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晶体熔沸点的比较及应用

来源:未知作者:甑炳杨 点击:所属专题: 沸点 熔点 晶体性质
物质的熔沸点是物质的重要物理性质,物质熔沸点的高低与构成该物质的晶体类型及晶体内部微粒间的作用力有关,比较不同物质的熔沸点,根据不同情况有不同的依据,不同的规律,现分类解析如下: 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

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物质的熔沸点是物质的重要物理性质,物质熔沸点的高低与构成该物质的晶体类型及晶体内部微粒间的作用力有关,比较不同物质的熔沸点,根据不同情况有不同的依据,不同的规律,现分类解析如下:

 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NaCl>Hg>CO2

 2、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(C—C)>晶体熔沸点的比较及应用碳化硅(C—Si)>晶体硅(Si—Si)

 (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。如:MgO>MgCl2>NaCl>CsCl

 (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:Al>Mg>Na

 3、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I2>Br2>Cl2>F2;CH4<C2H6<C3H8<C4H10

 (2)、组成和结构不相似的物质,分子的极性越大,熔沸点越高,如CO>N2

 (3)、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氨、冰、干冰,乙醇。如HF>HI>HBr>HCl

 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℃)、Cl2(-34.5℃)被液化由易到难的顺序是SO2、NH3、Cl2。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190.70°C沸点180.53°C)碘(熔点113.5°C沸点184.35°C),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 ℃)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

①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、HNO3等;用高沸点的H3PO4制备低沸点的HBr、HI等。

②控制反应温度使一些特殊反应得以发生。如:Na+KCl晶体熔沸点的比较及应用 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

①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。

②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。

掌握物质的熔沸点规律,对常见物质熔沸点有一个量的概念,这在解题应用中也会起到重要作用。如选择合适的物质做传热介质来控制加热的温度。如果需要100 ℃以下的温度,可选择水浴加热;如果需要100~200 ℃的温度,可选择油浴加热,沸点不同使然。

(责任编辑:化学自习室)
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