“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”命題解讀

欒厚福

縱觀近五年全國(guó)高考I、II、卷中關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的選做題，不難發(fā)現(xiàn)，這些試題基本都是圍繞某一科研成果或化學(xué)史料等載體進(jìn)行綜合命題。試題考查的角度基本相同，幾乎都是綜合考查核外電子排布式（圖）、電離能與電負(fù)性、中心原子的雜化類型與粒子的空間構(gòu)型、氫鍵與晶格能、晶體的結(jié)構(gòu)性質(zhì)與計(jì)算等五大考點(diǎn)。上述考點(diǎn)基本都是單一出現(xiàn)，有的小題相對(duì)簡(jiǎn)單，得分較容易，僅最后兩三問難度較大，整體看試題難度系數(shù)基本控制在0.55～0.60，這些考點(diǎn)在不同年份的試卷或同年的不同試卷中常交替考查，每年的考查角度也不盡相同，每道試題中以上五大考點(diǎn)80%左右基本相同。

現(xiàn)結(jié)合高考真題分析上述考點(diǎn)的具體落實(shí)情況和考查形式，并簡(jiǎn)要分析相關(guān)考點(diǎn)的解答策略。

例題近年來我國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一系列意義重大的鐵系超導(dǎo)材料，其中一類為Fe-Sm-As-F-O組成的化合物。

回答下列問題：

（1）元素As與N同族。預(yù)測(cè)As的氫化物分子的立體結(jié)構(gòu)為，其沸點(diǎn)比NH的（填“高”或“低”），判斷理由是

（2）Fe成為陽(yáng)離子時(shí)首先失去軌道電子，Sm的價(jià)層電子排布式為4f°6s*，Sm3+的價(jià)層電子排布式為

（3）比較離子半徑：F_O-（填“大于”等于”或“小于”）。

（4）一種四方結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示，晶胞中Sm和As原子的投影位置如圖2所示。

圖中F和O”共同占據(jù)晶胞的上下底面位置，若兩者的比例依次用x和1一x代表，則該化合物的化學(xué)式表示為;通過測(cè)定密度ρ和晶胞參數(shù)，可以計(jì)算該物質(zhì)的?值，完成它們關(guān)系表達(dá)式：p=g.cm-3。

以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)，例如圖1中原子1的坐標(biāo)為

解析：（1）考查粒子的空間構(gòu)型與氫鍵知識(shí)?？深惐萅H。的空間構(gòu)型或根據(jù)雜化理論計(jì)算軌道數(shù)目，判斷AsH分子的立體結(jié)構(gòu);能從氫鍵角度解釋沸點(diǎn)NH》AsH。

（2）考查核外電子排布式。根據(jù)構(gòu)造原理，能正確書寫核外電子排布式或價(jià)層電子排布式，需注意基態(tài)原子形成離子時(shí)應(yīng)先失去最外層電子，與電子的排布順序不一定相同，如基態(tài)Fe形成Fe+時(shí)，依次失去4s能級(jí)上2個(gè)電子和3d能級(jí)上1個(gè)電子。

（3）考查粒子半徑。電子層結(jié)構(gòu)相同的不同粒子，可根據(jù)“核大徑小”判斷其半徑關(guān)系。

（4）考查晶胞的結(jié)構(gòu)與均攤法的應(yīng)用，以及晶體密度的計(jì)算和晶胞中點(diǎn)坐標(biāo)的確定等，綜合性較強(qiáng)。結(jié)合圖1可知Sm和As均處于4個(gè)面心，F(xiàn)e位于體心和4個(gè)棱上，F(xiàn)（含0-）位于上下底面和8個(gè)頂點(diǎn)，結(jié)合均攤法可確定晶胞中含Sm、As、Fe、F（含O-）數(shù)目均為2，結(jié)合F和O一所占比例，可確定化合物的化學(xué)式為SmFeAsO__F.;再結(jié)合該晶胞質(zhì)量

點(diǎn)評(píng)：本題很具有代表性，4道小題涵蓋了物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)大部分考點(diǎn)的考查形式，且試題突出對(duì)晶體的結(jié)構(gòu)與計(jì)算的考查。涉及利用均攤法計(jì)算化學(xué)組成、晶體密度與晶胞參數(shù)的計(jì)算、晶胞中點(diǎn)坐標(biāo)的確定等，幾乎包括了所有關(guān)于晶胞的相關(guān)計(jì)算。

為了做好關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)方面的試題，具體談下五大高頻考點(diǎn)的解答策略。

一、核外電子排布式（圖）的書寫方法熟記構(gòu)造原理，清楚核外電子按1s、2s、2p.3s.3p.4s.3d.4p.5s.....的能級(jí)順序進(jìn)行排列。能正確書寫1-36號(hào)元素的核外電子排布式，尤其是Cr和Cu的核外電子排布式，書寫時(shí)需明確每個(gè)能級(jí)的軌道數(shù)目和最多容納的電子數(shù)目（見表1）。

價(jià)層電子排布式，即簡(jiǎn)化電子排布式去掉方括號(hào)后的剩余部分，如Cl的價(jià)層電子排布式為3s3p'。能結(jié)合泡利原理和洪特規(guī)則畫出核外電子排布圖。注意同一軌道內(nèi)2個(gè)電子的自旋方向相反，電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，基態(tài)原子中電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道。

二、電離能與電負(fù)性的比較

牢記第一電離能和電負(fù)性的遞變規(guī)律（見表2）。

能結(jié)合半充滿或全充滿解釋第一電離能出現(xiàn)反常的原因，有些原子失去1個(gè)電子達(dá)到全充滿或半充滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，很難再失去電子，由此可比較某些元素第二電離能的相對(duì)大小等。

三、雜化軌道的判斷與粒子空間構(gòu)型的判斷方法

1.中心原子雜化軌道類型的判斷方法。（1）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)數(shù)判斷。價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2、3、4時(shí)，中心原子雜化類型分別為sp、sp和sp。

（3）根據(jù)等電子原理判斷。等電子體不僅結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似，中心原子的雜化類型也相似。

2.判斷分子或離子的立體構(gòu)型。

（1）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷。

（2）利用等電子原理判斷陌生分子的立體構(gòu)型。如N2O與CO，是等電子體，立體構(gòu)型均為直線形，N，O的結(jié)構(gòu)式和CO，相似，為N=N-0。

（3）根據(jù)中心原子的雜化方式判斷，如：①CCI.SO的中心原子均為sp雜化且不含孤電子對(duì)，均為正四面體形結(jié)構(gòu);NHg、H，O中心原子均為sp雜化，且孤電子對(duì)數(shù)為1和2，立體構(gòu)型分別為三角錐形和V形。

sp'雜化，立體構(gòu)型均為平面結(jié)構(gòu);SO、HCHO中心原子為sp'雜化且不含孤電子對(duì)，立體構(gòu)型為平面三角形;若含1個(gè)孤電子對(duì)，則立體構(gòu)型為V形，如SO。

CH=CH、BeCl，中心原子均為sp雜化，立體構(gòu)型均為直線形。

四、氫鍵與晶格能的應(yīng)用

1.同主族元素的氣態(tài)氫化物，一般隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增強(qiáng)，熔沸點(diǎn)升高，若某物質(zhì)的熔沸點(diǎn)反常，可利用分子間存在氫鍵解釋，如沸點(diǎn)HF》HC1，是因?yàn)镠F分子間存在氫鍵。

2.根據(jù)分子的極性和相似相溶原理，可解釋物質(zhì)的溶解性問題。如NH。為極性分子，易溶于H，O等極性溶劑，而難溶于CCl，等非極性溶劑。

3.結(jié)合離子晶體熔點(diǎn)，可根據(jù)影響晶格能的因素進(jìn)行解釋。形成離子晶體的離子半徑越小，所帶電荷越多，則晶格能越大。如熔點(diǎn)NaCl》KC1，是因?yàn)殡x子半徑Nat《Kt，即晶格能NaCl》KCl。

五、晶體的結(jié)構(gòu)性質(zhì)與計(jì)算

1.判斷晶體類型。

根據(jù)晶體的硬度、熔沸點(diǎn)和導(dǎo)電性等性質(zhì)，能正確判斷晶體的類型。如：①碳化鋁，黃色晶體，熔點(diǎn)2200C，熔融態(tài)不導(dǎo)電，為原子晶體;②五氟化釩，無色晶體，熔點(diǎn)19.5”C，易溶于乙醇、氯仿、丙酮等，為分子晶體。

2.利用均攤法能確定晶體的化學(xué)式。

注意：①當(dāng)晶胞為六棱柱時(shí)，其頂點(diǎn)上的粒子被6個(gè)晶胞共用，每個(gè)粒子屬于該晶胞的部分為言，而不是g;同理，側(cè)棱、底面上的棱、面心依次被3、4、2個(gè)晶胞所共有。②審題時(shí)一定要注意是分子結(jié)構(gòu)還是晶體結(jié)構(gòu)，若是分子結(jié)構(gòu)，其化學(xué)式由圖中所有實(shí)際存在的原子個(gè)數(shù)決定，且原子個(gè)數(shù)可以不互質(zhì)（即原子個(gè)數(shù)比可以不約簡(jiǎn)）。

3.關(guān)于晶胞的計(jì)算。

（1）根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和有關(guān)數(shù)據(jù)，求算晶胞的密度、晶胞的體積或晶胞的邊長(zhǎng)。

對(duì)于立方晶胞，可建立如下求算途徑：

表示密度，N表示阿伏加德羅常數(shù)，n表示lmol晶胞所含基本粒子或特定組合的物質(zhì)的量，M表示摩爾質(zhì)量）。

或根據(jù)晶胞質(zhì)量相等，即“n

（2）金屬晶體中體心立方堆積、面心立方堆積中相互關(guān)系（棱長(zhǎng)為a，原子半徑為r）。

①面對(duì)角線長(zhǎng)=2a，體對(duì)角線長(zhǎng)=3a。②體心立方堆積4r=/3a，面心立方堆積4r=2a。

4.粒子坐標(biāo)的確定。

根據(jù)晶胞中粒子所處的位置和已知點(diǎn)坐標(biāo)，可確定其他粒子的點(diǎn)坐標(biāo)。

關(guān)于晶胞結(jié)構(gòu)的計(jì)算，是物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，解答這類題，一是要正確理解均攤法及其應(yīng)用，二是要有扎實(shí)的立體幾何知識(shí)，三是要熟悉常見晶體的結(jié)構(gòu)特征，做到融會(huì)貫通，舉一反三。

高考中除以上五大高頻考點(diǎn)外，有些試題中還偶爾涉及o鍵或鍵的計(jì)算、晶體中化學(xué)鍵類型的判斷等。以上列舉的五大高頻考點(diǎn)的相關(guān)解答策略，要能認(rèn)真理解，能結(jié)合具體試題具體分析，在實(shí)際做題中也要學(xué)會(huì)自我歸納總結(jié)提升，以達(dá)到事半功倍的效果。

（責(zé)任編輯謝啟剛）