“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”試題分析及問(wèn)題考點(diǎn)探究

摘 要：文章對(duì)“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”這一知識(shí)點(diǎn)的試題進(jìn)行了深入分析，總結(jié)了常見(jiàn)的題型、重點(diǎn)考查的內(nèi)容及考生常見(jiàn)的失誤.通過(guò)對(duì)試題的梳理，分析了常見(jiàn)題型的解題思路，探討了如何針對(duì)不同題型提升解題技巧，旨在幫助學(xué)生在復(fù)習(xí)中有的放矢，提高解題效率，并為教師教學(xué)提供參考.

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)；考點(diǎn)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：G632"" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A"" 文章編號(hào)：1008-0333（2024）31-0143-03

收稿日期：2024-08-05

作者簡(jiǎn)介：王雅寧（1989.4—），女，安徽省淮北人，碩士，中學(xué)二級(jí)教師，從事高中化學(xué)教學(xué)研究.

“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”作為高中化學(xué)的重要內(nèi)容，涵蓋了從微觀粒子到宏觀物質(zhì)性質(zhì)的多方面知識(shí)，涉及原子結(jié)構(gòu)、分子間作用力、晶體結(jié)構(gòu)等諸多概念^［1］.這一部分的知識(shí)不僅是高考考查的重點(diǎn)，也是學(xué)生理解化學(xué)其他內(nèi)容的基礎(chǔ).然而，由于知識(shí)點(diǎn)較多，許多學(xué)生在實(shí)際學(xué)習(xí)和考試中容易出現(xiàn)理解偏差，導(dǎo)致頻繁失分.因此，針對(duì)“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”相關(guān)試題進(jìn)行分析，找出?？伎键c(diǎn)及考生容易犯的錯(cuò)誤，可極大幫助學(xué)生理解該部分知識(shí).

1 試題總體特點(diǎn)和考查范圍

“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”相關(guān)試題，背景較為新穎，多圍繞新發(fā)現(xiàn)新成果新材料為載體，需要學(xué)生有較強(qiáng)的分析和實(shí)際問(wèn)題解決能力.考查的知識(shí)多以“拼盤(pán)”的形式呈現(xiàn)，即圍繞“原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)”“分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)”“晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)”三個(gè)部分，相對(duì)獨(dú)立出題，各個(gè)部分考查的主要知識(shí)點(diǎn)，如圖1^［2］.

2 常見(jiàn)考點(diǎn)及解題策略

2.1 基態(tài)原子（或離子）的核外電子排布

基態(tài)原子（或離子）的核外電子排布涉及原子或離子中電子的排布方式，其包含電子排布式、簡(jiǎn)化電子排布式、價(jià)電子排布式以及軌道表示式四種表達(dá)方式，需要學(xué)生從泡利原則、洪特原則以及能量最低原則三方面出發(fā)完成解題過(guò)程.該類(lèi)題屬于簡(jiǎn)單題型，常見(jiàn)的錯(cuò)誤為學(xué)生未正確區(qū)分四種表達(dá)方式.因此，教師在教學(xué)過(guò)程中要注意引導(dǎo)學(xué)生對(duì)四種表達(dá)式進(jìn)行區(qū)分.

例1 2008年北京奧運(yùn)會(huì)的“水立方”，在2022年冬奧會(huì)上華麗轉(zhuǎn)身為“冰立方”，實(shí)現(xiàn)了奧運(yùn)場(chǎng)館的再利用，其美麗的透光氣囊材料由乙烯（CH2CH2）與四氟乙烯（CF2CF2）的共聚物（ETFE）制成.回答下列問(wèn)題：

（1）基態(tài)F原子的價(jià)電子排布圖（軌道表示式）為.

答案：

點(diǎn)評(píng) 雖然背景是新材料，但其實(shí)可以發(fā)現(xiàn)，該類(lèi)題的考查知識(shí)點(diǎn)與背景并無(wú)太大關(guān)系，難點(diǎn)設(shè)置在學(xué)生對(duì)“價(jià)電子”和“排布圖”的理解上.解題時(shí)可以遵循如下步驟：

①確定元素的電子數(shù)，按照能量關(guān)系排出軌道，如該題中的F，9個(gè)電子數(shù)，涉及到的軌道有1s、2s、2p，排列順序?yàn)?s＜2s＜2p

②根據(jù)能量最低原理和泡利不相容原理，寫(xiě)出電子排布式，如該題中的1s22s22p5

③結(jié)合洪特規(guī)則，畫(huà)出排布圖，注意在書(shū)寫(xiě)軌道表示式時(shí)，要先考慮洪特規(guī)則，然后考慮泡利不相容原理.

2.2 元素周期表、元素周期律的應(yīng)用

元素周期表是元素周期律的具體體現(xiàn)，按照元素的原子序數(shù)進(jìn)行排列，將具有相似化學(xué)性質(zhì)的元素歸為一族，從而形成了周期性的表格結(jié)構(gòu).考點(diǎn)主要考查學(xué)生對(duì)元素周期表結(jié)構(gòu)的理解，以及如何利用元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律（如原子半徑、電離能、電負(fù)性等隨原子序數(shù)的變化）來(lái)預(yù)測(cè)和解釋元素的化學(xué)性質(zhì)，多涉及元素推斷問(wèn)題.該類(lèi)題具有一定的難度，學(xué)生常常會(huì)因?yàn)樵赝茢噱e(cuò)誤或者不熟悉元素周期表和原子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的關(guān)系而導(dǎo)致失分.因此，教師在教學(xué)過(guò)程中需要注重對(duì)元素周期表的深入講解，幫助學(xué)生建立元素周期表的整體結(jié)構(gòu)觀念，明確元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律.

例2 短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大，基態(tài)X原子的電子總數(shù)是其最高能級(jí)電子數(shù)的2倍，Z可與X形成淡黃色化合物Z2X2，Y、W最外層電子數(shù)相同.下列說(shuō)法正確的是（" ）.

A．第一電離能：Wgt;Xgt;Ygt;Z

B．簡(jiǎn)單離子的還原性：Ygt;Xgt;W

C．簡(jiǎn)單離子的半徑：Wgt;Xgt;Ygt;Z

D．氫化物水溶液的酸性：Ygt;W

解析 X、Y、Z、W為短周期元素，則只能為一、二、三周期.根據(jù)“電子總數(shù)為其最高能級(jí)電子數(shù)的2倍”信息，當(dāng)該元素位于第二周期時(shí)，可能為Be元素或O元素；當(dāng)其位于第一周期和第三周期時(shí)，無(wú)匹配元素.根據(jù)“淡黃色的化合物“Z2X2”，可以推測(cè)X元素為O，Z元素為Na，所形成的Na2O2為淡黃色固體.根據(jù)“Y、W的最外層電子數(shù)相同”和“原子序數(shù)依次增大”信息，可以推知Y代表F元素，W代表Cl元素.至此，四種元素分別為O、F、Na和Cl.A選擇，判斷元素的第一電離能關(guān)系.在元素周期表中，同周期隨原子序數(shù)增大元素第一電離能呈增大趨勢(shì)，即從左至右，第一電離能變大.同一主族，由上至下，第一電離能會(huì)變小，因此，四種元素的第一電離能大小排序?yàn)镕＞O＞Cl＞Na，A選項(xiàng)錯(cuò)誤.B選項(xiàng)，判斷離子的還原性，當(dāng)單質(zhì)的氧化性越弱時(shí)，其對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)單離子的還原性就越強(qiáng).在O、F、Cl三種元素中，氧化性最強(qiáng)的為F2，最弱的為O2，因此其對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)單離子的還原性為O^2-＞Cl-＞F-，B選項(xiàng)錯(cuò)誤.C選項(xiàng)，需要判斷離子半徑，對(duì)于該四種元素.當(dāng)電子層數(shù)不同時(shí)，電子層數(shù)越多，對(duì)應(yīng)的離子半徑越大；當(dāng)電子層數(shù)相同時(shí)，電子序數(shù)越大，半徑則越小.則四種元素半徑順序?yàn)镃l-＞O^2-＞F-＞Na+，C選項(xiàng)正確.D選項(xiàng)，需要判斷其氫化物水溶液對(duì)應(yīng)的酸性，同主族元素，從上至下非金屬性逐漸減弱，則Cl元素的非金屬性要比F元素弱.當(dāng)兩者各形成對(duì)應(yīng)的氫化物后，Cl原子對(duì)H原子的束縛力會(huì)弱于F元素，因此，其對(duì)應(yīng)的水溶液的酸性HCl＞HF，D選項(xiàng)錯(cuò)誤.

2.3 分子（或離子）的空間結(jié)構(gòu)與兩大理論

主要考查學(xué)生對(duì)化學(xué)鍵空間分布、分子幾何形狀及其相關(guān)性質(zhì)的理解，涉及價(jià)層電子對(duì)互斥理論和雜化軌道理論，通過(guò)這兩大理論幫助學(xué)生預(yù)測(cè)分子或離子的空間結(jié)構(gòu)及其極性等性質(zhì).?？贾R(shí)點(diǎn)包括分子幾何形狀的判斷（如直線(xiàn)型、正四面體形等）、鍵角的比較、分子的極性以及鍵的類(lèi)型（如σ鍵和π鍵）.該考點(diǎn)的難度中等偏高，尤其在結(jié)合理論推導(dǎo)分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)時(shí)，要求學(xué)生具備較強(qiáng)的分析能力.

例3 氯元素有多種化合價(jià)，可形成Cl2O、Cl-、ClO-、ClO-2、ClO-3、ClO-4等微粒.下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（" ）.

A．ClO-2、ClO-3、ClO-4中Cl原子的雜化方式相同

B．鍵角：ClO-2＞ClO-3＞ClO-4

C．Cl2O的空間構(gòu)型為V形

解析 首先分析ClO-2、ClO-3、ClO-4的結(jié)構(gòu)，ClO-2的結(jié)構(gòu)式為，ClO-3的結(jié)構(gòu)式為，ClO-4的結(jié)構(gòu)式為，VSEPR模型均為四面體，因此Cl原子的雜化方式都是sp3，A選項(xiàng)正確；B選項(xiàng)，三種離子的Cl原子的雜化方式相同，均為sp3，其中ClO-2的空間結(jié)構(gòu)為V形，對(duì)應(yīng)的鍵角為105°，ClO-3的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，對(duì)應(yīng)的鍵角為107°，ClO-4的空間結(jié)構(gòu)為V形，對(duì)應(yīng)的鍵角為109°28′，因此，三種離子鍵角的大小關(guān)系為：ClO-2＜ClO-3＜ClO-4，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；C選項(xiàng)，Cl2O中心原子為O原子，雜化方式為sp3，結(jié)構(gòu)式為，因此空間構(gòu)型為V形，C正確.故選B.

2.4 晶胞的結(jié)構(gòu)及計(jì)算

主要考查學(xué)生對(duì)晶胞的理解及其相關(guān)參數(shù)的計(jì)算.?？贾R(shí)點(diǎn)包括晶胞類(lèi)型的識(shí)別、配位數(shù)的計(jì)算、單位晶胞中原子的數(shù)目、空間利用率的計(jì)算以及密度公式的應(yīng)用.因?yàn)樯婕皫缀斡?jì)算和空間想象能力，該考點(diǎn)具有一定的難度.學(xué)生的易錯(cuò)點(diǎn)集中在晶胞中原子的數(shù)量計(jì)算、混淆不同晶胞結(jié)構(gòu)中的原子分布位置（如體心、面心）以及晶體密度計(jì)算公式的應(yīng)用上.教學(xué)中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)掌握不同晶胞的特征，并通過(guò)多次練習(xí)熟悉計(jì)算過(guò)程.

例4 某熒光材料由X²⁺與Y^2-組成，其摩爾質(zhì)量為Mg·mol^-1，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值.其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示.下列敘述不正確的是（" ）.

A．該晶體的化學(xué)式是XY

B．該晶胞參數(shù)為a nm，則其晶體密度為ρ=4×10³⁰Ma3NAg·cm^-3

C．X²⁺的配位數(shù)是4，Y^2-的配位數(shù)也是4

D．若A點(diǎn)的原子坐標(biāo)為（34，34，14），則B點(diǎn)的原子坐標(biāo)為（14，34，34）

解析 A項(xiàng)，由晶胞圖可知，1個(gè)晶胞中含有X²⁺的個(gè)數(shù)為8×18+6×12=4，Y^2-個(gè)數(shù)為4，X²⁺與Y^2-個(gè)數(shù)比為1：1，因此該晶體的化學(xué)式是XY，故A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，1個(gè)晶胞中含有4個(gè)XY，即1個(gè)晶胞的質(zhì)量為4×MNA，晶胞體積為（a×10^-7cm）3，因此晶體密度ρ=4×10²¹Ma3NAg·cm^-3，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，由圖可知，距離X²⁺最近且等距的Y^2-有4個(gè)，距離Y^2-最近且等距的X²⁺有4個(gè)，故C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，若A點(diǎn)的原子坐標(biāo)為（34，34，14），則原點(diǎn)位于左下前X²⁺的頂點(diǎn)，該晶胞自下至上可分為4層（X²⁺-Y^2--X²⁺-Y^2--X²⁺），同理從左至右也可分為4層（X²⁺-Y^2--X²⁺-Y^2--X²⁺），因此B點(diǎn)的原子坐標(biāo)為（14，34，34），故D項(xiàng)正確；故選B.

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，文章對(duì)“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”常見(jiàn)考點(diǎn)進(jìn)行了分析，可以發(fā)現(xiàn)試題總體偏基礎(chǔ)，更多考查學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的掌握程度.學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，一定要打牢基礎(chǔ)，不斷夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)，確保對(duì)核心概念和基本原理的深入理解.同時(shí)，針對(duì)考試中的常見(jiàn)題型，需要通過(guò)有針對(duì)性地練習(xí)，提升自己的解題速度和準(zhǔn)確性.在學(xué)習(xí)中，也要注重對(duì)細(xì)節(jié)的把握，尤其是在空間結(jié)構(gòu)、晶體計(jì)算等易錯(cuò)考點(diǎn)上，避免因理解偏差或粗心導(dǎo)致失分.

參考文獻(xiàn)：

［1］富瑤.物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)試題分析及復(fù)習(xí)備考建議[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2024（4）：50-54.

[2] 強(qiáng)玉榮.“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”試題賞析[J].數(shù)理化解題研究，2023（31）：112-114.

［責(zé)任編輯：季春陽(yáng)］