高考化學(xué)晶體結(jié)構(gòu)試題研究

譚 飛 鄒小麗 譚育雷 張世勇

(1.深圳外國(guó)語(yǔ)學(xué)校，廣東 深圳 518083；2.贛南師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，江西 贛州 341000)

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高考化學(xué)晶體結(jié)構(gòu)試題研究

譚 飛1鄒小麗2譚育雷2張世勇2

(1.深圳外國(guó)語(yǔ)學(xué)校，廣東 深圳 518083；2.贛南師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，江西 贛州 341000)

晶體結(jié)構(gòu)這部分內(nèi)容不僅是化學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容之一，也是高考化學(xué)的重點(diǎn)之一。本文對(duì)近幾年新課程高考化學(xué)卷中晶體結(jié)構(gòu)考題的基本類型、知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行研究，并提出高考化學(xué)晶體結(jié)構(gòu)試題教學(xué)策略。

高考化學(xué) 晶體結(jié)構(gòu) 教學(xué)策略

1 問(wèn)題的提出

晶體結(jié)構(gòu)是化學(xué)學(xué)科的核心內(nèi)容，其具有一定的抽象性和多樣性，需綜合運(yùn)用相關(guān)概念、原理和邏輯關(guān)系解決問(wèn)題，要學(xué)好晶體結(jié)構(gòu)的知識(shí)，要將化學(xué)學(xué)科同圖形、文字、數(shù)字、計(jì)算等結(jié)合起來(lái)的知識(shí)學(xué)好。晶體結(jié)構(gòu)不僅僅是高中化學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，也是高考試題的熱門考點(diǎn)[1]。怎樣進(jìn)行有效的高考化學(xué)晶體結(jié)構(gòu)試題復(fù)習(xí)，提升學(xué)生的解題能力，已經(jīng)成為了化學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。因此對(duì)高考化學(xué)晶體結(jié)構(gòu)試題的研究很有必要，能為高考化學(xué)晶體結(jié)構(gòu)試題的教學(xué)與復(fù)習(xí)提供參考。

2 高考常見晶體結(jié)構(gòu)試題的基本類型

晶體結(jié)構(gòu)試題所考的內(nèi)容并不多，大多是一些固定的知識(shí)點(diǎn)和一些較難的計(jì)算題。從近幾年高考真題試卷的考點(diǎn)內(nèi)容來(lái)看，其基本類型可歸納為8大類，如表1所示。

一般而言，晶體結(jié)構(gòu)試題一般出現(xiàn)在計(jì)算題和填空題中，在選擇題中常考一些晶體的物理性質(zhì)如熔沸點(diǎn)、硬度、質(zhì)地、導(dǎo)電性等，但也常考一些有關(guān)晶體的計(jì)算，涉及到計(jì)算往往有難度與學(xué)生的空間想象能力有關(guān)，不僅與知識(shí)本身的綜合度有關(guān)，也與學(xué)生能力和空間想象能力有關(guān)。近幾年，高考化學(xué)試卷中的一些綜合計(jì)算題通?？贾R(shí)、考水平、考能力。因此復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)注意把重點(diǎn)放在對(duì)晶體結(jié)構(gòu)核心知識(shí)的理解、分析及其應(yīng)用上，由此形成正確解答晶體結(jié)構(gòu)試題的思維方法。

表1 高考化學(xué)晶體結(jié)構(gòu)試題類型

3 高考常見晶體結(jié)構(gòu)試題的知識(shí)點(diǎn)研究

從近幾年全國(guó)各省市高考化學(xué)卷中的晶體結(jié)構(gòu)試題考查可知，考查的較多的知識(shí)點(diǎn)有：判斷四大晶體微粒間的作用力(離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵、分子間作用力)；四大晶體的主要物理性質(zhì)(熔沸點(diǎn)、硬度、導(dǎo)電性)；常見晶體類型的判斷(金屬晶體、原子晶體、分子晶體、離子晶體)；晶體的相關(guān)計(jì)算(晶體的密度、阿伏伽德羅常數(shù)、體積、空間占有率、原子個(gè)數(shù)、配位數(shù)、微粒間的距離等的運(yùn)算)。在學(xué)習(xí)晶體結(jié)構(gòu)時(shí)要先知道典型的物質(zhì)結(jié)構(gòu)(四大晶體)，然后掌握構(gòu)成晶體的微粒和作用力再是懂得影響晶體的因素。

3.1 四種晶體微粒間的作用力

本知識(shí)點(diǎn)主要是要了解分子晶體與原子晶體、離子晶體、金屬晶體的結(jié)構(gòu)微粒、微粒間作用力的區(qū)別，對(duì)常見晶體的化學(xué)鍵及微粒間的作用力進(jìn)行考查。是選擇題里的經(jīng)典題型，歷年來(lái)備受新課程高考的青睞。化學(xué)鍵是存在于微粒之間的一種看不見摸不著的相互作用，具有極大的抽象性。晶體的形成是由微粒之間的作用力或化學(xué)鍵來(lái)決定的，所以對(duì)作用力及化學(xué)鍵的理解認(rèn)識(shí)就直接關(guān)系到分子結(jié)構(gòu)、晶體類型的掌握和應(yīng)用。而且這類試題的涵蓋面廣，不但要求基本概念明確，還要求審題細(xì)密，思維嚴(yán)密。

高考試卷：通常會(huì)出現(xiàn)選擇題和填空題，通常出現(xiàn)四種晶體間的存在的作用力和化學(xué)鍵的選擇，填空題中常出現(xiàn)的是判斷所給晶體中的化學(xué)鍵或作用力。

答題要點(diǎn)：清楚各種晶體間的微粒的作用力和化學(xué)鍵，對(duì)金屬晶體、原子晶體、離子晶體這三大晶體中的各只存在金屬鍵、共價(jià)鍵、離子鍵；而在分子晶體中就會(huì)分兩種情況，在極性分子中有極性鍵而在非極性分子中為非極性鍵[2]。

3.2 四種晶體的主要物理性質(zhì)

晶體的主要物理性質(zhì)有熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、金屬晶體的導(dǎo)電性、硬度、質(zhì)地等。晶體的熔沸點(diǎn)的考察的次數(shù)居多，考生需要了解晶體熔沸點(diǎn)的高低與晶體的晶格能有關(guān)，要對(duì)晶體的晶格能有足夠的了解。晶體的其他物理性質(zhì)是與其晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)，必須牢記各種晶體的物理性質(zhì)。其特點(diǎn)有概念性強(qiáng)、知識(shí)聯(lián)系廣、隱含條件多、靈活度大及思維層次高。

高考試卷：晶體熔沸點(diǎn)的比較是化學(xué)晶體中的一個(gè)重要的內(nèi)容，它所考察的知識(shí)點(diǎn)也比較廣，少數(shù)題目對(duì)晶體的其他物理性質(zhì)的考察較少，考生只需對(duì)四種晶體的物理性質(zhì)(如硬度、質(zhì)地、導(dǎo)電性等)記牢即可。此方面的試題的題型及方法與技巧主要有：首先對(duì)晶體的判斷，可由晶體的類型進(jìn)行熔沸點(diǎn)比較的初步比較。如果是同類晶體熔沸點(diǎn)的比較，就需涉及多方面的知識(shí)。熔沸點(diǎn)大小的影響因素有：晶格能、極化率、離子半徑、色散力等。這些因素對(duì)晶體熔沸點(diǎn)的比較經(jīng)常能用到，而且高考晶體結(jié)構(gòu)試題的考察中熔沸點(diǎn)的比較出現(xiàn)次數(shù)較多。因此在高中教學(xué)中要對(duì)這一方面的知識(shí)的講授是重點(diǎn)。

3.3 常見晶體類型的判斷

近幾年，有關(guān)晶體類型判斷的試題經(jīng)常在高考中出現(xiàn)。晶體類型的判斷涉及到多方面的內(nèi)容，從晶體的熔沸點(diǎn)的高低、硬度、晶體的化學(xué)鍵方面等判斷。

高考試卷：近幾年主要題型有：選擇題中常見晶體的類型的判斷；通過(guò)晶體的相關(guān)的性質(zhì)判斷晶體類型；

答題要點(diǎn)：在判斷晶體類型從多方面來(lái)做題據(jù)。例如，從四大晶體的物理性質(zhì)來(lái)判斷，從熔沸點(diǎn)的高低可知，原子晶體的熔點(diǎn)最大分子晶體的熔點(diǎn)最低，離子晶體和金屬晶體介于二者之間，再有金屬晶體為金屬。根據(jù)導(dǎo)電性可知，熔融或固態(tài)時(shí)都不導(dǎo)電的是分子晶體或原子晶體，熔融或固態(tài)都能導(dǎo)電的為金屬晶體；固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電，熔化或溶于水時(shí)能導(dǎo)電的一般為離子晶體；液態(tài)、固態(tài)、熔融都不能導(dǎo)電，但溶于水后能導(dǎo)電的晶體是分子晶體。從晶體中的化學(xué)鍵來(lái)判斷，四中晶體中的作用力不同，離子晶體、原子晶體、分子晶體、金屬晶體中的作用力分別為離子鍵、共價(jià)鍵、分子間力、金屬鍵。

3.4 有關(guān)晶體中常見的計(jì)算

晶體結(jié)構(gòu)的計(jì)算題和推斷題通常要考查學(xué)生的觀察力和想象力，并且注重考查學(xué)生思維的靈活性和推斷性，是高考試題的熱點(diǎn)之一。

高考試卷：晶體中的相關(guān)計(jì)算一直是高考的熱點(diǎn)之一，由于其計(jì)算的較多，在計(jì)算時(shí)要要結(jié)合晶胞的空間構(gòu)型來(lái)計(jì)算，而且計(jì)算比較復(fù)雜常會(huì)出錯(cuò)，此類試題就成為一類難度大、綜合性強(qiáng)的題型，考查的知識(shí)點(diǎn)多、知識(shí)面廣，靈活性、綜合性都較強(qiáng)，有較好的區(qū)分度。

答題要點(diǎn)：熟悉分?jǐn)偡ǎ忸}要抓住特點(diǎn)，知道晶胞中的粒子是多個(gè)晶胞公用的因此要用分?jǐn)偡ǎ怯梅謹(jǐn)偡〞r(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，使用時(shí)需小心。在計(jì)算晶體的密度、空間占有率這些較難計(jì)算的題時(shí)，要與數(shù)學(xué)的幾何和物理相結(jié)合才更快的解決并且要了解晶體的空間結(jié)構(gòu)，再此基礎(chǔ)上再運(yùn)用計(jì)算公式。

4 高考化學(xué)晶體結(jié)構(gòu)試題教學(xué)策略

4.1 培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力，加強(qiáng)練習(xí)

高中生在學(xué)習(xí)化學(xué)晶體結(jié)構(gòu)知識(shí)時(shí)由于缺乏空間想象能力從而導(dǎo)致在學(xué)習(xí)過(guò)程中會(huì)遇到瓶頸，所以為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和形成良好的知識(shí)結(jié)構(gòu)，就要提高學(xué)生的空間想象能力。例如：在2014年山東理綜試卷中的第33題的第四小問(wèn)中提到石墨烯可轉(zhuǎn)化為富勒烯(C60)，某金屬M(fèi)與C60可制備一種低溫超導(dǎo)材料，晶胞如圖所示，M原子位于晶胞的棱上與內(nèi)部。該晶胞中M原子的個(gè)數(shù)為______，該材料的化學(xué)式為______。

在培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力首先要培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，觀察能力影響著其對(duì)晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)型的想象。觀察是學(xué)生的認(rèn)識(shí)的窗口，當(dāng)學(xué)生觀察的越多，感性知識(shí)就越豐富，這樣才能觸類旁通。培養(yǎng)學(xué)生觀察能力就要正確指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的方法。如教師在上課時(shí)應(yīng)多展示模型、使用多媒體來(lái)幫助學(xué)生進(jìn)行想象。在展示模型時(shí)要求學(xué)生注意模型中代表著的不同原子，教師應(yīng)適時(shí)啟發(fā)學(xué)生的探究興趣和想象力。教師還要引導(dǎo)學(xué)生注意理論聯(lián)系實(shí)際。把晶體的空間構(gòu)型與現(xiàn)實(shí)生活中常見的物體相聯(lián)系，這樣以便于學(xué)生掌握比較抽象的知識(shí)，最后要將學(xué)生腦中已有的知識(shí)與記憶的空間結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)，做融會(huì)貫通。其次，要培養(yǎng)學(xué)生解讀圖形的能力，讓學(xué)生在理解晶體空間結(jié)構(gòu)時(shí)能將抽象知識(shí)轉(zhuǎn)化為具體知識(shí)，適當(dāng)?shù)膶?duì)學(xué)生進(jìn)行圖形訓(xùn)練，對(duì)晶體的空間結(jié)構(gòu)能有更深刻的認(rèn)識(shí)，便于學(xué)生結(jié)合圖形解決相關(guān)的問(wèn)題[4]。

4.2 抓住晶體結(jié)構(gòu)本質(zhì)、靈活變通

重視基礎(chǔ)知識(shí)并不是讓我們死記硬背，生搬硬套，而是學(xué)生應(yīng)在晶體結(jié)構(gòu)知識(shí)的學(xué)習(xí)中，抓住本質(zhì)，了解一種物質(zhì)的性質(zhì)是由什么來(lái)決定的，以后遇到類似的物質(zhì)時(shí)我們就會(huì)明白該物質(zhì)的性質(zhì)了，要學(xué)會(huì)舉一反三，靈活變通，這樣才能學(xué)好知識(shí)，取得理想的成績(jī)。若學(xué)生會(huì)不會(huì)舉一反三處理問(wèn)題，關(guān)鍵就在于所采用的方法。首先，晶體結(jié)構(gòu)主干知識(shí)的教授依然是教師教授的重點(diǎn)。因此，平常教師應(yīng)注重對(duì)基礎(chǔ)題的練習(xí)，而不是一味的讓學(xué)生做那些難題、怪題，這樣反而會(huì)適得其反，只有基礎(chǔ)知識(shí)牢固的掌握住了，才會(huì)更有利于那些難題、怪題的解答。其次，教師在平常的教學(xué)工作中也要也要注重學(xué)生的審題能力。教師要教會(huì)學(xué)生如何抓住題目中的有利信息，提取對(duì)考生解題有幫助的信息，這樣考生在解題時(shí)既能提高速度和解題效率，又能夠提高考生答題的準(zhǔn)確率。教師在平常的教學(xué)中應(yīng)多讓學(xué)習(xí)做一些類似這樣的信息題，提高學(xué)生提取重要信息的能力。最后教師要不斷優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)。教師在教學(xué)過(guò)程中不應(yīng)循規(guī)蹈矩，生搬硬套，而是應(yīng)該根據(jù)時(shí)代的發(fā)展、科技的進(jìn)步、教學(xué)工具的改進(jìn)和學(xué)生接受能力和生活的背景相聯(lián)系，不斷更新和改善教學(xué)理念和教學(xué)方法，創(chuàng)新性的進(jìn)行教學(xué)。要改變傳統(tǒng)的題海戰(zhàn)術(shù)，充分的讓學(xué)生參與到教學(xué)和學(xué)習(xí)的樂(lè)趣中來(lái)，不斷提高學(xué)生的探究能力，提高學(xué)生的解題能力和解題思維。

4.3 創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

晶體結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)因?yàn)槎际潜容^有原理性的知識(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)可能會(huì)很枯燥無(wú)味而且比較難，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中會(huì)缺乏學(xué)習(xí)興趣。教師在上課時(shí)可以先向?qū)W生展示實(shí)驗(yàn)，比如鈉和氯氣燃燒的實(shí)驗(yàn)，燃燒的產(chǎn)物是什么?這類產(chǎn)物屬于哪種晶體？有什么性質(zhì)等？對(duì)學(xué)生提出問(wèn)題，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境并帶入即將講授的知識(shí)點(diǎn)，使學(xué)生對(duì)這節(jié)課的內(nèi)容產(chǎn)生興趣。學(xué)生對(duì)這一部分的抽象內(nèi)容能產(chǎn)生濃厚的興趣，不回因?yàn)橹R(shí)點(diǎn)太難而厭學(xué)。因此對(duì)于這部分的內(nèi)容，教師要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣要從創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境開始，在教學(xué)時(shí)要將化學(xué)知識(shí)和生產(chǎn)生活經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，引出所要教學(xué)的內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

[1]姜建文，盛壽日.高中化學(xué)解題研究與備考指導(dǎo)[M].南昌：江西高校出版社，2011.

[2]張姝，蔡莉.高中化學(xué)教材、教學(xué)中有關(guān)結(jié)構(gòu)化學(xué)的幾個(gè)問(wèn)題[J].化學(xué)教育，2012(11).

[3]趙波，周志華．密堆積與中學(xué)化學(xué)中的晶體結(jié)構(gòu)[J]化學(xué)教育，2006(8).

[4]張巍.“晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”自主學(xué)習(xí)的研究和實(shí)踐[D]內(nèi)蒙古師范大學(xué)，2014.6.