A和B两种物质互相溶解的关系如图1所示,横坐标表示体系的总组成,纵坐标为温度,由下至上,温度逐渐升高。T1时a是B在A中的饱和溶液的组成,b是A在B中的饱和溶液的组成(T2时相应为c、d)。T3为临界温度,此时A和B完全互溶。图中曲线内为两相,曲线外为一相(不饱和液)。某些物质如H2O和(C2H5)3N,C3H5(OH)3和间-CH3C6H4NH2有低的临界温度(见示意图2)。请根据上述事实,回答下列问题:
T3
T2 c d
T1 a b
18.5° C
A 100% 80% 60% 40% 20% 0% H2O (C2H5)3N
0% 20% 40% 60% 80% 100% B
图 1 图 2
2-1 解释图1中T3存在的原因。
2-2 说明图2所示的两对物质存在低的临界温度的原因。
2-3 描述图2所示的两对物质的互溶过程。
2-1物质的溶解度通常随着温度的升高而增大,所以在一定的温度下,A和B两种物质能达到完全互溶。 (2分)
2-2 某些物质如H2O和(C2H5)3N,C3H5(OH)3和间-CH3C6H4NH2存在低的临界温度的原因是它们在较低温度能形成分子间氢键,然而,随着温度的升高,分子间氢键破裂,所以溶解度反而减小。 (4分)
2-3
(2分)
(若画为1个H2O和2个(C2H5)3N分子形成氢键也给2分)
(2分)
(氢键位置不同、生成1、2、3个氢键或其它合理答案均给分)
此题的信息是图形,可称为图形题。考察参赛者对用图传递的信息理解加工的能力。参赛者首先应抓住试题的主题——两种溶剂的互溶性;然后要浮现中学化学中关于溶解性的一般性问题——为什么有的溶剂能够互溶,有的却不能?其次要回忆中学化学中有关温度对溶解度影响的一般原理。若颠倒了思考的顺序,思路就会乱。中学化学有“相似者相溶”的说法,即分子间作用力的性质相近大小也相近的溶剂会相互溶解。性质相近和大小相近也有个顺序。性质相近才能再考虑大小是否相近。性质不相近就不必再考虑大小是否相近。图1和2给出了溶解性与温度关系相反的信息,应归咎于两者分子间力性质不同。题面给出图2溶剂的实例,倒过来告诉我们图1的溶剂不具有这种性质,即表明图1是通例,图2是特例,因此参赛者需首先分析图2特例具有什么特殊的分子间作用力,于是就找到了解题的关键——氢键。