实验：比较离子与共价化合物的性质

离子化合物与共价化合物的行为差别很大，这个实验把主要差异汇集成一次比较，使规律容易记忆和解释。通过对一种离子化合物和一种共价化合物并排检验同样的性质，熔点、溶解度与导电性，你就搭起了化学键一章要求你掌握并论证的那张表。

本指南列出方法、观察，以及实验考试所看重的试卷三技能。

目的

从熔点、在水与有机溶剂中的溶解度，以及导电性等方面，比较一种离子化合物（例如氯化钠）与一种共价化合物（例如萘）的物理性质，并把差异与成键的类型联系起来。

仪器与材料

• 氯化钠（离子化合物）
• 萘（共价化合物）
• 蒸馏水与有机溶剂，例如四氯化碳
• 试管与试管架
• 本生灯、三脚架与加热装置
• 碳电极、电池、灯泡与连接导线
• 药匙与搅拌棒

步骤

1. 熔点。 把等量的少许氯化钠和萘分别放入点火管，用同一火焰各自轻轻加热；记下哪一种容易熔化、哪一种不熔化。
2. 在水中的溶解度。 向试管中的水加入一药匙氯化钠，摇动，记下是否溶解；用萘重复。
3. 在有机溶剂中的溶解度。 向有机溶剂加入一药匙氯化钠，摇动，记下是否溶解；用萘重复。
4. 溶液的导电性。 凡是溶解了的化合物，用碳电极、电池与灯泡检验其溶液，记下灯泡是否点亮。
5. 把每个结果都记入两种化合物的比较表。

预期观察

氯化钠在轻轻加热下不熔化，说明它熔点高，而萘容易熔化，说明它熔点低。氯化钠溶于水但不溶于有机溶剂；萘不溶于水但溶于有机溶剂。

氯化钠溶液导电、灯泡点亮，而萘（不溶于水）不能给出导电的水溶液。

推断与结论

离子化合物熔点高，是因为在整个巨型晶格中带相反电荷的离子之间有强的静电力，需要大量热能才能克服。共价化合物熔点低，是因为它由分子构成、分子之间只靠弱的作用力维系，只需很少能量就能克服。

离子化合物溶于水这种极性溶剂，但不溶于有机溶剂；共价化合物溶于有机溶剂但不溶于水。离子化合物溶解后导电，因为它的离子能自由移动，而共价化合物不导电，因为它没有可自由移动的离子。

所有这些差异都源于成键的类型。

科学过程技能（试卷三风格）

提出假设。 离子化合物熔点较高、溶于水、在溶液中导电，而共价化合物熔点较低、溶于有机溶剂、不导电。

辨认变量。 操纵变量是化合物的类型（离子或共价）；反应变量是熔化的表现、溶解度与导电性；固定变量包括物质的量、溶剂的体积与加热的条件。

列表记录数据。 画一张比较表，行为熔点、在水中的溶解度、在有机溶剂中的溶解度与导电性，每种化合物一列，使两者能一目了然地比较。

作出推断。 由氯化钠熔点高、溶于水，推断离子键强；由萘熔点低、溶于有机溶剂，推断共价分子之间作用力弱。

操作性定义。 高熔点在此用操作方式定义为：在那种能轻易熔化共价化合物的轻轻加热下、该化合物仍不熔化的熔点。

安全须知

• 在通风良好、远离火焰处处理有机溶剂，因为它的蒸气可能有害，有些有机溶剂易燃。
• 戴安全护目镜，因为受热的物质与溶剂可能溅射。
• 轻轻加热试管、管口朝向无人处，使高温物料不会朝人喷出。
• 调整导电装置前先关闭电源，以免触电。

常见错误

• 用量不相等。 两种化合物用量不同会使熔化的比较不公平；要用等量的少许。
• 混淆溶剂。 在错误的溶剂里测溶解度会给出误导的结果；把水与有机溶剂清楚地标好。
• 检验固体的导电性。 此处导电性是在溶液上检验、而不是干燥固体；要先确认化合物已溶解。
• 在火焰上加热有机溶剂。 这有火灾风险；让易燃溶剂远离本生灯。

我们的老师如何使用这个实验

在一对一的 SPM化学课堂里，以英文授课、每小时 RM50 起，我们用这次比较来搭起学生必须复现并论证的那张离子对共价的表。能把每种性质与成键联系起来，晶格的强作用力或分子间的弱作用力，的学生，就能答好在 SPM化学 里反复出现的结构与性质题。

因为比较这些性质是标准的试卷二与试卷三任务（试卷三为实验考试，评估科学过程技能），在这里弄懂原因、而不只是结果，能守住整个化学键课题的分数。