2017·全國卷Ⅰ·節選]K和Cr屬於同一周期,且核外最外層電子構型相同,但金屬K的熔點、沸點等都比金屬Cr低,原因是____________________________________
K原子半徑較大且價電子數較少,金屬鍵較弱
7、[2017·全國卷Ⅲ·節選]在CO2低壓合成甲醇反應(CO2+3H2===CH3OH+H2O)所涉及的4種物質中,沸點從高到低的順序為________________________,原因是_____________
答:H2O>CH3OH>CO2>H2H2O與CH3OH均為極性分子,H2O中氫鍵比甲醇中多;CO2與H2均為非極性分子,CO2相對分子質量較大,範德華力大
8、[2017·江蘇卷·節選]乙醇的沸點高於丙酮(),這是因為_____________________________
答:乙醇分子間存在氫鍵
9、[2017·海南卷·節選]SiX4的沸點依F、Cl、Br、I次序升高的原因是_______________
答:均為分子晶體,範德華力隨相對分子質量增大而增大
10、[2016·全國卷Ⅰ·節選]比較下列鍺滷化物的熔點和沸點,分析其變化規律及原因_______________
GeCl4
GeBr4
GeI4
熔點/℃
−49.5
26
146
沸點/℃
83.1
186
約400
答:GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸點依次增高。原因是分子結構相似,相對分子質量依次增大,分子間相互作用力逐漸增強
11、[2016·全國卷Ⅱ·節選]氨的沸點________(填「高於」或「低於」)膦(PH3),原因是______________________
答:高於 氨分子間可形成氫鍵
12、[2016·全國卷Ⅲ·節選]GaF3的熔點高於1 000 ℃,GaCl3的熔點為77.9 ℃,其原因是__________________
答:GaF3為離子晶體,GaCl3為分子晶體
13、[2016·四川卷·節選]H2O的沸點低於與其組成相似的H2S的氫化物,其原因是
答:H2S分子間不存在氫鍵,H2O分子間存在氫鍵
14、[2015·全國卷Ⅱ·節選]單質氧有兩種同素異形體,其中沸點高的是________(填分子式),原因是_____________
答O3 O3相對分子質量較大且是極性分子,範德華力較大
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