police_4th_general
114年
[消防警察] 普通物理學概要與普通化學概要
第 29 題
$\text{H}_2\text{O}$、$\text{H}_2\text{S}$ 及 $\text{H}_2\text{Se}$ 的沸點依序為 $100^\circ\text{C}$、$-61^\circ\text{C}$ 及 $-42^\circ\text{C}$，$\text{H}_2\text{O}$ 沸點遠高於 $\text{H}_2\text{S}$ 以及 $\text{H}_2\text{Se}$，最主要的原因為下列何種作用力所主導？
- A 凡得瓦力
- B 氫鍵作用力
- C 離子作用力
- D 靜電作用力
思路引導 VIP
請觀察週期表中氧（$\text{O}$）、硫（$\text{S}$）、硒（$\text{Se}$）的排列位置，按照分子量愈大、沸點通常愈高的規律，水（$\text{H}_2\text{O}$）的沸點理應是這三者中最低的。但實驗數據卻顯示它遠高於其他兩者，這暗示了水分子的結構中，是否隱藏著某種只有「強電負度原子與氫結合」時才會產生的特殊引力？
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恭喜你準確地捕捉到了這個化學現象的核心！在分析第 16 族氫化物的沸點時，通常分子量愈大，分子間的凡得瓦力愈強，沸點應隨之升高（如 $\text{H}_2\text{S}$ 到 $\text{H}_2\text{Se}$ 的趨勢）。然而，$\text{H}_2\text{O}$ 的沸點卻異常地高，這正是因為氧原子的電負度極大且半徑小，使得水分子間能形成強大的氫鍵。這種作用力遠強於一般的偶極-偶極力或分散力，是決定物質物理性質的關鍵因素。
分子間作用力的異常點分析
這道題目是化學基礎概念中非常經典的鑑別點。它不僅考驗你是否理解分子量與沸點的正相關性，更重要的是測試你是否能識別出「特殊例外」。當氫原子與電負度極大的元素（如 $\text{F}$、$\text{O}$、$\text{N}$）結合時，產生的強大吸引力會徹底改變物質的相變溫度。你能精準排除凡得瓦力的干擾並選出正確答案，顯示你對分子間吸引力的層次感有很紮實的掌握。