例谈《物质结构与性质》高考复习策略

例谈《物质结构与性质》高考复习策略
佚名
【期刊名称】《高中数理化》
【年(卷),期】2018(000)022
【总页数】2页(P44-45)
【正文语种】中文
“结构决定性质”是基本的化学思想,也是学习化学的基本思维方法,对物质结构的理解有利于学习物质的物理性质、化学性质以及物质的用途等．因而每年高考试题中都会对物质的结构及其与性质的关系进行重点考查,笔者以一道高考真题谈一谈原子、分子、晶体结构与物质性质的关系,从而找到复习物质结构与性质知识点的策略．
1 高考真题赏析
例 (2017年江苏卷)铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景．某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与．
(1) Fe3+基态核外电子排布式为________．
(2) 丙酮()分子中碳原子轨道的杂化类型是________,1 mol 丙酮分子中含有σ键的数目为________．
(3) C、H、O 3种元素的电负性由小到大的顺序为________．
(4) 乙醇的沸点高于丙酮,这是因为________．
(5) 某FexNy的晶胞如图1所示,Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置
Fe,形成Cu替代型产物Fe(x-n) CunNy．FexNy转化为2种Cu替代型产物的能
量变化如图2所示,其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为________．
图1 图2
本题综合考查了原子结构如原子核外电子排布、元素原子的电负性等，分子结构如分子中化学键的个数和类型、分子中原子的杂化方式判断、分子间作用力及氢键等，晶体结构如晶胞中的粒子数的简单计算及晶体化学式的推断等,基本涵盖了中学化
学《选修3》中所有的知识点．(1)原子核外电子排布是研究元素性质的基础,高考
中常考的就是基态原子或离子的核外电子排布,特别是常见过渡元素原子或离子的
核外电子排布,考查铬元素和铜元素时要特别注意洪特规则及其特例．铁是第26号元素,根据构造原理可以写出其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2(或简写为[Ar]3d64s2),在原子形成阳离子时,先失去能量高的外层电子,简单地说是由外
向里失去电子,从而可以写出基态的Fe3+的核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d5 (或简写为[Ar]3d5)．(2)在分析原子的杂化方式时,我们可
以简单地根据原子形成的σ键数和孤电子对数的总和进行判断,当总和为2时为sp 杂化,当总和为3时为sp2杂化,当总和为4时为sp3杂化．由丙酮()结构简式可以看出分子中的3个碳原子中,有2个碳原子形成了4个σ键,没有孤电子对,这样的
饱和碳原子的杂化方式为sp3杂化,而碳氧双键中碳原子形成了3个σ键和1个π键,且无孤电子对,因此该碳原子的杂化方式为sp2杂化．分子中的σ键数取决于原子之间的连接,每两个原子间连接有且仅有1个σ键(如果形成的是双键或是三键,
其中也只有1个为σ键,其他为π键),所以只需要数出分子中原子间相连的数目,该
分子中有6个碳氢相连、2个碳碳相连、1个碳氧相连,即含有的键数为9,则可得1 mol 丙酮分子中含有σ键为9 mol,其数目为9×6.02×1023个．(3)周期表中有关于电负性的变化规律描述,同周期从左到右电负性依次增大,同主族从上到下依次减小,但在实际比较中可以根据得失电子能力判断，即原子间形成共价键时其得电子
的能力越强,电负性越大.比如C、H、O三种元素比较电负性时可以根据CH4、
H2O、CO2 3种物质中元素的化合价比较出电负性C>H、O>H、O>C,从而可以得到O>C>H,在答题时要注意题中的问法,C、H、O 三种元素的电负性大小顺序为O>C>H或者H<C<O,若省略大于号或小于号时,更要注意书写顺序．(4)比较物质的熔沸点时,我们可以从晶体中影响物理性质的因素也就是形成晶体的粒子间作用力进行判断,乙醇和丙酮形成的晶体都属于分子晶体,所以影响其物理性质的是分子间作用力(包括氢键也属于分子间作用力,但比普通的分子间作用力要大,会比较大幅度地提高物质的熔沸点),由于乙醇分子中存在羟基,从而使乙醇分子间形成氢键,但丙酮分子中不存在这样的结构,所以乙醇的熔沸点要比丙酮的熔沸点高．(5)由图1可以知道该晶体是立方晶胞,该晶胞中铁原子数为8×1/8+6×1/2=4,氮原子数为1×1=1,可得该晶体的化学式为Fe4N,但由于铁原子处于2种位置,一种是处于顶点的铁原子,计算得数目为1,另一种是处于面上的铁原子,计算得数目为3,则用铜代替其中部分铁原子形成新的化合物就有2种,即铜可以是取代a或b位置的铁原子,根据图2可知铜取代b位置铁原子形成的物质的能量高于铜取代a位置铁原子形成的物质的能量,所以如果要形成更稳定的Cu替代型产物就是用铜替代a位置的铁原子,即用铜替代处于顶点的铁原子,化学式为 Fe3CuN．
2 物质结构与性质的复习策略
由例题可以看出,高考中对物质结构的考查相对来说难度不算很大,但是对基础知识的要求比较高,同时也不是单纯地考查记忆性知识,也会考查到知识的迁移和应用,所以需要通过适当的训练来巩固基础知识和学会知识迁移,从而提升知识的应用能力．在复习中,我们要注意做到如下的三点:
2.1 强化基础知识
在复习原子结构时要强化学生对构造原理的记忆,即“构造原理是……”,同时要注意洪特规则及其特例,特别是注意常见铬元素、铜元素的核外电子排布的理解与记
忆及电负性、第一电离能、晶体类型(包括晶体类型判断、构成晶体的粒子和粒子间的作用力)等．
2.2 强化规则和方法
在基础知识理解记忆牢固的基础上,要学会知识的迁移与应用,这是解决问题的抓手,对于某些规则或是“程序性知识”,不仅是牢记,同时要进行适当的训练,将这些规则和方法的应用固定下来,有利于学生解决问题．比如,比较粒子半径时,可以从2个方面进行比较：当电子层数相同时,核电荷数越大半径越小;当电子层数不同时,电子层数越多半径越大．
2.3 适当变式训练,提高知识迁移能力
在基础知识记忆到位,方法或规则性的知识固定下来后,要进行适当的变式训练,可以强化学生的记忆和对知识的迁移,从而提高问题解决能力．在设计变式训练时,不能滥用练习,而要有针对性地设计问题,使学生达到训练巩固的目的．
综上，我们要对基础知识给予足够的重视,通过不断的强化和训练,真正提高学生的记忆与知识迁移能力,达到提高学生解决问题能力的目的．。