Question

制冷剂是一种易压缩、易液化的气体，液化后在冷冻机管内循环，蒸发时吸收热量，使环境温度降低，达到制冷目的。历史上，人们曾采用过乙醚、氨、氯甲烷等作制冷剂，但它们不是有毒，就是易燃，效果并不十分理想。于是，不断有科学家根据元素及其化合物的递变规律来开发新的制冷剂。请沿着科学家的探索轨迹完成下列问题：

(1)科学家们首先研究了某些化合物的易燃性和毒性的变化趋势。(以下填写化学式)

①氢化物的可燃性。第二周期：___________＞___________＞H₂O＞HF。第三周期：___________＞___________＞___________＞___________。②化合物的毒性。ⅤA族：PH₃＞NH₃。ⅥA族：H₂S___________H₂O(填“＞”或“＜”，下同)，CS₂___________CO₂。ⅦA族：CCl₄＞CF₄。

(2)接下来，科学家们把注意力集中到含F、Cl的化合物上。已知CCl₄的沸点是76.8 ℃，CF₄的沸点是-128 ℃，新的制冷剂的沸点最好能介于其间。经过较长时间的反复试验，一种新的制冷剂氟利昂-12(CCl₂F₂)终于诞生了，预计其他含F、Cl的化合物可以作为制冷剂的可能还有_________、_________、_________ (写化学式：可不填满，也可补充)。

(3)尽管这种制冷剂因能破坏大气中的臭氧层造成环境污染而逐渐被其他制冷剂所取代，但求助于元素周期表中元素及其化合物的_________(填选项编号)变化趋势来开发制冷剂的科学思维方法还是值得借鉴的。

①毒性  ②沸点  ③易燃性  ④水溶性  ⑤颜色

Answer 1

解析：(1)①同周期元素气态氢化物的可燃性从左向右逐渐减弱。

②由“毒性：PH₃＞NH₃，CCl₄＞CF₄”可知：同主族元素的化合物的毒性从上到下逐渐增大。

(2)组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，沸点越高。如沸点：CF₄＜CCl₄＜CBr₄＜CI₄。又如沸点：CO₂(常温下气态)＜CS₂(常温下液态)。

    CCl₂F₂的沸点介于CCl₄和CF₄之间，比较CCl₂F₂跟CCl₄(或CF₄)可以发现：CCl₂F₂是CCl₄分子中2个Cl原子被2个F原子取代的产物(或CCl₂F₂是CF₄分子中2个F原子被2个Cl原子取代的产物)。这样，CCl₄分子中1(或3)个Cl原子被1(或3)个F原子取代的产物。〔或CF₄分子中1(或3)个F原子被1(或3)个Cl原子取代的产物〕。CCl₃F和CClF₃的沸点也介于CCl₄和CF₄之间，即沸点：CF₄＜CClF₃＜CCl₂F₂＜CCl₃F＜CCl₄。

(3)制冷剂必须是易液化、毒性低或无毒、可燃性差或不燃烧的物质。由题目可以看出，科学家在寻找制冷剂的过程中，探讨了物质可燃性、毒性和沸点的递变规律。

答案：(1)①CH₄  NH₃  SiH₄  PH₃  H₂S  HCl  ②＞  ＞

(2)CCl₃F  CClF₃

(3)①②③