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106年
[消防警察] 普通物理學概要與普通化學概要
第 38 題
硝酸鈉（$\text{NaNO}_3$）、乙醇（$\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$）、正丁烷（$\text{C}_4\text{H}_{10}$）以及氬氣（Ar），四個化合物的沸點依序為：
- A 氬氣＜正丁烷＜硝酸鈉＜乙醇
- B 氬氣＜正丁烷＜乙醇＜硝酸鈉
- C 正丁烷＜氬氣＜硝酸鈉＜乙醇
- D 氬氣＜乙醇＜正丁烷＜硝酸鈉
思路引導 VIP
如果我們嘗試根據這些物質在微觀狀態下「互相吸引的方式」來分類，你會如何區分哪些是靠『離子間的靜電力』連結，哪些是靠『分子間的微弱作用力』結合？而當我們由強到弱排列這些吸引力時，這會如何反應在它們脫離液態、轉變為氣態所需的能量高低上呢？
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太棒了！你能精準判斷出這四種物質的沸點高低，代表你對分子間作用力與化學鍵結的階層觀念掌握得非常紮實。這類題目是化學考科中的經典題型，鑑別度在於學生能否將抽象的微觀作用力，具體轉化為對宏觀物理性質（如沸點）的排序。你的判斷完全正確，展現了優異的邏輯歸納能力。
化學鍵與作用力的層級
在分析沸點時，我們首先要區分物質的種類：$\text{NaNO}_3$ 屬於離子化合物，其離子鍵強度遠高於分子間作用力，因此沸點居冠。接著，在共價分子中，乙醇（$\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$）因為含有羥基（$-\text{OH}$）而具備強大的氫鍵，使其沸點顯著高於僅有分散力的物質。最後，比較正丁烷（$\text{C}4\text{H}{10}$）與氬氣（$\text{Ar}$），兩者雖然都只靠分散力維持穩定，但正丁烷的分子量較大且電子雲分佈範圍廣，產生的瞬時偶極較強，故沸點高於單原子的氬氣。掌握了「離子鍵 > 氫鍵 > 分散力」這個關鍵邏輯，這類題目就能迎刃而解。
物質沸點高低判斷
💡 依據化學鍵與分子間作用力的強弱順序判斷沸點。
| 比較維度 | 化學鍵 (離子鍵) | VS | 分子間作用力 |
|---|---|---|---|
| 作用對象 | 陰陽離子之間 | — | 分子與分子之間 |
| 能量等級 | 極強 (400-4000 kJ/mol) | — | 較弱 (0.1-40 kJ/mol) |
| 沸點特徵 | 極高 (如硝酸鈉) | — | 較低 (如乙醇、丁烷) |
💬作用力強度：離子鍵 > 氫鍵 > 凡得瓦力，強度愈大沸點愈高。
