附录四常见物质的物理性质汇总
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1.熔点、沸点的规律
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。
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(1.01×105Pa)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。
(1)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ⅢA族的镓熔点比铟、铊低,ⅣA族的锡熔点比铅低。
(2)同周期中的几个区域的熔点规律
①高熔点单质
C,Si,B三角形小区域,因其为原子晶体,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℃)。
②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,而氦是熔点(-272.2℃,26×105Pa)、沸点(268.9℃)最低。
金属的低熔点区有两处:IA、ⅡB族Zn,Cd,Hg及ⅢA族中Al,Ge,Th;ⅣA族的Sn,Pb;ⅤA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。
(3)从晶体类型看熔、沸点规律
原子晶体的熔、沸点高于离子晶体,又高于分子晶体。金属单质和合金属于金属晶体,其中熔、沸点高的比例数很大(但也有低的)。
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。如熔点:金刚石>碳化硅>晶体硅
分子晶体由分子间作用力而定,其判断思路是:
①结构性质相似的物质,相对分子质量大,范德华力大,则熔、沸点也相应高。如烃的同系物、卤素单质、稀有气体等。
②相对分子质量相同,化学式也相同的物质(同分异构体),一般烃中支链越多,熔沸点越低。烃的衍生物中醇的沸点高于醚;羧酸沸点高于酯;油脂中不饱和程度越大,则熔点越低。如:油酸甘油酯常温时为液体,而硬脂酸甘油酯呈固态。
上述情况的特殊性最主要的是相对分子质量小而沸点高的三种气态氢化物:NH3,H2O,HF比同族绝大多数气态氢化物的沸点高得多(主要因为有氢键)。
(4)某些物质熔沸点高、低的规律性
①同周期主族(短周期)金属熔点。如 Li ②碱土金属氧化物的熔点均在2000℃以上,比其他族氧化物显著高,所以氧化镁、氧化铝是常用的耐火材料。 ③卤化钠(离子型卤化物)熔点随卤素的非金属性渐弱而降低。如:NaF>NaCl>NaBr>NaI。 2.物质溶解性规律 (1)气体的溶解性 ①常温极易溶解的:NH3[1(水):700(气)] HCl(1:500) 还有HF,HBr,HI,甲醛(40%水溶液—福尔马林)。 ②常温溶于水的:CO2(1:1) Cl2(1:2) H2S(1:2.6) SO2(1:40) ③微溶于水的:O2,O3,C2H2等 ④难溶于水的:H2,N2,CH4,C2H2,NO,CO等。 (2)液体的溶解性 ①易溶于水或与水互溶的如:酒精、丙酮、醋酸、硝酸、硫酸。 ②微溶于水的如:乙酸乙酯等用为香精的低级酯。 ③难溶于水的如:液态烃、醚和卤代烃。 (3)固体的水溶性(无机物略) 有机物中羟基和羧基具有亲水性,烃基具有憎水性,烃基越大,则水溶性越差,反而易I溶于有机溶剂中。如:甲酸、乙酸与水互溶,但硬脂酸、油酸分子中因—COOH比例过少反而不溶于水而溶于CCl4,汽油等有机溶剂。苯酚、三溴苯酚、苯甲酸均溶于苯。 (4)从碘、溴、氯的水溶液中萃取卤素的有机溶剂如:苯、汽油、乙醚、乙酸乙酯、CCl4、CS2等。 (5)白磷、硫易溶于CS2 (6)常见水溶性很大的无机物如:KOH,NaOH,AgNO3溶解度在常温超过100g(AgNO3超过200g)。KNO3在20℃溶解度为31.6g,在100℃溶解度为246g。溶解度随温度变化甚少的物质常见的只有NaCl。 (7)难溶于水和一般溶剂的物质 ①原子晶体(与溶剂不相似)。如:C,Si,SiO2,SiC等。其中,少量碳溶于熔化的铁。 ②有机高分子:纤维素仅溶于冷浓H2SO4、铜氨溶液和CS2跟NaOH作用后的溶液中,已热固化的酚醛树脂不溶于水或一般溶剂。 3.常见的有毒物质 (1)剧毒物质 白磷、偏磷酸、氰化氢(HCN)及氰化物(NaCN,KCN等)砒霜(As2O3)、硝基苯等。 CO(与血红蛋白结合),Cl2,Br2(气),F2(气),HF,氢氟酸等。 (2)毒性物质 NO(与血红蛋白结合),NO2,CH3OH,H2S。 4.苯酚、甲醛、二氧化硫、重铬酸盐、汞盐、可溶性钡盐、可溶性铅盐、可溶性铜盐等。 这些物质的毒性,主要是使蛋白质变性,其中常见的无机盐如:HgCl2,BaCl2,Pb(CHCOO)2;铜盐也使蛋白质凝固变性,但毒性较小,此外铍化合物也有相当的毒性。 饮酒过多也有一定毒性。汞蒸气毒性严重。有些塑料如聚氯乙烯制品(含增塑剂)不宜盛放食品等。