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“物质熔沸点大小的比较”是高考的高频考点,考生常存在下列问题:面对熟悉物质,缺乏有效分类,不能准确表述原因;面对陌生物质,缺乏有序思维,不能对信息进行有效利用,无法得出正确判断。本文从分析考生的常见错误人手,利用分类思想指导其认识物质熔沸点大小的规律,构建表述模型,扫除熔沸点比较的雷区。
一,常见物质熔沸点大小的原因表述
例1 一些氧化物的熔点如表1所示。
请解释表中氧化物之间熔点差异的原因_____。
分析:首先,根据物质熔点信息及组成元素,应用分类思想,判断晶体类型。MgO、Li2O为离子晶体,P4 O6、SO2为分子晶体。其次,根据晶格能大小比较离子晶体的熔沸点。离子所带电荷越多,离子半径越大,晶格能越大,离子晶体的熔沸点越高。最后,根据分子间作用力大小比较分子晶体的熔沸点。分子间作用力包括氢键和范德华力。分子间存在氢键的物质熔沸点一般较大;组成与结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大,物质的熔沸点越大。P4O6、SO2都不含氢键,故比较相对分子质量即可。
正确表述:MgO、Li2O为离子晶体;P4 O6、SO2为分子晶体,所以MgO、Li2O的熔点大于P4 O6、SO2的熔点。Mg2 所带电荷多于Li ,晶格能MgO> Li2O,熔点MgO>Li2O。相对分子质量P4O6 >SO2,分子间作用力P4O6>SO2,熔点P4 O6 >SO2。
常见错解与错因:①Mg2 所带电荷大于Li ,MgO的晶格能大于Li,O。P4 O6相对分子质量大于SO2,P4O6熔点大于SO2。这种表述没有对物质进行分类,也就无法说明MgO、Li2O的熔点大于P4O6、SO2的熔点。②MgO、Li2O为离子晶体,P4 O6、SO2为分子晶体。MgO的相对分子质量(或离子半径)大于Li2O,MgO的熔點大于Li2O。P的第一电离能大于S,P4 O6熔点大于SO2。这种表述虽对物质进行了分类,但离子晶体、分子晶体熔点比较的原理不清楚。③MgO、Li2O为离子晶体,P4 O6、SO2为分子晶体。晶格能MgO>Li2O,分子间作用力P4 O6>SO2。这种表述虽能正确分类,但原因分析欠充实。
例2 比较CO2、H2O、CH3OH、H2的沸点,并说明原因:____ 。
分析:首先,根据组成元素判断晶体类型,四种物质都属于分子晶体。其次,根据氢键的构成条件判断分子间是否存在氢键及氢键的多少,H2O和CH3 OH分子间均存在氢键,且水分子间氢键多。最后,根据相对分子质量判断范德华力大小,CO2和H2分子间没有氢键,CO2相对分子质量较大,熔点较高。
正确表述:沸点:H2O>CH2 OH >CO2> H2。原因:H2O与CH3 OH均为极性分子且存在分子间氢键,H2O中分子间氢键比CH3 OH多;CO2与H2均为非极性分子且没有分子间氢键,CO2相对分子质量较大,范德华力较大。
常见错解与错因:H2O和CH3 OH都是液态物质,CH3OH的相对分子质量大,故CH3 OH> H2O。CO2和H2都是气态物质,CO2的相对分子质量大,故沸点CO2>H2。这种表述仅根据常识进行判断,未从本质上解释原因。
例3 K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔沸点都比金属Cr的低,原因是____。
分析:K和Cr均属于金属晶体。金属晶体的熔沸点与金属键的大小有关。一般情况下,金属原子的价电子越多,原子半径越小,金属键越强,熔沸点就越高。
正确表述:K原子半径较大,且价电子数较少,金属键较弱,故K的熔沸点较低。
常见错解与错因:①同一周期,金属的熔沸点逐渐升高。这种表述错在将规律和原因混淆。②K的原子半径大,所以K的熔沸点低。这种表述错在答题要点不全,金属晶体的熔沸点除了跟原子半径有关,还跟价电子数有关,Cr的价电子包括4s轨道上的电子和3d轨道上的电子。
二,陌生物质熔沸点大小比较的判断及原因表述
面对熟悉物质,要从分类的角度构建解题模型,从微观角度理解熔沸点的决定因素,做到表述科学、完整;面对陌生物质,准确提取有效信息,按照解题模型有序思考,准确答题,有时还要突破思维定式。
三.2021年高考预测
该部分内容主要承载的学科核心素养有:宏观辨识与微观探析——分类观、元素观、微粒观、结构观,证据推理与模型认知——证据意识、推理能力、思维模型。伴随着各省新高考的全面展开,预计该考点仍将是高考的热点,考查更多地会从“不同类型的多种物质间熔沸点比较”或从“陌生物质间熔沸点比较”进行。
例5 已知:乙二胺(H2NCH2CH2NH2)和三甲胺[N (CH3)3]均属于胺。Si3 N4和C3 N4结构相似,硬度大,熔点高,常用作陶瓷材料。比较上述四种物质的熔点,并说明理由:___- 。
答案:C3 N4>Si3 N4>H2 NCH2 CH2 NH2
一,常见物质熔沸点大小的原因表述
例1 一些氧化物的熔点如表1所示。
请解释表中氧化物之间熔点差异的原因_____。
分析:首先,根据物质熔点信息及组成元素,应用分类思想,判断晶体类型。MgO、Li2O为离子晶体,P4 O6、SO2为分子晶体。其次,根据晶格能大小比较离子晶体的熔沸点。离子所带电荷越多,离子半径越大,晶格能越大,离子晶体的熔沸点越高。最后,根据分子间作用力大小比较分子晶体的熔沸点。分子间作用力包括氢键和范德华力。分子间存在氢键的物质熔沸点一般较大;组成与结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大,物质的熔沸点越大。P4O6、SO2都不含氢键,故比较相对分子质量即可。
正确表述:MgO、Li2O为离子晶体;P4 O6、SO2为分子晶体,所以MgO、Li2O的熔点大于P4 O6、SO2的熔点。Mg2 所带电荷多于Li ,晶格能MgO> Li2O,熔点MgO>Li2O。相对分子质量P4O6 >SO2,分子间作用力P4O6>SO2,熔点P4 O6 >SO2。
常见错解与错因:①Mg2 所带电荷大于Li ,MgO的晶格能大于Li,O。P4 O6相对分子质量大于SO2,P4O6熔点大于SO2。这种表述没有对物质进行分类,也就无法说明MgO、Li2O的熔点大于P4O6、SO2的熔点。②MgO、Li2O为离子晶体,P4 O6、SO2为分子晶体。MgO的相对分子质量(或离子半径)大于Li2O,MgO的熔點大于Li2O。P的第一电离能大于S,P4 O6熔点大于SO2。这种表述虽对物质进行了分类,但离子晶体、分子晶体熔点比较的原理不清楚。③MgO、Li2O为离子晶体,P4 O6、SO2为分子晶体。晶格能MgO>Li2O,分子间作用力P4 O6>SO2。这种表述虽能正确分类,但原因分析欠充实。
例2 比较CO2、H2O、CH3OH、H2的沸点,并说明原因:____ 。
分析:首先,根据组成元素判断晶体类型,四种物质都属于分子晶体。其次,根据氢键的构成条件判断分子间是否存在氢键及氢键的多少,H2O和CH3 OH分子间均存在氢键,且水分子间氢键多。最后,根据相对分子质量判断范德华力大小,CO2和H2分子间没有氢键,CO2相对分子质量较大,熔点较高。
正确表述:沸点:H2O>CH2 OH >CO2> H2。原因:H2O与CH3 OH均为极性分子且存在分子间氢键,H2O中分子间氢键比CH3 OH多;CO2与H2均为非极性分子且没有分子间氢键,CO2相对分子质量较大,范德华力较大。
常见错解与错因:H2O和CH3 OH都是液态物质,CH3OH的相对分子质量大,故CH3 OH> H2O。CO2和H2都是气态物质,CO2的相对分子质量大,故沸点CO2>H2。这种表述仅根据常识进行判断,未从本质上解释原因。
例3 K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔沸点都比金属Cr的低,原因是____。
分析:K和Cr均属于金属晶体。金属晶体的熔沸点与金属键的大小有关。一般情况下,金属原子的价电子越多,原子半径越小,金属键越强,熔沸点就越高。
正确表述:K原子半径较大,且价电子数较少,金属键较弱,故K的熔沸点较低。
常见错解与错因:①同一周期,金属的熔沸点逐渐升高。这种表述错在将规律和原因混淆。②K的原子半径大,所以K的熔沸点低。这种表述错在答题要点不全,金属晶体的熔沸点除了跟原子半径有关,还跟价电子数有关,Cr的价电子包括4s轨道上的电子和3d轨道上的电子。
二,陌生物质熔沸点大小比较的判断及原因表述
面对熟悉物质,要从分类的角度构建解题模型,从微观角度理解熔沸点的决定因素,做到表述科学、完整;面对陌生物质,准确提取有效信息,按照解题模型有序思考,准确答题,有时还要突破思维定式。
三.2021年高考预测
该部分内容主要承载的学科核心素养有:宏观辨识与微观探析——分类观、元素观、微粒观、结构观,证据推理与模型认知——证据意识、推理能力、思维模型。伴随着各省新高考的全面展开,预计该考点仍将是高考的热点,考查更多地会从“不同类型的多种物质间熔沸点比较”或从“陌生物质间熔沸点比较”进行。
例5 已知:乙二胺(H2NCH2CH2NH2)和三甲胺[N (CH3)3]均属于胺。Si3 N4和C3 N4结构相似,硬度大,熔点高,常用作陶瓷材料。比较上述四种物质的熔点,并说明理由:___- 。
答案:C3 N4>Si3 N4>H2 NCH2 CH2 NH2