由概念本質(zhì)探尋物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素周期律

盧慶君

(安徽省阜南一中)

學(xué)生從初中階段開始系統(tǒng)接觸化學(xué)知識,到高中階段已基本掌握了化學(xué)的基本概念和理論,而其中原子結(jié)構(gòu)、元素周期律和元素周期表是整個中學(xué)階段所有化學(xué)知識的基石,其重要性不可忽視.在每年的高考試題中,本部分內(nèi)容都是必考點(diǎn)之一.本文主要由概念本質(zhì)探尋物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素周期律,以鞏固知識、提高能力,進(jìn)而提高此部分內(nèi)容的復(fù)習(xí)效率.

1 了解知識體系，明確基本觀點(diǎn)

物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素周期律部分內(nèi)容包含的基本概念是十分豐富的,是學(xué)生理解宏觀結(jié)構(gòu)理論與微觀結(jié)構(gòu)理論之間關(guān)系的重要橋梁,也是學(xué)生學(xué)習(xí)從描述性科學(xué)向推理性科學(xué)過渡的關(guān)鍵知識,更是學(xué)生認(rèn)識物質(zhì)世界的基本視角.學(xué)生在學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)時,要明確此知識體系中涉及的基本理論和概念,學(xué)會歸納概念之間的共性和特性.在高考中,此類試題常考查學(xué)生對基本概念的理解和應(yīng)用,是對學(xué)生基本能力的考查.

例1中國科學(xué)院近代物理研究所人員成功合成了新核素20589Ac,主要用于宇航飛行器的熱源.205Ac可由207Ac轉(zhuǎn)化而成.下列有關(guān)205Ac和207Ac的說法正確的是().

A.205Ac和207Ac核外電子數(shù)分別為116、118

B.205Ac和207Ac的化學(xué)性質(zhì)相同

C.205Ac和207Ac在元素周期表中的位置不同

D.物質(zhì)的量相等的205Ac和207Ac的質(zhì)量相同

解析

我揚(yáng)揚(yáng)手上的宣傳材料。不好意思啊耕田哥，材料上出錯別字了。把這個“要”字換成“不”字，意思就順了。耕田哥你眼光很厲害，我順便奉承了李耕田一下，你比縣計(jì)生局搞宣傳的水平還高。

本題考查學(xué)生對同位素概念的理解和應(yīng)用.同位素是指質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的同種元素的不同核素,本質(zhì)是中子數(shù)不同的同一種元素,即205Ac和207Ac是同一種元素,它們具有相同的化學(xué)性質(zhì);205Ac和207Ac的質(zhì)子數(shù)、核外電子數(shù)和原子序數(shù)是相同的,但中子數(shù)不同,分別為116和118,所以兩種核素位于元素周期表的同一位置,但相對原子質(zhì)量是不同的.所以物質(zhì)的量相等的205Ac和207Ac的質(zhì)量是不同的.答案為B.

2 熟悉元素性質(zhì)變化的規(guī)律

元素周期表是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識的重要工具,學(xué)生只有熟悉其中的元素性質(zhì)變化,才能對各種元素的性質(zhì)進(jìn)行描述和推理.高中階段主要以主族元素為基礎(chǔ),幫助學(xué)生掌握金屬元素和非金屬元素性質(zhì)的變化規(guī)律,了解同周期、同主族、相鄰周期、相鄰主族元素性質(zhì)的相似性和遞變性,理解元素性質(zhì)規(guī)律與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系.因此,在學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素周期律相關(guān)知識時,學(xué)生要在熟悉規(guī)律的基礎(chǔ)上去掌握一類元素的性質(zhì),而不是通過死記硬背來學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)某一元素的性質(zhì).

例2門捷列夫?qū)瘜W(xué)這一學(xué)科發(fā)展的最大貢獻(xiàn)在于發(fā)現(xiàn)了元素周期律.根據(jù)元素周期律,下列有關(guān)元素及其化合物性質(zhì)的比較正確的是().

A.原子半徑:F＜O＜Al

B.穩(wěn)定性:H2O＜PH3＜NH3

D.堿性:KOH＜NaOH＜Mg(OH)2

解析

本題主要考查學(xué)生對元素性質(zhì)變化的基本規(guī)律的掌握情況.F 元素和O 元素位于元素周期表的同一周期,同一周期元素的原子半徑由左到右逐漸減小,故F的原子半徑較小;Al元素位于元素周期表的第三周期第ⅢA 族,同一主族的元素的原子半徑從上到下依次增大,結(jié)合同一周期原子半徑的變化規(guī)律可知,Al的原子半徑比O 的原子半徑大,選項(xiàng)A 正確.N 和P 位于同一主族,非金屬性從上到下逐漸減弱,對應(yīng)的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性也逐漸減弱,故NH3的穩(wěn)定性強(qiáng)于PH3;O 和N 位于元素周期表的同一周期,非金屬性從左到右逐漸增強(qiáng),對應(yīng)的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性也逐漸增強(qiáng),故H2O 的穩(wěn)定性強(qiáng)于NH3,選項(xiàng)B錯誤.Si和P位于同一周期,N 和P位于同一主族,其非金屬性N＞P＞Si,非金屬性越強(qiáng),最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸強(qiáng)越強(qiáng),故酸性HNO3＞H3PO4＞H2SiO3,選項(xiàng)C錯誤.K 和Na位于同一主族,Na和Mg位于同一周期,同主族元素金屬性從上到下逐漸增強(qiáng),同周期元素金屬性從左到右逐漸減弱,金屬性越強(qiáng),最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性也越強(qiáng),故堿性KOH＞NaOH＞Mg(OH)2,選項(xiàng)D錯誤.答案為A.

3 通過對比分析，掌握概念本質(zhì)

物質(zhì)結(jié)構(gòu)與元素周期律模塊涉及的相關(guān)聯(lián)的概念較多,如元素和核素、質(zhì)子和中子、離子鍵和共價鍵、極性鍵和非極性鍵、離子化合物和共價化合物等,學(xué)生既要知道概念之間的關(guān)系,還要知道它們之間的本質(zhì)區(qū)別,要通過對比分析,掌握概念本質(zhì),進(jìn)而形成科學(xué)的微粒觀,進(jìn)一步完善對微觀世界的認(rèn)知.

例3下列說法正確的是().

A.化合物Na2O 和NaClO3中都只含離子鍵

B.Na在Cl2中燃燒的生成物中含離子鍵

C.O 分別與Mg、Si形成的化合物中化學(xué)鍵類型相同

解析

Na2O 和NaClO3都是離子化合物,但離子化合物中可能含有共價鍵,如NaClO3中含有離子鍵和共價鍵,選項(xiàng)A 錯誤.Na在Cl2中燃燒生成的NaCl是離子化合物,含有離子鍵,選項(xiàng)B正確.O和Mg形成的化合物MgO 是離子化合物,O 和Si形成的化合物SiO2是共價化合物,選項(xiàng)C 錯誤.由碳酸亞乙烯酯的結(jié)構(gòu)簡式可以看出,此分子中的碳碳鍵是非極性鍵,選項(xiàng)D 錯誤.答案為B.

4 自主建構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)概念理解

思維導(dǎo)圖在學(xué)生的學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)過程中已普遍存在,高中階段的學(xué)生已具備一定的建構(gòu)能力,因此在課堂教學(xué)中,教師可引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò),加強(qiáng)對所學(xué)化學(xué)概念的理解.對于物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素周期律等相關(guān)知識,學(xué)生能建構(gòu)的知識網(wǎng)絡(luò)較為豐富,可以獨(dú)立建構(gòu)各部分知識體系,也可以綜合構(gòu)建形成思維導(dǎo)圖(如圖1).學(xué)生自主構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò),可深化對概念的理解,掌握概念之間的關(guān)系.

圖1

此外,學(xué)生在構(gòu)建物質(zhì)結(jié)構(gòu)與元素周期律知識網(wǎng)絡(luò)時,也要熟悉元素周期表中常見元素的準(zhǔn)確位置,能畫出常見原子或離子的結(jié)構(gòu)示意圖等.

例44種短周期元素在元素周期表中的相對位置如圖2所示,其中只有Z為金屬元素.下列說法不正確的是().

圖2

A.原子半徑:W＞Y

B.X 的簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性比W 的小

C.Z 元素的氧化物既能與強(qiáng)酸反應(yīng)又能與強(qiáng)堿反應(yīng)

D.Y 的簡單氫化物能與其最高價含氧酸反應(yīng)生成離子化合物

解析

本題是物質(zhì)結(jié)構(gòu)與元素周期律模塊的綜合類試題,要求學(xué)生具備綜合分析能力,能依據(jù)元素周期律對物質(zhì)性質(zhì)進(jìn)行推測.由“只有Z 為金屬元素”及4種短周期元素的相對位置可推測,X 為C元素,Y 為N 元素,Z 為Al元素,W 為Si元素.同主族元素原子半徑從上到下逐漸增大,同周期元素原子半徑從左到右逐漸減小,故Si的半徑比N 的大,選項(xiàng)A 說法正確.非金屬性越強(qiáng),相對應(yīng)的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越強(qiáng),故C的簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性比Si的強(qiáng),選項(xiàng)B說法錯誤.Al2O3是兩性氧化物,既能與強(qiáng)酸反應(yīng)又能與強(qiáng)堿反應(yīng),選項(xiàng)C 說法正確.N 元素的簡單氫化物是NH3,其最高價含氧酸是HNO3,NH3和HNO3能反應(yīng)生成離子化合物NH4NO3,選項(xiàng)D 說法正確.答案為B.

元素周期表是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識的重要工具,學(xué)好相關(guān)概念和理論知識能為其他化學(xué)知識的學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),能促使學(xué)生深入分析和挖掘化學(xué)知識的本質(zhì).

(完)