看拆开的是什么
U4.1 用“有没有生成新物质”判断变化的类型。AP U4.4 再深入一层，看过程中拆开和形成的是哪一种作用：
- 化学变化： 拆开或形成化学键chemical bond（共价键、离子键、金属键），原子重新组合。
- 物理变化： 只改变粒子之间的分子间作用力intermolecular forces（色散力、偶极–偶极作用、氢键），每个分子本身不变。
所以水沸腾时，拆开的是水分子之间的氢键，每个 H₂O 分子里的 O–H 键完好无损；水分解成 H₂ 和 O₂ 时，拆开的才是 O–H 共价键。
能量的大小
化学键一般比分子间作用力强得多。比较每摩尔的能量：
| 过程 | 拆开的作用 | 能量（kJ/mol） |
|---|---|---|
| 冰融化 | 一部分氢键 | 6.01 |
| 水沸腾 | 氢键 | 40.7 |
| H₂O 分解成 H₂ 和 ½O₂ | 2 个 O–H 共价键 | 约 926 |
| H₂ + Cl₂ → 2HCl | H–H 键和 Cl–Cl 键 | 约 678 |
熔化焓、汽化焓取自 CRC Handbook；键能是平均键焓（Brown 等《Chemistry: The Central Science》）。物理变化涉及的能量通常是几到几十 kJ/mol，化学反应要断开的键通常是几百 kJ/mol。
说不清的情况：溶解离子化合物
NaCl 溶于水时，拆开了 Na⁺ 和 Cl⁻ 之间的离子键（晶格能约 786 kJ/mol），同时形成了离子和水分子之间的离子–偶极作用，放出的能量几乎一样多，净的溶解焓只有 +3.88 kJ/mol。
- 从“有没有生成新物质”看：没有，溶液蒸干又得到 NaCl，像物理变化；
- 从“有没有拆开化学键”看：拆开了离子键，像化学变化。
AP 承认这类过程可以有两种归类。考试不会只问“是哪一种”，而是要你描述拆开和形成了什么作用。
有的盐溶解之后还会继续反应。醋酸钠溶于水后，CH₃COO⁻ 会从一部分水分子那里得到 H⁺，按酸碱质子理论（Brønsted–Lowry）作为碱（U4.8）生成少量 CH₃COOH 和 OH⁻，所以溶液呈碱性：
这一步拆开了 O–H 键、形成了新的键，是化学变化。
比较六个过程，看拆开的作用和需要的能量：
物理变化
- 拆开：水分子之间的一部分氢键（需要约 6.01 kJ/mol）
水分子本身（O–H 共价键）没有变化，只是排列方式变了：物理变化。
物理变化
- 拆开：水分子之间的氢键（需要约 40.7 kJ/mol）
水分子彼此分开，但每个水分子里的 O–H 键都没有断：物理变化。
两种说法都有
- 拆开：Na⁺ 和 Cl⁻ 之间的离子键（需要约 786 kJ/mol）
- 形成：离子和水分子之间的离子–偶极作用（放出约 782.1 kJ/mol）
拆开的离子键很强，但形成的离子–偶极作用几乎一样强，溶解焓只有 +3.88 kJ/mol。没有生成新的物质，却拆开了离子键，所以有的教材归为物理变化，有的归为化学变化。AP 要求你说清楚拆开和形成了什么作用。
化学变化
- 拆开：2 个 O–H 共价键（需要约 926 kJ/mol）
- 形成：H–H 键和半个 O=O 键（放出约 683.5 kJ/mol）
原子重新组合，生成了新物质 H₂ 和 O₂：化学变化。
化学变化
- 拆开：H–H 键和 Cl–Cl 键（需要约 678 kJ/mol）
- 形成：2 个 H–Cl 键（放出约 862 kJ/mol）
旧键断开、新键形成，生成了新物质 HCl：化学变化。
化学变化
- 拆开：4 个 C–H 键和 2 个 O=O 键（需要约 2642 kJ/mol）
- 形成：2 个 C=O 键和 4 个 O–H 键（放出约 3450 kJ/mol）
燃烧时拆开和形成的都是共价键：化学变化。
拆开这些作用需要的能量（kJ/mol，对数坐标）
例题 1：沸腾和电解
水沸腾和电解水都会产生气泡。从拆开的作用和能量两方面比较这两个过程。
-
识别：沸腾拆开的是什么。 沸腾时 H₂O 分子本身没有变，气泡里是水蒸气；被克服的是水分子之间的氢键等分子间作用力。所需能量就是汽化焓，约 40.7 kJ/mol。
-
识别：电解拆开的是什么。 电解时 H₂O 分子中的 O–H 共价键断开，原子重新组合成 H₂ 和 O₂，气泡里是新物质。每个 H₂O 分子有 2 个 O–H 键（键能约 463 kJ/mol），每摩尔 H₂O 要断开的键能（单位 kJ）：
-
比较能量。
断开 O–H 键所需的能量约是汽化焓的 20 多倍。
-
联系到变化的类型。 沸腾只克服分子间作用力，是物理变化；电解断开了共价键、生成了新物质，是化学变化。共价键比分子间作用力强得多，这就是能量相差这么大的原因。
例题 2：碘的两种变化
把碘加热，紫黑色的固体变成紫色蒸气；在很高的温度下，碘蒸气中的 I₂ 分子会分解成碘原子。说明这两个过程拆开的作用有什么不同。
- 识别：升华拆开的是什么。 I₂(s) → I₂(g)：变化前后都是 I₂ 分子，被克服的是 I₂ 分子之间的色散力，I–I 共价键没有断：物理变化。
- 识别：分解拆开的是什么。 I₂(g) → 2I(g)：断开的是 I–I 共价键（151 kJ/mol），生成了新的粒子（碘原子）：化学变化。
- 比较：两种作用的强弱。 I–I 共价键比 I₂ 分子之间的色散力强得多，所以断开它需要的能量更多。
- 联系到温度。 能量需求越大，需要的温度越高：碘稍微加热就升华，而 I₂ 分子要在很高的温度下才明显分解。
- 方法。 同一种物质发生变化时，问“拆开的是分子之间的作用，还是分子内部的化学键？”前者是物理变化，后者是化学变化。
- 乙醇沸腾
乙醇分子之间的氢键被克服，分子本身不变。
- 乙醇燃烧
C–H、C–C、O–H、O=O 等共价键断开，生成 CO₂ 和 H₂O。
- 蜡烛的蜡熔化
只是状态变化。
- 干冰升华
CO₂ 分子之间的色散力被克服。
- 电解熔融的 NaCl 得到 Na 和 Cl₂
离子键被拆开，生成了新物质。
- 蔗糖溶于水
蔗糖分子之间的作用被拆开，分子本身不变。
- 过氧化氢分解
O–O 键和 O–H 键断开，生成 H₂O 和 O₂。
- 水蒸气凝结成水
形成分子间的氢键，分子本身不变。
- I₂ 分子分解成碘原子
I–I 共价键断开。
- 碘升华
I₂ 分子之间的色散力被克服。
- 恒温压缩水蒸气，出现水滴
凝结时形成分子间的氢键，水分子不变。
常见误区
误区 1：“水沸腾时，水分子分解成氢和氧，气泡里是 H₂ 和 O₂。” 沸腾只克服水分子之间的氢键，气泡里是水蒸气。断开 O–H 键需要的能量要大得多。
误区 2：“物理变化没有能量变化。” 熔化、沸腾、溶解都会吸收或放出能量，只是通常比化学反应小。能量变化不能用来区分两种变化。
误区 3：“分子间作用力就是化学键，只是弱一些。” 化学键在分子内部，把原子连成分子；分子间作用力在分子之间。拆开化学键得到新的粒子，拆开分子间作用力得到的还是原来的分子。
即时小测
下列过程中，只需要克服分子间作用力的是？
溴挥发是 Br₂ 分子由液态变成气态，只克服色散力。其余三个都断开了化学键，生成了新物质。
水的汽化焓是 40.7 kJ/mol，O–H 键的平均键焓是 463 kJ/mol。下列说法最好的是？
两者单位都是 kJ/mol，可以比较。40.7 远小于 463，说明分子间作用力比共价键弱得多，沸腾不会断开共价键。
NaCl 溶于水，有的教材归为物理变化，有的归为化学变化。下列解释最好的是？
两种看法各有依据：拆开了离子键（像化学变化），但没有生成新物质（像物理变化）。A 是错误的说法；C 漏掉了离子键。
碘升华时，被克服的作用是？
升华后仍是 I₂ 分子，I–I 键没有断。I₂ 是非极性分子，分子之间只有色散力。
下列各组能量中，哪一组最可能是“物理变化、化学变化”的顺序？
物理变化（克服分子间作用力）通常是几到几十 kJ/mol，化学变化（断开化学键）通常是几百 kJ/mol。
一位学生说：“冰融化时吸热，所以冰融化是化学变化。”下列反驳最好的是？
判断要看拆开的是分子间作用力还是化学键。A 事实错误；B 是误区 1；C 的理由和判断无关。
过氧化氢分解为水和氧气是化学变化。下列理由最好的是？
判断化学变化的依据是化学键断开和形成、生成新物质。出现气体、混乱程度增加、放热，在物理变化中都可能出现（如沸腾），不能作为理由。
在恒定温度下压缩一种蒸气。开始时压强随体积减小而增大；出现液滴后，体积继续减小，压强却保持不变。压强不变的这一段发生了什么？
这一段气体分子不断凝结成液体，容器里的气体分子减少，压强保持在这个温度下的饱和蒸气压。凝结只形成分子间作用力，是物理变化。
AP 自由作答题
下表给出几种作用的能量：
| 作用 | 能量（kJ/mol） |
|---|---|
| H₂O 的汽化焓 | 40.7 |
| O–H 键的平均键焓 | 463 |
| NaCl 的晶格能 | 786 |
| NaCl 的溶解焓 | +3.88 |
(a) 水沸腾时，被克服的是哪一种作用？用表中数据说明沸腾时水分子不会分解。
(b) 计算把 1 mol 气态水分子中的 O–H 键全部断开需要的能量，说明这是什么变化。
(c) NaCl 溶于水时，拆开离子键需要约 786 kJ/mol，但溶解焓只有 +3.88 kJ/mol。说明这两个数据为什么相差这么大。
(d) 根据 (c)，说明为什么“NaCl 溶于水是物理变化还是化学变化”没有唯一的答案。
参考答案与评分要点
(a) 被克服的是水分子之间的氢键（分子间作用力）。汽化焓 40.7 kJ/mol 远小于 O–H 键焓 463 kJ/mol，沸腾提供的能量不足以断开共价键，所以水分子保持完整。
(b) 每个 H₂O 分子有 2 个 O–H 键：2 × 463 = 926 kJ。断开共价键后原子重新组合（如生成 H₂ 和 O₂），是化学变化。
(c) 拆开离子键需要约 786 kJ/mol，但离子进入水中时形成了离子–偶极作用，放出的能量几乎一样多（约 782 kJ/mol），两者大部分抵消，净的溶解焓很小。
(d) 溶解时拆开了离子键，从化学键的角度看像化学变化；但没有生成新物质，溶液蒸干又得到 NaCl，从组成的角度看像物理变化。所以要描述拆开和形成的作用，而不是只给一个标签。
评分要点： (a) 氢键，并比较 40.7 和 463；(b) 926 kJ，化学变化；(c) 指出形成离子–偶极作用放出能量，和晶格能几乎抵消；(d) 从两个角度说明。
小结
- 化学变化拆开或形成化学键；物理变化只改变分子间作用力，分子本身不变。
- 化学键一般比分子间作用力强得多：状态变化约几到几十 kJ/mol，断开化学键约几百 kJ/mol。
- 溶解离子化合物拆开了离子键，却没有生成新物质，可以有两种归类；答题时要描述拆开和形成的作用。
- 能量变化本身不能区分物理变化和化学变化。
AP 提示： 解释“为什么沸腾不会让水分子分解”这类问题，要同时写出：被克服的是分子间作用力（点名是哪一种），以及它比共价键弱得多（最好用数据比较）。