Question

A和B兩種物質互相溶解的關系如圖1所示，橫坐標表示體系的總組成，縱坐標為溫度，由下至上，溫度逐漸升高。T₁時a是B在A中的飽和溶液的組成，b是A在B中的飽和溶液的組成（T₂時相應為c、d）。T₃為臨界溫度，此時A和B完全互溶。圖中曲線內為兩相，曲線外為一相（不飽和液）。某些物質如H₂O和(C₂H₅)₃N，C₃H₅(OH)₃和間-CH₃C₆H₄NH₂有低的臨界溫度（見示意圖2）。請根據上述事實，回答下列問題：
    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
圖 1                      圖 2
2-1 解釋圖1中T₃存在的原因。
2-2 說明圖2所示的兩對物質存在低的臨界溫度的原因。
2-3 描述圖2所示的兩對物質的互溶過程。

Answer 1

2-1物質的溶解度通常隨著溫度的升高而增大，所以在一定的溫度下，A和B兩種物質能達到完全互溶。                                                （2分）
2-2 某些物質如H₂O和(C₂H₅)₃N，C₃H₅(OH)₃和間-CH₃C₆H₄NH₂存在低的臨界溫度的原因是它們在較低溫度能形成分子間氫鍵，然而，隨著溫度的升高，分子間氫鍵破裂，所以溶解度反而減小。                                                 (4分)
2-3
     (2分)
(若畫為1個H₂O和2個(C₂H₅)₃N分子形成氫鍵也給2分)
(2分)
(氫鍵位置不同、生成1、2、3個氫鍵或其它合理答案均給分)

此題的信息是圖形，可稱為圖形題。考察參賽者對用圖傳遞的信息理解加工的能力。參賽者首先應抓住試題的主題——兩種溶劑的互溶性；然后要浮現中學化學中關于溶解性的一般性問題——為什么有的溶劑能夠互溶，有的卻不能？其次要回憶中學化學中有關溫度對溶解度影響的一般原理。若顛倒了思考的順序，思路就會亂。中學化學有“相似者相溶”的說法，即分子間作用力的性質相近大小也相近的溶劑會相互溶解。性質相近和大小相近也有個順序。性質相近才能再考慮大小是否相近。性質不相近就不必再考慮大小是否相近。圖1和2給出了溶解性與溫度關系相反的信息，應歸咎于兩者分子間力性質不同。題面給出圖2溶劑的實例，倒過來告訴我們圖1的溶劑不具有這種性質，即表明圖1是通例，圖2是特例，因此參賽者需首先分析圖2特例具有什么特殊的分子間作用力，于是就找到了解題的關鍵——氫鍵。