化学自习室移动版

 中学化学课本中有大量的数据材料用来说明物质的性质及其变化。许多化学理论、原理、规律都是通过对这些数据的分析、归纳、总结而得出的。因此，充分利用好这些数据不仅可以帮助我们理解一些化学理论、原理、规律，而且可以帮助我们解决一些化学问题。下面对中学课本中的几种常见“数据材料”的应用作一点归纳。

一、物质的密度数据的一些应用

1．应用气体的密度数据可以确定气体的收集方法

当某气体的密度大于空气的密度（1.29g/L）时，该气体可用向上排空气法收集（NO除外)，如CO₂，SO₂，HCl，Cl₂等气体的收集；当某气体的密度小于空气的密度(1.29g/L)时，该气体可用向下排空气法收集，如H₂，NH₃，C₂H₂等气体的收集。

2．有些固体、液体的密度数据可用于确定某些物质的保存方法　

对一些空气中极易变质或极易挥发的物质，常将它们保存在某些液体中。被选择的液体要求与被保存的物质互不相溶、互不反应，而且密度要小于被保存的物质。如液溴易挥发常加入少量水起液封作用；白磷易被氧化常保存于水中，少量的金属钠、钾保存在煤油中等。

3．应用有些物质密度数据对某些混合物进行分离

对两种互溶物质组成的混合物，如果都与另一种溶剂互不相溶，且一种物质的密度大于溶剂的密度，另一种物质的密度小于溶剂的密度，则可以将它们加入这种溶剂中用分液的方法分离。如苯和溴苯的分离，可将混合物加入水中，利用苯的密度比水小，溴苯的密度比水大，且都不溶于水来分离。又如炼铁工业利用炉渣的密度比铁水的密度小来分离它们等。

4．应用有些物质的密度数据解释一些日常生活中的现象　　
　　如汽油着火不能用水来灭火，这是因为汽油的密度比水的密度小，油能浮于水面继续燃烧。又如应用矿石的密度的不同采用水洗法来选矿。再如进入干涸的深井、深窖、深洞中时为什么容易发生危险?原因是空气中的CO₂的密度比O₂大，越低的地方CO₂的浓度越高，人进入会因为缺氧而窒息等。

物质的密度数据还有很多其他方面的应用，如根据金属的密度大小判断金属是轻金属或是重金属等。　　　　

二、物质的熔点、沸点数据的一些应用

1．应用物质的熔沸点数据判断物质在常温下的状态　

若某物质的沸点低于25℃，则常温下为气体；若某物质的熔点低于25℃，而沸点高于25℃，则常温下为液体；若某物质的熔点高于25℃，则常温下为固体。

2．应用物质的熔沸点判断气体被液化的难易、液态物质的挥发性大小等

气体的沸点越低，则该气体越容易被液化。如SO₂(沸点－10℃)、NH₃(－33.35℃)、Cl₂(－34.5℃）等由于沸点较低，故容易被液化。某液体物质的沸点越低，则越容易挥发；若某液体物质的沸点越高，则越难挥发。如液溴（沸点58.78℃）、苯（80.1℃）易挥发；浓硫酸（338℃）难挥发等。

3．应用物质的熔沸点数据推测物质的晶体类型

分子晶体由于微粒间的作用力是较小的分子间作用力，故熔点沸点较低；离子晶体由于离子间的作用力是较强的离子键，故熔点沸点一般较高；原子晶体由于原子间的作用力是较强的共价键，故熔点沸点较高。如白磷的熔点44.1℃、沸点280℃可推测是分子晶体；NaCl的熔点是801℃、沸点是1 413℃可推测是离子晶体；晶体硅的熔点是1 410℃、沸点是2 355℃可推测是原子晶体等。

4．应用某些物质的沸点数据的不同对混合物进行分离　

如工业上所用的氮气，通常是利用液态空气中液体氮气的沸点（-195.8℃）比氧气的沸点（-183℃）低而加以分离制得；石油工业利用石油中各种馏分的沸点的不同利用控制加热的温度来分离各馏分；制酒工业利用酒精的沸点（78℃）比水的沸点（100℃）低而采用蒸馏的方法分离酒精和水等。

5．应用某些物质的沸点的不同，通过控制反应温度来使某些反应朝着需要的方向进行　

①根据某些酸的沸点的不同，可以用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根据某些物质的沸点不同，可以通过控制反应温度使一些特殊反应得以发生。

如：Na+KCl→NaCl+K已知Na的沸点（882.9℃）高于K的沸点（774℃），故可以通过控制温度使K呈气态，Na呈液态，应用化学平衡移动原理，反应中不断将K的蒸汽移离反应体系，则平衡向右移动，从而使反应得以发生等。

③有些反应需要严格控制反应温度在一定范围，可以根据物质的熔点沸点的不同，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，可选择水浴加热来控制温度；如果需要100℃～200℃的温度，可选择油浴加热来控制温度；如果需要200℃～300℃的温度，可选择石蜡浴来控制温度等。

6．根据某些物质的熔点、沸点数据解释一些化学问题

①如为什么有些液体混合时只能将其中一种液体滴入另一种液体中，而不能反滴加?

这是因为有些液体混合时，会放出大量的热，为防止低沸点液体因沸腾而瀑溅，应将高沸点的液体滴入低沸点的液体中并不断搅拌。如浓硫酸的稀释，应将浓硫酸慢慢滴加入水中，并不断搅拌；制乙烯时，应将浓硫酸慢慢滴入乙醇中，并不断搅拌；制硝基苯时，应将浓硫酸慢慢滴入浓硝酸中，并不断搅拌 。

②又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(2800℃)，能耗大，而MgCl₂的熔点低(712℃)，能耗低。又如工业上用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的熔点很高(2 045℃)，而加入冰晶石后可以使Al₂O₃在1000℃左右溶解在冰晶石中。

7．根据熔沸点数据判断有机物分子结构特点

烷烃的熔沸点与烷烃中碳原子数的多少有一定的关系。在没有支链的烷烃中，碳原子数越多，则烃的熔沸点越高，这是因为碳原子数越多，烃的分子量越大，分子间作用力越大所致。在分子式相同的情况下，熔沸点高低与同分异构体的结构有关。例如，二甲苯有三种同分异构体： 邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯　它们的沸点依次降低，可以这样理解，把分子看作一个球体，这三种分子的体积依次增大，分子间的距离也增大，因而分子间的作用力小，熔沸点就降低了。

三、原子半径（或离子半径）数据的一些应用

1．原子半径数据大小的应用

推断元素的金属性、非金属性的强弱。　　

推断原子的氧化性、还原性的强弱。　　

推测原子晶体的熔点沸点的高低、硬度的大小。如碳的原子半(0.077nm）小于硅的原子半径（0.117nm），由此可推断金刚石（C—C）、金刚砂（C—Si）、晶体硅（Si—Si）三者的熔点沸点逐渐降低，硬度逐渐减小。　　

推测共价化合物分子中键长、键能的大小。一般来说，同种类型的共价键的键长的大小取决于成键原子双方半径大小之和。半径之和越小，键长越短、键能越大。

2．应用离子半径数据大小推测离子晶体的熔点、沸点的高低，硬度的大小

对于离子晶体来说，熔点的高低取决于离子键的强弱，取决于离子半径的大小和离子所带电荷的多少。当离子晶体中的离子带有相同电荷时，晶体中离子半径之比越大，即阴、阳离子的半径差越大，该晶体的配位数越高，也就是一个阳离子同时能被更多的阴离子吸引，一个阴离子同样也能被更多的阳离子吸引，因其离子间的作用强，晶体的熔点就高。

例如，NaCl和CsCl晶体相比，因Cs的半径大于Na，在NaCl晶体中一个Na^＋被6个Cl^－吸引，而在CsCl晶体中，一个Cs^＋被8个Cl^－吸引，其熔点分别为801℃和645℃。

四、键长、键能、键角数据的一些应用

（1）键长数据大小的应用　

①判断化学键的强弱。

一般来说键长越短，键能就越大，键就越牢固。因此根据键长的大小可以比较键的强弱。如C≡C的键长为0.120nm，C=C的键长为0.133nm，C—C的键长为0.154nm，因此C ≡C的键能大于C=C，C=C的键能大于C—C。　

②解释某些物质的结构。

如苯分子的结构，由于苯分子中的碳碳键的键长是0．140nm，介于C= C（0．133nm）和C—C（0．154nm）之间，由此可推之苯环中碳碳键既不同于一般的双键，也不同于一般的单键，它是一种介于这二者之间的一种特殊的键，又知苯环中所有的碳碳键的键长都相等，故苯环的结构是不同于一般的烷烃和烯烃的一种特殊结构。

（2）键能数据大小的应用

①判断物质的稳定性大小。

一般来说，键能越大，物质就越稳定。如N₂分子的N≡N的键能为946kJ/mol，大于一般的双原子分子，故N₂分子很稳定，一般条件下不易同其他物质发生反应。又如卤化氢分子按F，Cl，Br，I的顺序，对应的氢卤键的键能逐渐减小，由此可推之它们的稳定性越来越小。

②判断物质的化学活动性强弱。

一般来说，物质的键能越大，化学活动性就越弱。如N2的键能946kJ/mol大于Cl2的键能（247kJ/mol），所以N₂的化学活动性弱于Cl₂。

③解释某些化学问题。

如烯烃、炔烃容易发生加成反应、容易被高锰酸钾酸性溶液所氧化，而烷烃却不能发生以上反应。这可以通过对C—C，C=C，C≡C键能大小的分析，判断出C=C中有一个键较弱，C≡C中有二个键较弱，这种较弱的键容易断开，所以性质上有差异等。

（3）键角数据大小的由来及应用　

①推断分子或晶体的空间构型，进一步推断分子的极性。

分子的空间构型是由分子中的键角大小决定的。如CH₄，CCl₄等分子中键与键之间的夹角为109°28′，由此可推出它们都是正四面体结构。由于它们的结构是对称的，还可以知道它们是非极性分子。又如金刚石的晶体中，每个碳原子都与相邻的四个碳原子以共价键结合，且键角都是109°28′，成为正四面体结构，这些正四面体结构向空间发展，构成一种坚实的、彼此联结的空间网状晶体。又如H₂O分子中两个H—O之间的键角为104°30′，由此可推之H₂O是“V”形的极性分子等。　

②解释某些化学问题。

如解释为何链状烷烃的碳链不是直线形而是锯齿形的?这是由于每一个碳原子形成的四个共价键之间的键角都是109°28′，即每一个碳原子都要保持四面体结构，当然不可能是直线形，而是锯齿形等。

五、物质的溶解度数据的一些应用　

（1）根据气体的溶解度数据大小不仅可用于确定气体的收集方法，还可以判断气体是否可用于作喷泉实验。

对于难溶于水的气体可以用排水取气法收集，但是不能作喷泉实验；对于易溶于水的气体不能用排水法收集，可用于喷泉实验等。如NH₃的溶解度（在常温常压下为1∶700），极易溶于水，不能用排水取气法收集，可用于做喷泉实验等。

（2）根据物质的溶解度大小对有些混合物进行分离（或提纯、或鉴别）。

如用CCl₄从碘水中萃取碘，就是利用碘在CCl₄中的溶解度大于在水中的溶解度；又如Cl₂中混有HCl，可以将混合气体通过饱和食盐水而除去，这是利用HCl在饱和食盐水中的溶解度较大，而Cl₂在饱和食盐水中的溶解度较小。　

（3）应用物质的溶解度大小解释某些化学问题。

如为何配制较浓的碘溶液时应用酒精为溶剂而不是用水?这是因为碘在酒精中的溶解度大于在水中的溶解度；

又如为何暂时硬水长时间加热产生的水垢的成分之一是Mg(OH)₂而不是MgCO₃?这是因为Mg(OH)₂比MgCO₃在水中的溶解度小。

教材中的数据材料还有很多，它们都有各自的应用。如用气体的相对分子质量的大小可以用来确定气体的收集方法是用向上（相对分子质量大于29的）或向下（相对分子质量小于29的）排空气法收集；又如应用电离度数据的大小可以判断弱电解质的相对强弱，进一步还可以判断相应的盐的水解程度的大小等；又如用分子的相对分子质量的大小来推断组成和结构相似的分子的分子间的作用力相对大小等。因此在化学的学习过程中要重视对教材中数据材料的分析，把数据材料同其他化学知识有机地联系起来，这样才能学好、学活化学知识。（完）