《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》模塊考向探析

江蘇 馬秋英

《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》模塊考向探析

江蘇 馬秋英

高考對(duì)《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》模塊的考查，以對(duì)主干知識(shí)的綜合考查為主，題型基本上都是多點(diǎn)拼盤式的綜合題。下面具體舉例，就這類試題的主要綜合方式和?？贾R(shí)點(diǎn)進(jìn)行分析。

1．任選各專題的重點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行拼盤

這類試題針對(duì)本模塊中的一些重要知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行簡單組合命題，以填空題或選擇題的形式呈現(xiàn)，各問題之間沒有內(nèi)在聯(lián)系，屬并列關(guān)系。

例1 （2015浙江）請(qǐng)回答下列問題。

（1）Cu2＋的電子排布式是__________________________。

（2）下列物質(zhì)中既有離子鍵又有共價(jià)鍵的是________。

A．MgO B．NaOH

C．CaCl2D．（NH4）2SO4

（3）關(guān)于下列分子的說法不正確的是________。

A．既有σ鍵又有π鍵

B．O—H鍵的極性強(qiáng)于C—H鍵的極性

C．是非極性分子

D．該物質(zhì)的分子之間不能形成氫鍵，但它可以與水分子形成氫鍵

（4）下列說法正確的是________。

A．HOCH2CH（OH）CH2OH與CH3CHClCH2CH3都是手性分子

C．BF3與都是平面型分子

D．CO2和H2O都是直線型分子

（5）下列有關(guān)性質(zhì)的比較，正確的是________。

A．第一電離能：O＞N

B．水溶性：CH3CH2OH＞CH3CH2OCH2CH3

C．沸點(diǎn)：HCl＞HF

D．晶格能：NaCl＞MgO

解析：（1）Cu是29號(hào)元素，基態(tài)銅原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1；Cu原子失去最外層1個(gè)電子和次外層1個(gè)電子得到Cu2＋，其電子排布式為1s22s22p63s23p63d9。（2）MgO、CaCl2都是由活潑金屬元素和活潑非金屬元素組成的，只有離子鍵；NaOH中，Na＋和OH－之間以離子鍵結(jié)合，H、O原子間以極性共價(jià)鍵結(jié)合；（NH4）2SO4中，NH4＋和之間以離子鍵結(jié)合，N原子和H原子、S原子和O原子之間都以極性共價(jià)鍵結(jié)合。（3）該有機(jī)物分子中含有碳碳雙鍵，故既有σ鍵又有π鍵，A正確；非金屬性：O＞C，則鍵的極性：O—H鍵＞C—H鍵，B正確；該分子結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，正負(fù)電荷中心不能重合，是極性分子，C錯(cuò)誤；該分子既可以形成分子間氫鍵，又可以形成分子內(nèi)氫鍵，D錯(cuò)誤。（4）手性分子是指結(jié)構(gòu)上鏡像對(duì)稱而又不能完全重合的分子，連有四個(gè)不同原子或基團(tuán)的碳原子稱為手性碳原子，HOCH2CH（OH）CH2OH不是手性分子，A錯(cuò)誤；和CH4都是正四面體結(jié)構(gòu)，B正確；BF3是平面三角形分子，苯分子是平面結(jié)構(gòu)，C正確；CO2是直線形分子，而H2O是V形分子，D錯(cuò)誤。（5）N原子的2p軌道為半滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，第一電離能：N＞O，A錯(cuò)誤；乙醇分子含有親水基團(tuán)（羥基），水溶性：乙醇＞乙醚，B正確；F元素的非金屬性極強(qiáng)，HF分子間存在氫鍵，沸點(diǎn)大于無氫鍵的HCl，C錯(cuò)誤；離子所帶電荷數(shù)：Mg2＋＞Na＋、O2－＞Cl－，離子半徑：Mg2＋＜Na＋、O2－＜Cl－，晶格能的大小與離子所帶電荷數(shù)成正比，與離子半徑成反比，故晶格能：MgO＞NaCl，D錯(cuò)誤。

答案：（1）1s22s22p63s23p63d9或［Ar］3d9（2）BD（3）CD （4）BC （5）B

2．根據(jù)某一化學(xué)反應(yīng)中出現(xiàn)的物質(zhì)拼盤

這類試題通常給出一個(gè)有特定作用的化學(xué)反應(yīng)，要求用物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識(shí)分析反應(yīng)中出現(xiàn)的元素及其化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。

例2 （2015江蘇）下列反應(yīng)曾用于檢測司機(jī)是否酒后駕駛：

（1）Cr3＋基態(tài)核外電子排布式為_______________；配合物［Cr（H2O）6］3＋中，與Cr3＋形成配位鍵的原子是__________（填元素符號(hào)）。

（2）CH3COOH中C原子軌道雜化類型為___________；1mol CH3COOH分子含有σ鍵的數(shù)目為__________。

（3）與H2O互為等電子體的一種陽離子為__________ ____（填化學(xué)式）；H2O與CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因?yàn)樗鼈兌际菢O性分子外，還因?yàn)開______________。

解析：（1）Cr為24號(hào)元素，價(jià)電子數(shù)為24－18＝6，d軌道半滿狀態(tài)下較穩(wěn)定，則Cr的核外電子排布為［Ar］3d54s1；原子失去電子時(shí)，先失最外層上的電子，所以Cr3＋的核外電子排布為［Ar］3d3。H2O分子中的O原子有孤電子對(duì)，所以O(shè)為配位原子。（2）甲基中的C原子以sp3形式雜化，羧基中的C原子以sp2形式雜化。單鍵全部為σ鍵，雙鍵中有一個(gè)π鍵和一個(gè)σ鍵，所以1mol CH3COOH中含有7molσ鍵。（3）H2O中O原子的價(jià)電子數(shù)與F＋相等，所以H2O和H2F＋互為等電子體。H2O與CH3CH2OH之間可以形成分子間氫鍵，故兩者可以任意比例互溶。

答案：（1）1s22s22p63s23p63d3（或［Ar］3d3） O

（2）sp3、sp27mol（或7 NA）

（3）H2F＋H2O與CH3CH2OH之間可以形成氫鍵

3．圍繞某個(gè)主題涉及的物質(zhì)進(jìn)行拼盤

這類試題以新材料的開發(fā)利用、某元素及其化合物的應(yīng)用等為背景串聯(lián)各知識(shí)點(diǎn)，聯(lián)系最新科技成果，體現(xiàn)化學(xué)與社會(huì)發(fā)展的密切聯(lián)系。

例3 （2015全國卷Ⅰ）碳及其化合物廣泛存在于自然界中。回答下列問題：

（1）處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布可用________形象化描述。在基態(tài)14C原子中，核外存在________對(duì)自旋相反的電子。

（2）碳在形成化合物時(shí)，其鍵型以共價(jià)鍵為主，原因是_____________________________________________________。

（3）CS2分子中，共價(jià)鍵的類型有________，C原子的雜化軌道類型是________，寫出兩個(gè)與CS2具有相同空間構(gòu)型和鍵合形式的分子或離子________。

（4）CO能與金屬Fe形成Fe（CO）5，該化合物的熔點(diǎn)為253K，沸點(diǎn)為376K，其固體屬于________晶體。

（5）碳有多種同素異形體，其中石墨烯與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示：

①在石墨烯晶體中，每個(gè)C原子連接________個(gè)六元環(huán)，每個(gè)六元環(huán)占有________個(gè)C原子。

②在金剛石晶體中，C原子所連接的最小環(huán)也為六元環(huán)，每個(gè)C原子連接_________個(gè)六元環(huán)，六元環(huán)中最多有________個(gè)C原子在同一平面。

解析：（1）電子云是處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布的形象化描述。C原子的核外有6個(gè)電子，電子排布式為1s22s22p2，其中1s、2s上2對(duì)電子的自旋方向相反，而2p軌道的電子自旋方向相同。（2）碳原子的最外層是4個(gè)電子，且碳原子的半徑較小，難以通過得或失電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以通過形成共用電子對(duì)的方式，即形成共價(jià)鍵來達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。（3）在CS2分子中，C與S原子間形成雙鍵，每個(gè)雙鍵都是含有1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵，分子為直線形結(jié)構(gòu)，則含有的共價(jià)鍵類型為σ鍵和π鍵。C原子的最外層形成2個(gè)σ鍵，無孤電子對(duì)，以sp形式雜化。O與S同主族，所以與CS2具有相同空間構(gòu)型和鍵合形式的分子為CO2；SCN－離子與CO2互為等電子體，故SCN－的空間構(gòu)型和鍵合方式與CS2相同。（4）該化合物的熔沸點(diǎn)較低，應(yīng)為分子晶體。（5）本小題應(yīng)根據(jù)均攤法來計(jì)算。①石墨烯晶體中，每個(gè)C原子被3個(gè)六元環(huán)共有，每個(gè)六元環(huán)占有的C原子數(shù)是6×1／3＝2。②在金剛石晶體中，一個(gè)C形成四個(gè)鍵，每個(gè)鍵和另外三個(gè)鍵都可以成六元環(huán)，從四個(gè)鍵里任選兩個(gè)鍵成環(huán)，有六種不同選法；每兩個(gè)相鄰的鍵可以成兩個(gè)環(huán)，所以每個(gè)C原子連接6×2＝12個(gè)環(huán)。金剛石中的六元環(huán)不同于苯環(huán)，是類似于椅狀的六元環(huán)。根據(jù)立體幾何知識(shí)，可知每個(gè)環(huán)中最多有4個(gè)C原子在同一平面。

答案：（1）電子云 2

（2）C有4個(gè)價(jià)電子且半徑小，難以通過得或失電子達(dá)到穩(wěn)定電子結(jié)構(gòu)

（3）σ鍵和π鍵 sp CO2、SCN－（或COS等）

（4）分子

（5）①3 2 ②12 4

4．以推斷出的元素為主線進(jìn)行拼盤

這類試題要求根據(jù)元素的位置、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等信息推斷元素，在此基礎(chǔ)上解答與元素及其化合物有關(guān)的問題。因此，推出元素是解答這類試題的關(guān)鍵，否則會(huì)滿盤皆輸。

例4 （2015全國卷Ⅱ）A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元素，A2－和B＋具有相同的電子構(gòu)型；C、D為同周期元素，C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍；D元素最外層有一個(gè)未成對(duì)電子。回答下列問題：

（1）四種元素中電負(fù)性最大的是_________（填元素符號(hào)），其中C原子的核外電子排布式為________。

（2）單質(zhì)A有兩種同素異形體，其中沸點(diǎn)高的是______ ______（填分子式），原因是____________________。A和B的氫化物所屬的晶體類型分別是________和________。

（3）C和D反應(yīng)可生成組成比為1∶3的化合物E，E的立體構(gòu)型為________，中心原子的雜化軌道類型為________。

（4）化合物D2A的立體構(gòu)型為________，中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為________，單質(zhì)D與濕潤的Na2CO3反應(yīng)可制成D2A，其化學(xué)方程式為_____________________。

（5）A和B能夠形成化合物F，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞參數(shù)a＝0．566nm。F的化學(xué)式為_______________；晶胞中A原子的配位數(shù)為________；列式計(jì)算晶體F的密度：________g·cm－3。

解析：推斷元素應(yīng)從C突破：C原子的電子總數(shù)為15，最外層有5個(gè)電子，是P元素；D與P元素同在第三周期，最外層有一個(gè)未成對(duì)電子，D是Cl元素；A、B的原子序數(shù)小于15，A2－和B＋具有相同的電子構(gòu)型，則A是O元素，B是Na元素。

（1）根據(jù)元素電負(fù)性的變化規(guī)律，可知四種元素，O的電負(fù)性最大。（2）O能形成O2和O3兩種單質(zhì)，其中沸點(diǎn)高的是O3，因?yàn)镺3相對(duì)分子質(zhì)量較大，范德華力大。H2O形成的晶體是分子晶體，NaH是離子化合物，形成的晶體是離子晶體。（3）E是PCl3，P原子的價(jià)電子數(shù)是4，其中有1對(duì)孤對(duì)電子，其立體構(gòu)型為三角錐形，P原子以sp3形式雜化。（4）Cl2O分子中，O原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為4，其有2對(duì)孤對(duì)電子，分子的立體構(gòu)型為V形。（5）由晶胞結(jié)構(gòu)可知：N（Na）∶，故F的化學(xué)式為Na2O。晶胞中O原子的配位數(shù)為8。1個(gè)F晶胞中有4個(gè)“Na2O”，其質(zhì)量為；F晶胞的體積V＝（0．566×10－7cm）3，其密度

答案：（1）O 1s22s22p63s23p3（或［Ne］3s23p3）

（2）O3O3相對(duì)分子質(zhì)量較大，范德華力大 分子晶體 離子晶體

（3）三角錐形 sp3

（4）V形 4 2Cl2＋2Na2CO3＋H2O ===Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl

（或2Cl2＋Na2CO3===Cl2O＋CO2＋2NaCl）

分析上述高考試題可以發(fā)現(xiàn)，本模塊的重要考點(diǎn)有：原子（或離子）的表示方式（電子式、結(jié)構(gòu)示意圖、基態(tài)原子或離子的核外電子排布式等）、第一電離能的大小比較、電負(fù)性的應(yīng)用、等電子體及等電子原理、原子雜化方式及分子的空間構(gòu)型、氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響、晶胞中原子或離子數(shù)目的計(jì)算、配合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)等。雖然本模塊涉及的內(nèi)容有一定的難度，但高考試題的難度并不大。復(fù)習(xí)備考時(shí)，應(yīng)強(qiáng)化對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的把握和理解，突破晶體結(jié)構(gòu)和晶胞計(jì)算等難點(diǎn)問題。可以預(yù)計(jì)，立足雙基，拼盤式的多點(diǎn)考查仍然是以后高考命題的趨勢。只要基礎(chǔ)扎實(shí)，這部分的試題都能得到自己滿意的分?jǐn)?shù)。

（作者單位：江蘇省常州市橫山橋高級(jí)中學(xué)）