物質(zhì)結構與性質(zhì)易錯題歸類剖析

作者簡介：周瑋，教育碩士，中學高級教師，江西師范大學碩士研究生校外實踐導師。主持江西省基礎教育課題一項，南昌市基礎教育課題兩項，在各級期刊發(fā)表教育教學論文十余篇。先后有多篇論文和微課視頻獲省市化學教學學會一等獎。近幾年輔導的學生參加高中化學競賽獲省市一、二等獎若干名。

物質(zhì)結構與性質(zhì)的常見題型為選擇題和綜合題，考查考生對結構知識體系的歸納推理能力、信息遷移能力以及綜合應用能力。物質(zhì)結構與性質(zhì)的知識點包括原子結構（核外電子排布、雜化方式、電負性等）、分子結構（化學鍵、電子式、結構式、官能團等）、晶體結構（晶體類型判斷、物質(zhì)熔沸點高低影響因素、晶體的密度等）。本文通過對“物質(zhì)結構與性質(zhì)”相關易錯試題的分析，發(fā)掘知識體系中學生的易錯知識點，希望可以引導考生克服對“物質(zhì)結構與性質(zhì)”的畏難心理，厘清試題中知識脈絡的關系，實現(xiàn)“以錯題回歸知識本源”的目的，從而達成以易錯點形成避錯策略的知識掌握核心目標。

易錯點1：原子結構與性質(zhì)相關知識點

原子結構與性質(zhì)在試題中常見的命題角度有：原子核外電子的排布規(guī)律及其表示方法， 原子結構與元素電離能和電負性的關系及其應用。試題側重原子核外電子排布式或軌道表示式，未成對電子數(shù)判斷，電負性、電離能、原子半徑和元素金屬性與非金屬性比較的考查。在書寫基態(tài)原子電子排布時，常見的易錯點為違反能量最低原理、泡利原理、洪特規(guī)則及特例;還需注意同能級的軌道半充滿、全充滿或全空狀態(tài)的原子結構穩(wěn)定，如Cr：3d54s1、Mn：3d54s2、Cu：3d104s1、Zn：3d104s2;另外需理解電離能與金屬性及金屬元素價態(tài)的關系，電負性與非金屬性及組成化合物所形成的化學鍵的關系。

易錯提醒：書寫電子排布式的常見錯誤與技巧。

原子結構中共有1s、2s、2p、3s、3p這5個能級上填充有電子，故D項正確。

答案：C

例2 下列各項敘述中，正確的是（ ）。

A.鎂原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2時，原子釋放能量，由基態(tài)轉(zhuǎn)化成激發(fā)態(tài)

B.價層電子排布式為6s26p3 的元素位于第六周期第ⅢA 族，是s區(qū)元素

C.所有原子任一能層的s電子云輪廓圖都是球形，但球的半徑大小不同

D.24Cr 原子的電子排布式是1s22s22p63s23p63d44s2

解析：鎂原子由基態(tài)轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)時吸收能量，A 項錯誤。價層電子排布式為6s26p3 的元素位于第六周期第ⅤA 族，是p區(qū)元素，B 項錯誤。所有原子任一能層的s電子云輪廓圖都是球形，能層序數(shù)越大，球的半徑就越大，C項正確。原子軌道處于全空、全滿或半充滿狀態(tài)時，能量最低，故24Cr原子的核外電子排布式應是1s22s22p63s23p63d54s1，D項正確。

答案：C

易錯點2：分子結構與性質(zhì)

分子結構與性質(zhì)在試題中的常見命題角度有：圍繞某物質(zhì)判斷共價鍵的類型和數(shù)目，分子的極性、中心原子的雜化方式、微粒的立體構型，氫鍵的形成及對物質(zhì)的性質(zhì)影響等。試題側重考查微粒構型、雜化方式、中心原子的價層電子對數(shù)、配位原子判斷與配位數(shù)、化學鍵類型、分子間作用力與氫鍵、分子極性等。對σ鍵和π鍵的判斷，要掌握好方法;對雜化軌道的判斷，要理解常見物質(zhì)的雜化方式;通過三種作用力對性質(zhì)的影響解釋相關現(xiàn)象及結論。注意以下三個誤區(qū)：不要誤認為分子的穩(wěn)定性與分子間作用力和氫鍵有關，其實分子的穩(wěn)定性與共價鍵的強弱有關;不要誤認為組成相似的分子，中心原子的雜化類型相同，關鍵是要看其σ鍵和孤電子對數(shù)是否相同。如BCl3 中B 原子為sp2 雜化，NCl3 中N 原子為sp3 雜化;不要誤認為只要含有氫鍵物質(zhì)的熔、沸點就高，其實不一定，分子間的氫鍵會使物質(zhì)的熔、沸點升高，而分子內(nèi)氫鍵一般會使物質(zhì)的熔、沸點降低。

易錯提醒：判斷分子中中心原子的雜化軌道類型的方法。

（1）根據(jù)VSEPR 模型、中心原子價層電子對數(shù)判斷，如（ABm 型）中心原子的價層電子對數(shù)為4，中心原子的雜化軌道類型為sp3;價層電子對數(shù)為3，中心原子的雜化軌道類型為sp2;價層電子對數(shù)為2，中心原子的雜化軌道類型為sp。

（2）根據(jù)等電子體原理進行判斷，如CO2是直線形分子，SCN- 、N- 3 與CO2 是等電子體，所以分子的空間結構均為直線形，結構式類似，中心原子均采用sp雜化。

（3）根據(jù)分子或離子中有無π鍵及π鍵數(shù)目判斷，沒有π鍵的為sp3 雜化，如CH4 中的C原子;含1個π鍵的為sp2 雜化，如甲醛中的C原子以及苯環(huán)中的C 原子;含2個π鍵的為sp雜化，如二氧化碳分子和乙炔分子中的碳原子。

規(guī)律方法：“四方法”判斷中心原子的雜化類型。

（1）根據(jù)雜化軌道的空間結構判斷。

①直線形?sp，② 平面三角形?sp2，③四面體形?sp3。

（2）根據(jù)雜化軌道間的夾角判斷。

①109°28'?sp3，②120°?sp2，③180°?sp。

（3）利用價層電子對數(shù)確定三種雜化類型（適用于中心粒子）。

2對?sp雜化，3 對?sp2 雜化，4 對?sp3 雜化。

（4）根據(jù)σ鍵數(shù)與孤電子對數(shù)（適用于結構式已知的粒子）判斷。

①含C有機化合物：2個σ?sp，3個σ?sp2，4個σ?sp3。

②含N化合物：2個σ?sp2，3個σ?sp3。

③含O（S）化合物：2個σ?sp3。

例3 （1）Cu2+ 處于[Cu（NH3）4]2+ 的中心，若將配離子[Cu（NH3）4]2+ 中的2 個NH3 換為CN- ，則有2種結構，則Cu2+ 是否為sp3 雜化？_____ （填“是”或“否”），理由為_____。

（2）用價層電子對互斥理論推斷甲醛中H—C—H 的鍵角_____120 °（填“>”“<”或“=”）。

（3）SO2Cl2 和SO2F2 都屬于AX4E0 型分子，SO 之間以雙鍵結合，S—Cl、S—F之間以單鍵結合。請你預測SO2Cl2 和SO2F2 分子的立體構型為_____。SO2Cl2 分子中∠Cl—S—Cl_____SO2F2 分子中∠F—S—F（填“<”“>”或“=”）。

（4）抗壞血酸的分子結構如下所示，該分子中碳原子的雜化軌道類型為_____。

解析：（1）由于將配離子[Cu（NH3）4]2+中的2個NH3 換為CN- ，有2種結構，說明[Cu（NH3）4]2+ 形成平面正方形結構，Cu2+ 在平面正方形對角線的交點上。若是Cu2+ 采用sp3 雜化，由于正四面體任何兩個頂點都處于相鄰位置，那么[Cu（NH3）4]2+ 的空間構型為正四面體形，將配離子[Cu（NH3）4]2+ 中的2個NH3 換為CN- ，則只有1種結構，所以Cu2+ 不是采用sp3 雜化。

（2）甲醛分子中，碳氧之間為雙鍵，根據(jù)價層電子對互斥理論可知雙鍵與單鍵之間的斥力大于單鍵與單鍵之間的斥力，所以H—C—H 的鍵角小于120°。

（3）當中心原子的價層電子對數(shù)為4時，VSEPR模型為四面體形，硫原子無孤電子對，所以立體構型為四面體形。X 原子得電子能力越弱，A—X 形成的共用電子對之間的斥力越強，F(xiàn) 原子的得電子能力大于氯原子，所以SO2Cl2 分子中∠Cl—S—Cl>SO2F2分子中∠F—S—F。

（4）該分子中亞甲基、次亞甲基上C原子價層電子對個數(shù)都是4，連接碳碳雙鍵和碳氧雙鍵的C 原子價層電子對個數(shù)是3，根據(jù)價層電子對互斥理論，該分子中碳原子的軌道雜化類型，前者為sp3 雜化，后者為sp2雜化。

答 案：（1）否 若是sp3 雜化，[Cu（NH3）4]2+ 的立體構型為正四面體形，將配離子[Cu（NH3）4]2+ 中的2 個NH3 換為CN- ，則只有1種結構

（2）<

（3）四面體形 >

（4）sp2、sp3

易錯點3：晶體結構與性質(zhì)

晶體結構與性質(zhì)在試題中常見的命題角度有晶體的類型、結構與性質(zhì)的關系、晶體熔沸點高低的比較、配位數(shù)、晶胞模型分析及有關計算等考點。試題側重晶體類型判斷、物質(zhì)熔沸點的比較與原因、晶胞中微粒數(shù)的判斷、配位數(shù)、晶胞密度計算、晶胞參數(shù)、空間利用率計算的考查。易錯點主要是晶胞特點的計算，如面心立方晶胞與體心立方晶胞的配位數(shù)不同;晶胞參數(shù)給定單位是nm 或pm時，忽略換算成cm。

易錯提醒：（1）判斷某種微粒周圍等距且緊鄰的微粒數(shù)目時，要注意運用三維想象法。如NaCl晶體中，Na+ 周圍的Na+ 數(shù)目（Na+用“○”表示）如圖1所示，每個面上有4個，共計12個。

（2）常考的幾種晶體主要有干冰、冰、金剛石、SiO2、石墨、CsCl、NaCl、K、Cu等，要熟悉以上代表物的空間結構。當題中信息給出與某種晶體空間結構相同時，可以直接套用某種結構。

規(guī)律方法：晶胞密度計算的基本過程。

例4 氮化鈦晶體的立方晶胞結構如圖2所示，該晶胞中N 和N 之間的最近距離為a pm，以晶胞邊長為單位長度建立坐標系，原子A 的坐標參數(shù)為（0，0，0），下列說法錯誤的是（ ）。

答案：A

例5 芯片作為科技產(chǎn)業(yè)，以及信息化、數(shù)字化的基礎，自誕生以來，就一直倍受關注， 也一直蓬勃發(fā)展。芯片制造會經(jīng)過六個最為關鍵的步驟：沉積、光刻膠涂覆、光刻、刻蝕、離子注入和封裝。

（1）將Mn摻雜到GaAs的晶體中替換部分Ga得到稀磁性半導體材料，晶體結構如圖3（甲）所示。