《物质结构与性质》模块教学问题探讨_第二届
《物质结构与性质》教学中几个疑难问题的探讨
物质结构与性质》教学中几个疑难问题的探讨新课程高考实施后，我省高考将《物质结构与性质》作为选考科目内容，在考试中占13 分。
近几年我省高考选考物构的考生数大大超过选考有机的考生数，说明全省很多学校还是侧重于物构的教学与选考，显然物构的教学在许多学校颇受重视。
然而，由于物构的知识内容对思维能力和想象能力要求较高，使得部分教师对有些物构问题的理解存在模糊，甚至是片面的理解，已致在教学中不能给学生一个满意的答案，造成学生对知识的理解存在困难或混乱，教学效果较差。
我曾经参加过几所农村中学的高中化学教学教研，参与听课和评课，期间明显感觉到有些教师对物质结构中有些知识的理解存在很大问题，含混不清，争论不休。
教师都搞不清楚，何以能为学生解惑？因此，下面我提出教学中几个常见的问题，与大家共同探讨，以求互相促进。
一、在反应焓变的求算中，“反应物的总能量”与“反应物的总键能”一样吗？反应物的总能量是指物质的内能，应包含动能和势能在内，是物质本身具有的。
而反应物的总键能中的键能是指将1mol 气态AB分子断成气态A原子和B原子时所需的最低能量，是指用外界条件将化学键断裂，二者有着内涵的不同。
若反应物的总能量高于生成物的总能量（ E （反应物）〉E （生成物）），反应为放热反应，△ H=E（生成物）-E （反应物）？0。
若反应物的总能量低于生成物的总能量（E （反应物）v E （生成物）），该反应为吸热反应，△ H=E（生成物）-E （反应物）？0。
而化学反应中，断开反应物的化学键需要吸收能量，生成生成物中新的化学键则放出能量。
反应结果是吸热还是放热，也可根据断键吸收能量和生成键放出能量的多与少计算，△ H坂应物总键能-生成物总键能，即反应物总键能？生成物总键能，△ H?0,则反应放热。
若对于同一反应，若反应物的总能量高于生成物的总能量，相当于断开化学键需要的能量比生成化学键放出的能量少，反应结果是放热过程，即反应物的总能量与反应物的总键能大小是不一致的。
物质结构与性质模块的教学体会与反思
2.有助于培养学生的科学方法
假说
归纳
模型
统计
3.该模块的特点是：
教师难教、学生好学，考试好考 教师难教的原因：知识生疏 教学资源少
内容抽象
学生好学的原因：不少知识听懂即可
习题容易
习题量少
考试易考：
2007年山东高考 32. （8分）【化学－物质结构与性质】 请完成下列各题： （1）前四周期元素中，基态原子中未成对电子数与其所在 周期数相同的元素有 种。 （2）第ⅢＡ、ⅤＡ族元素组成的化合物GaN、GaP、GaAs 等是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与单晶硅相似 。Ｇａ原子的电子排布式为 。在GaN 晶体中，每个Ｇａ原子与 个Ｎ原子相连，与同一个Ｇ ａ原子相连的Ｎ原子构成的空间构型为 。在四 大晶体类型中，GaN属于 晶体。 （3）在极性分子ＮＣｌ3中，Ｎ原子的化合价为－3，Ｃｌ 原子的化合价为＋1，请推测 ＮＣｌ3水解的主要产物是 （填化 学式）。
教学大纲 化 学 键 与 物 质 的 性 质
课程标准
•化学键 •离子键和离子化合物
1. 能说明离子键的形成，能根据离
子化合物的结构特征解释其物理 性质。 共价键和共价化合物 •离子晶体（以NaCl为 2. 了解晶格能的应用，知道晶格能 的大小可以衡量离子晶体中离子 例） 键的强弱。 •原子晶体（以金刚石、 3. 知道共价键的主要类型σ 键和∏ SiO2为例） 键，能用键能、键长、键角等说 •分子晶体（以干冰为 明简单分子的某些性质。 例 •金属晶体
07年海南25．（11分） A、B、C、D、E代表5种元素。请填空： （1）A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外 层有2个电子，其元素符号为 ； （2）B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子 层结构都与氩相同，B的元素符号为 ，C的元素符号 为 ； （3）D元素的正三价离子的3d亚层为半充满，D的元素 符号为 ，其基态原子的电子排布式为 。 （4）E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子， 只有一个未成对电子，E的元素符号为 ，其基态原子 的电子排布式为 。
《物质结构与性质》教学中几个疑难问题的探讨
之 间 会 发 生 反应 ， 而 一 步 写 出 反 应 的 离 子 方程 式 。 从
应 前 后元 素 的化 合 价 是 否 发 生 变 化 及 变 化 特 征 （ 高 或 降低 ） 升 入
手， 即元 素“ 态 观 ” 结 合 氧 化 还 原 反 应 的规 律 ， 问 题 的解 决 价 ， 对 就容易多了。
）， 反应 为吸 热反 应 ， ）该
） ０ ＞ 。而 化 学 反应 中 ， 开 反应 物 的 化 学 键 断
的 高 中化 学 教 学 教 研 ， 与 听 课和 评 课 ， 间 明显 感觉 到 有 些 教 参 期 师 对物 质 结 构 中有 些 知 识 的理 解 存 在 很 大 问 题 ， 混 不 清 ， 论 含 争 不休 。教 师 都搞 不清 楚 ， 以能为 学 生解 惑 ？因此 ， 何 下面 我提 出教 学 中几 个常 见 的 问 题 ， 大 家 共 同 探 讨 ， 与 以求 互 相 促 进 。
解 存在 困难 或混 乱 ， 学 效果 较 差 。我 曾经 参 加 过 几所 农 村 中学 教
反应 为放 热 反 应 ， ＝ ｍ ）五 １ ） 。若 反应 物 的 总 能 量 △ 物一 蓝 ＜０ 低 于 生 成 物 的 总 能 量 （（ Ｅ
△Ｈ＝ 擅 ）目 五 Ｊ 一 牺
）Ｅ ＜（
Ｉ 内 ， 考 占１分。 几 我 高 选 物 的 科目 容 在 试中 ３ 近 年 省 考 考 构
考 生 数 大 大 超过 选 考 有机 的考 生 数 ， 明全 省 很 多学 校还 是 侧 重 说 于物 构 的 教 学与 选 考 ， 然物 构 的 教 学在 许 多 学 校 颇 受重 视 。然 显
而， 由于 物 构 的知 识 内容 对 思 维 能 力 和 想象 能力 要 求 较 高 ， 得 使
《物质结构与性质》内容分析与教学建议2
编写 学习情景 思路
作用力
晶体结构
物质性质
金属
金属键、金属 键的强弱
金属晶体
晶体物理性质特
金属原子在晶体中的 点（金属原子化
堆积方式
热）
离子化 离子键的形成、 离子晶体 离子晶体 晶体物理性质特
合物 特点
的晶格能、晶胞
点（晶格能）
共价化 合物、 共价分 子
分子
共价健的形成 共价键的类型 共价键的键能 键长
H CO H OC H O HO
除了分子间氢键外，还有分子 内氢键。例如， 邻硝基苯酚、邻羟 基苯甲酸、NaHCO3晶体、硝酸等。硝 酸的分子内氢键使其熔、沸点较低。
尿素的氢键
尿素CO(NH2)2有两个N 和一个羰基氧原子, 每个N与 另一个尿素分子的氢形成一 个氢键,氧也可形成一个氢键, 共可形成三个氢键。
Fe原子的轨道能级和 核外电子排布
电离能及应用
M（g) –e- = M+(g) △H=I1
电离能是原子核外电子分层 排布的实验验证。第一电离能可 衡量元素原子失去1个电子的难易 程度。值越小，元素的金属性越 强。（注意区别气态原子的金属 性与金属活动性---固体金属单质 的金属性）
第一电离能呈周期性变化。 是原子核外电子排布周期性变化 的必然结果。当电子在原子轨道 上呈全空、全满、半满时第一电 离能较大。
+ -
+ - +取向力
+-
+-
色散力
+-
+-
+-
诱导力
氢键与物质的性质
认识氢键的存在，了解氢键的形成，从具体事例认识氢 键对物质的性质影响
对《物质结构与性质》模块教学中疑难问题的解答
质 与 溶 质 、 溶 剂 与 溶 剂 、 溶 质 与 溶 剂 的 微 粒 间 作 用 力 ，它 们 之 间 可 能 是 共 价 键 、 离 子 键 、 金 属 键 、 分 子 间作 用力 （ 取 向 力 、 诱 导 力 、色 散 力 和 氢 键 等 ） 。 如 果 上 述 过 程 △ Ｇ＜ ０，溶 解 易 于 进 行 ； △Ｇ＞ ０， 溶
解 难 以 进 行 。 根 据 公 式 △ Ｇ＝△ Ｈ— △ ５ 可 知 ， △ Ｇ
解 答 整 理 如 下 ，供 广 大 中 学 化 学 教 师 在 平 时 备 课 、
研讨 时参 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 。
问题 １ ：什 么 是 “ 相似 相 溶原理 ” ？
是 由焓 变 项 △ 和 熵 变 项 △ｓ共 同 决 定 的 。 就 溶 解 过 程 熵 变 来 说 ，除 少 数 由 电荷 高 、 半 径 ／ ｊ 、 的 离 子 所形成 的化合 物 ，因溶解 后离 子强 烈水 合作 用 （ 水 分 子 在 离 子 周 围 有 序 排 列 ） 可 引 起 熵 值 ＡＳ减 小 外 ， 多数 化 合 物 （ 特 别 是 共 价 化 合 物 ）相 互 溶 解 （ ＡＳ ＞ ０ ） 。 因此 ， 后 ，体 系 混 乱 度 增 大 ，熵 值 增 加 解就 易于进 行 。 溶 解 过 程 的 △ 来 自溶 解 前 Ａ— Ａ、 Ｂ — Ｂ 与 溶 解 后 Ａ～ Ｂ 间 的 作 用 力 的 改 变 ， 如 果 溶 解 前 后 微 粒 间
解答 ： “ 相 似 相 溶 原 理 ” 是 一 个 关 于 物 质 溶 解 性 的 经 验 规 律 ，其 内 涵 是 “ 结 构 相 似 的 化 合 物 容 易
互 相 混 溶 ，结 构 相 差 很 大 的 化 合 物 不 易 互 溶 ” 。 其
《物质结构与性质》模块中若干学科问题的探讨
那么， 焰色 反应是不是化 学反应 呢 ？仅从观 察到 的
本文系 ２ ０ １ ４年度福 建 省基 础教 育课 程教 学研 究课 题“ 高 中化学 高效 课堂 的实 践研 究 ” （ 课 题编 号 ： Ｍ Ｊ Ｙ Ｋ Ｔ ２ ０ １ ４ — ２ １ ４ ） 阶段 性研 究成 果 。
嵋 宙 Ｉ
的能量较高 ，电子跃迁发 出的光 的波 长处在远 紫外 区。 也就是 说 ， 进 行焰 色反应 时 ， 这 些 非金 属元素 不会 干扰 金 属元素 的鉴 别 。
② 电负性相近 的金属 ， 相互 间溶解度较 大。 如 Ｖ（ 电 负性 １ ． ６ ３ ） 、 Ｃ ｒ （ １ ． ６ ６ ） 在Ｃ ｕ （ １ ． ９ ０ ） 、 Ａ ｇ （ １ ． ９ ３ ） 中溶 解度 比 在Ｎ ａ （ ０ ． ９ ３ ） 、 Ｋ（ ０ ． ８ ２ ） 中的大 。
较小 （ 一般 指＜ １ ５ ％） ，相 互 间 可 无 限 互 溶 。 如 Ａ ｇ
（ １ ４ ４ ． ２ ｐ ｍ ） 和Ａ ｕ（ １ ４ ３ ． ９ ｐ ｍ ） 都 是 面 心 立 方 最 密 堆 积 构 型， 互溶 时可 视 为 晶体 中 Ａ ｇ （ 或Ａ ｕ ） 原子 逐 个取 代 Ａ ｕ
关 键 词 相似 相溶 原理 ； 焰色 反应 ； 分 子 的极 性 ； 等 电子原 理
２ ０ １ ４年 １ ２月 ， 三 明市严 业 安 名师 工 作室 以 《 物 质 结构与性质》 为载体 ， 从 学科 知识拓展 的角度 ， 对相似 相 容原理 、 焰色 反应 、 臭氧分 子 的极 性和 等 电子原 理等 概 念 进行专题研 讨 。 我们 查阅有关参考 文献并结合 自己的
酒精灯或煤气 灯火焰 上灼烧 。 样 品物质 处在火焰 中时被 蒸发为气态 ，高温下 其化学键 断裂 并分解 成气态 原子 。 金属元 素 原子 的核外 电子 吸收 一定 的 能量后 跃迁 到 能
《物质结构与性质》教学中应关注的几个问题
图１ 氢源 自３ ｓ 、３ ｐ 、３ ｄ轨 道 的 径 向分 布 函数 图
抵 消 了 原 子 核 对 ｉ
情 况下 只看 轨道 的 能量 高低 。 光谱 实验 测得 Ｓ ｃ（ 及 以 后 ）原 子 中 ４ ｓ和 ３ ｄ轨 道 的 能 量 高 低 顺 序 是 Ｅ ＜
——■ 暖 教学 ｊ ｉ ａ ｏ ｘ ｕ ｅ
＾，
《 物质结构与性质》 教学中应关注的几个问题
三 明市 第一 中学 严业 安
在 《 物 质 结 构 与 性 质》 模 块 教 学 中 ，笔 者 注 意 到 ：课 标 中新 增 加 的 内 容 ， 由 于 考 虑 到 中 学 生 的 知
识 水 平 和 认 知 程 度 ， 在 教 材 中 有 些 往 往 只 是 含 糊 地 叙 述 ，但 化 学 教 师 在 平 时 教 学 中应 准 确 地 理 解 和 把 握 。 于 是 笔 者 选 取 了 一 些 教 学 相 关 的 问 题 ， 查 阅 有
电子 的 吸 引 ，其 他 电 子 的 电 子 云 分 散 在 核 周 围 ，像
１ ０６ 福屯 敏 ２ ０ １ ４ 、 ｚ
教 学ｊ ｌ ｅ ｏ Ｘ Ｕ ｅ—一
，
但是 ｓ ｃ的 ３个 价 电 子 按 ３ ｄ ４ ｓ ｚ 排 布 ，而 不 按
道能高于 ３ ｄ轨 道 能 ，但 这 些 元 素 中 性 原 子 的 电 子
ｎ ｄ ＜ｎ ｆ ｏ
力 场 模 型
近 以 处
０ ． ０ ４
Ｏ ０ ． １ ２
Ｙ ￥ －， 其 他 电 子 对 ｉ 电 子 的 排
问 题 ２： 为 什 么 第 ４ 周 期 前 面 几 种 元 素
普通高中新课程“物质结构与性质”教学研究-精选文档
普通高中新课程“物质结构与性质”教学研究面向21世纪的基础教育课程改革已全面启动，高中化学课程标准已研制成功并投入使用。
本次课程改革能否达到预期目的，在很大程度上取决于承载新课程的教材是否体现新课程的要求和在课程实施中能否落实新的教育理念。
当前教师的教学模式还存在很多弊端，不符合新课程的要求，因此，教师积极研究有效的教学模式和策略是该模块教材实施的当务之急。
本文主要对“物质结构与性质”模块做了相应的分析，提出了相应的教学实施建议。
一、“物质结构与性质”在化学教学中的地位和作用新课程中，高中化学课程由若干课程模块构成，分为必修2个模块，选修6个模块。
“物质结构与性质”作为其中的一个选修模块，它的地位表现为：1.第一章《原子结构与性质》：在学生已有原子结构知识的基础上，进一步深入地研究原子的结构，从构造原理和能量最低原理介绍了原子的核外电子排布及原子光谱等，描述了电子云和原子轨道；在原子结构知识的基础上，介绍了元素周期系、元素周期表及元素周期律。
2.第二章《分子结构与性质》：在第一章有关电子云和原子轨道等概念的基础上，介绍了共价键的主要类型及键参数；在共价键概念的基础上，介绍了分子的立体结构；最后介绍了极性分子和非极性分子、分子间作用力、氢键等概念，以及它们对物质性质的影响。
3.第三章《晶体结构与性质》：本章与前两章一起构成“原子结构与性质、分子结构与性质、晶体结构与性质”三位一体的“物质结构与性质”模块的基本内容。
本章从熟悉的固体出发，引出晶体的特征和晶胞的概念，然后介绍了四大晶体的结构特征与性质差异。
高中课程标准中设置的“物质结构与性质”课程模块，是针对那些对于化学特别感兴趣、将来准备报考化学相关专业的学生开设的，旨在帮助他们进一步丰富物质结构的知识，提高分析、解决问题的能力。
通过本课程模块的学习，学生主要在以下几个方面得到发展：1.从科学史实中体会科学探究的过程和方法，提高学习化学的兴趣；2.进一步形成有关物质结构的基本观念，初步认识物质的结构与性质之间的关系；3.能从物质结构决定性质的视角解释一些化学现象，预测物质的有关性质。
【2019年整理】高考化学《物质结构与性质》疑难教学问题探析
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25℃时邻硝基苯酚和对硝基苯酚在水中的溶解 度分别为0.2g、1.7g。这是因为邻硝基苯酚的羟
基通过氢原子与其邻位上硝基的氧原子形成分子
内氢键，因此溶解度小；而对硝基苯酚的羟基与
水分子的氧原子形成分子间氢键，使其在水中的
溶解度增大。邻硝基苯酚和对硝基苯酚在苯中的 溶解度之比为1.93:1，其主要影响因素也是前者
《物质结构与性质》疑难教学问题探析
一、《物质结构与性质》考试说明
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二、《物质结构与性质》教学策略
（1）教学重点放在学生对概念的认识和发展上 教学是为了学生的发展，从必修模块到选修 模块，学生对原子结构、元素周期律、元素性 质以及化学键的认识是一个大的飞跃和发展， 但这个发展是建立在原子轨道的基础上，对原 子结构的重新认识和定位。
（2）教学要尽量与生活密切联系 霓虹灯为什么会发出五颜六色的光？
紫外光为什么会对人体有害？
冰为什么比水轻？ 水为什么在4℃的时候密度最大？
（3）重视化学史内容 原子结构、原子轨道的发展历史，共价键的
发展历史。
对于原子轨道的认识，可以遵循化学史的过程， 由卢瑟福模型到玻尔模型，然后到量子力学的 原子轨道模型。
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【问题4】
为什么原子轨道在形成化学键时要进行杂化？
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【问题5】什么是“相似相溶原理”？
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【问题6】 如何从热力学角度分析 “相似相溶原理”？
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【问题7】“相似相溶原理”在工业生产和实际 生活中有哪些用途？
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【问题8】氢键的形成对物质性质有哪些影响？
浅谈《物质结构与性质》模块的教学策略
什 么 ２种分 子包 含相 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ数 目的原 子 ， 但 分 子立 体 结 构
却 不一致 呢？ ” 学 生通 过对 ２种分 子 结 构 的深 入 学 习 ， 就会知道 ， 不 同分 子 之 间 形 成 共 价键 的 键 角 是 不 同 的， 进 而能够 理 解 ２种 分 子 在 立 体 结 构 方 面 的差 异． 在 教师 的适 当引 导下 ， 学 生能 够通 过 对 比分析 发 现 相
步追 问“ 不 同分 子键 键 角为 什 么不 同” ． 这 个 问题 涉
及 第 ３节“ 分 子 性质 ” 中所 学 的 内容 ， 学生 带 着 疑 问 开 始 听讲 ， 通过 学 习 能够 知 道 ， 不 同分 子 键 存 在 极 性 差 异， 分 子 内原子 结 构 的不 同都 会 导致 键 角 的 改 变 ． 采 用 这种 方式 ， 能 够将 学生 已经 掌 握 的 知识 点 和新 知识 点充分 联 系起来 ， 形 成完 整 的知 识 体 系 ， 加 深 印象 ， 温
的极 性 ” 时， 就可 以让学 生 回忆 第 ２章第 ２节 “ 分 子 的
立 体结 构” 的 内容 ， 并 向学 生 提 问 ： “ 为 什 么分 子 的立 体 结构存 在差 别 ？ ” 这是 学 生 已经 掌 握 的 知识 点 ， 学 生
会 回答 “ 因为不 同分子 键 键 角不 同” ． 此 时教 师 可 以进
一
步 学 习铺平 了道 路． 但 是 很 多学 生 都 认 为 《 物 质结 构
与 性质 》 模 块 过于 抽象 枯燥 ， 难 以理 解 掌握 ， 因此 需要 教 师采 用灵 活 、 适 当 的教 学 方 法 ， 才 能 提 高 学 生 对 物
《物质结构与性质》模块分析及教学建议
《物质结构与性质》模块分析及教学建议《物质结构与性质》模块是高中化学课程中的重要内容之一、通过学习本模块，学生将了解物质的微观结构与宏观性质之间的关系，培养学生的观察和实验能力，提高学生对化学现象和规律的理解。
下面是对该模块的分析及教学建议。
首先，该模块的主要内容包括物质的微观结构、化学键和晶体结构以及物质的宏观性质。
学生首先需要了解物质的微观结构是由原子和分子组成的，不同的原子组合形成了不同的物质。
其次，学生需要了解化学键的类型及其形成机制，并能够根据化学键的类型判断物质的性质。
最后，学生需要学习晶体结构的基本原理，了解晶体的几何形状和晶体的性质之间的关系。
为了有效地教授该模块，教师可以采用多种教学方法。
首先，教师可以引导学生通过观察实验现象和分析数据来发现物质结构与性质之间的关系。
例如，教师可以设计实验让学生研究物质的导电性与电子结构之间的关系，或者通过观察悬浮液的稳定性探究分子极性对物质溶解性的影响。
这样的实验可以培养学生的实验能力和科学思维。
此外，为了加深学生对物质结构与性质的理解，教师可以组织一些小组讨论或者实验研究课题，让学生在小组中共同探究物质的微观结构和宏观性质之间的关系。
通过讨论和合作，学生可以提高解决问题的能力和团队合作的能力。
总之，《物质结构与性质》模块的教学应注重培养学生的实验能力、观察能力和分析能力。
通过多种教学方法的结合，能够激发学生的学习兴趣，提高学生对化学知识的理解和运用能力。
《物质结构与性质》模块的教学策略分析
周刊《物质结构与性质》模块的教学策略分析王珊珊(宁夏育才中学，宁夏银川750021 )摘要：物质结构与性质》是高中化学课程中一个比较基础的内容，近几年它的考点和难点逐渐提升，成为高考化学中比较重要的一个考点。
此模块的知识点是比较基础的，但是理论性较强，概念都较为抽象，学生理解起来较为困难，但是此模块的 学习是后续学习的基础，其重要性不言而喻。
本文将对《物质结构与性质》模块的有效教学策略进行分析，为《物质结构与性质》的教学和学习提供合理的建议，提升教学效果。
关键词：《物质结构与性质》教学策略；分析—、弓1言《物质结构与性质》是高中化学中在学生完成相应的必修课程后，选择理科方向的学生所要学习的一个重点内容。
此模块已经逐渐成为高考中的一个重要考点，也是为今后有 意向从事相关研究和专业学习的学生奠定基础和提供帮助的一个非常重要的知识模块。
但是，这一模块的教和学都存在很大的困难，知识点较为抽象和复杂，教学尺度很难把握，学生理解起来比较困难，应用效果不理想。
科学合理的教学策略和教学方法，是解决这一难题的关键，教师要学会把握教学尺度和站在学生角度进行教学，提升教学效果，提高学 生的学习效率。
二、《物质结构与性质》学习的难点首先是学生对教材内容的掌握和学习存在难点。
《物质 结构与性质》这一模块的教材内容涵盖了较多的概念和理论知识，比较抽象和概括，教材语言相对生硬和枯燥，学生兴趣 不高、理解起来较难；教材知识点之间的联系相对分散，要求 学生在宏观物质、微观粒子和化学符号间进行及时转换，对 于基础较差的学生来讲常常无法跟上教材进度；本模块教材 中采用了大量的抽象化的模型，要求学生要有很好的空间想象能力和抽象概括能力，但对于大部分学生来说还比较困难，学生无法真正地开展自主学习和自主探索。
其次，学生本身存在很多学习难点。
该模块的知识内容与学生的生活实际联系的没有那么密切，或者说在学生生活中出现的较少，学生以往的知识积累和存储也欠缺这类知识。
课程四选修模块的学科问题第二讲下
课程四选修模块的学科问题第二讲下主持人：高中化学新课程远程研修项目组核心成员、北师大化学教育研究所博士陈颖嘉宾：高中化学课程标准组组长之一、北京师范大学化学教育研究所所长王磊教授结构化学专家、北京师范大学化学学院李宗和教授北京市第35中学支瑶老师北京市汇文中学岳波老师上一集我们对有机化学基础选修模块的学科问题进行了探讨，这一集我们将对物质结构与性质选修模块的学科问题进行讨论。
一、《物质的结构与性质》模块的设置意义及结构化学的核心概念主持人：李老师，现在的高中化学新课程已经把物质结构与性质作为一个单独的模块进行了设置，很多老师有这样的疑问，为什么要单独设置物质结构与性质这样一个模块？您能否从学科专家的角度来讲一讲您自己的看法。
李宗和：化学的主要任务之一是为了人类的生存与发展，要发现和制造为人类有用的一些新物质，而这些新物质的发现应该是难以预测的，新物质的制造需要经历一个非常漫长的时期。
在解决这个问题的时候，有几个非常关键的问题需要解决，一是新物质的性能和结构，二是如何选择一条最好的路线合成新物质，三是按照这条路线合成的新物质的产率究竟有多大。
这些就是现代化学主要研究的任务之一，这个工作从国际上讲，80年代就已经开始了，比如研究新的药物、研究新的材料、人工模拟蛋白质、还有人工模拟一些东西都需要这样做。
首先得要知道它们的结构，再知道合成路线，最后才开始合成。
所以我觉得现代化学的发展需要一些新的理论来贯彻，而这个新的理论就是结构化学，结构化学在现代化学中担当了一个非常重要的角色。
我想对于中学生，他们已经进入了一个新的时代，他们应该对这方面的知识要有所了解，不管以后是从事化学还是从事其它方面的工作，这方面的知识的了解对他们以后的发展是非常有意义的。
主持人：实际上结构化学也是和实际的生产生活现象结合非常紧密的，李老师您能不能接着给我们谈一下，新课程中物质结构与性质这样一个模块设置之后，要帮助学生建立的最核心观念是什么？李宗和：结构化学与现实生活是紧密联系在一起的，而且它关系到人类的生存与发展。
《物质结构与性质》模块的几点教学体会
教学实践2013-04《物质结构与性质》模块的几点教学体会文/方婷摘要：通过对苏教版《物质结构与性质》模块特点的分析及教学实践，提出了该模块教学的三点体会。
关键词：物质结构与性质；模块；教学体会高中化学新课程体系打破了传统学科知识体系的编排方式，高一设置化学1和2两个必修模块，在铺垫好基础后，考虑到学生个性发展的多样化需求，设置了与其兴趣及能力倾向相匹配的6个选修模块。
《物质结构与性质》作为其中之一，是必修相关知识的拓展和延伸，主要是讨论物质结构与性质间的关系，以相关的结构概念为核心，以原子结构、分子结构、晶体结构与性质的关系为线索并加以递进。
基于以上内容，该模块凸显出理论性强、逻辑严密、抽象程度高的特点。
如何在该模块的教学中将新课程理念内化为自己的教学信念并加以落实，笔者结合教学实践提出本模块教学的几点体会，与各位同仁一起探讨、交流。
一、性构相依，对比辨析性构相依指的是微观结构决定宏观性质，性质又反映微观的组成和结构。
它既是化学学科的核心思想，更是该模块的“灵魂”。
教材在内容编排方面，就是将结构知识以及运用这部分知识能解释的相关性质问题自然地糅合在以下专题中：原子结构与元素性质、微粒间作用力与物质性质、分子结构与分子性质。
对比辨析是认识客观事物及其变化规律的一种科学方法，在本模块的学习中发挥着重要作用。
客观物质的微观结构既相互区别又相互联系，既有相似处又有相异点。
通过对比辨析，可以确定各种微观结构之间的异同点，做到“同中求异”和“异中求同”，从而准确把握结构的特征。
由于该模块的理论性，课堂应着力对学生进行理论思想和方法的指导。
通过对教材资源的挖掘，将性构相依的学科思想及对比辨析的方法有机融合，引导学生从物质组成、性质、结构的角度加以对比，将思维从表象引向本质，由感性提升理性，从而达到“双剑合璧”的效果。
例如，教材第46页通过对乙烯、乙炔分子中仔键数目的对比加深理解二者不饱和程度的差别；教材第56页对比互为同分异构体的邻羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸，发现二者熔点上的差异，推理出所含氢键类型的不同，前者分子内存在氢键，后者分子间存在氢键；教材中这样的例子还有很多。
《物质结构与性质》模块分析及教学建议
《物质结构与性质》模块分析及教学建议《物质结构与性质》模块分析及教学建议省丹中高二化学备课组一、《物质结构与性质》在江苏实施分析1、《江苏省普通高中课程标准教学要求》中《物质结构与性质》分析在国家《普通高中化学课程标准(实验)》的基础上，江苏省制订的《江苏省普通高中课程标准教学要求》对各模块中每一个主题的“国家内容标准”从广度和深度两方面逐条进行了界定，提出比较明确、具体的学习要求，并用适当的行为动词进行描述，作为规范全省教学的标准文件，为进一步落实新课程提供保证。
该要求对认知性学习目标定为4个级别，其中4个级别要求的一系列行为动词的首项分别是“知道”、“了解”、“理解”、“应用”，为了方便研究，我们将4个级别要求分别表示为A、B、C、D，那么A、B就是属于较低层次的复述再现性的记忆类，是简单要求，C属于理解性要求，D属于应用类，是较高要求。
关于《物质结构与性质》的详细教学要求分析见表1。
（根据《江苏省普通高中课程标准教学要求》统计分析）表一：《物质结构与性质》认知性目标教学要求分析表2、江苏省2015年化学高考试卷中《物质结构与性质》模块考题例：下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶：2Cr2O72﹣+3CH3CH2OH+16H++13H2O →4[Cr(H2O)6]3++3CH3COOH （1）Cr3+基态核外电子排布式为；配合物[Cr(H2O)6]3+中，与Cr3+形成配位键的原子是（填元素符号）。
（2）CH3COOH中C原子轨道杂化类型为和。
1mol CH3COOH 分子中含有σ键的数目为。
（3）与H2O互为等电子体的一种阳离子为（填化学式）；H2O 与CH3CH3OH 可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为。
解答：（1）1s22s22p63s23p63d3；O；（2）sp3杂化、sp2杂化，7mol或7×6.02×1023，（3）H2F+；H2O与CH3CH3OH之间可以形成氢键。
高中化学新课程《物质结构与性质》选修模块学科问题访谈录
高中化学新课程《物质结构与性质》选修模块学科问题访谈录高中化学新课程将《物质结构与性质》（以下简称《结构》）设置为单独的选修模块，其目的是为了使学生了解人类探索物质结构的重要意义和基本方法；研究物质构成的奥秘；认识物质结构与性质之间的关系；提高分析问题和解决问题的能力。
在此目标的统领下，模块的内容标准及相关内容与以往课程相比发生了很大的变化，一些结构化学的学科核心概念如：4个量子数、原子轨道、电离能、电负性、晶格能等在新课程内容标准或教材中出现。
在新课程推广实施的近4年以来，实验区的一线教师普遍对《结构》模块产生畏惧心理，认为该模块概念原理集中、对老师和学生来说抽象难懂、学科的核心思想难以把握、教学活动的设计无从入手，等等。
许多教学第一线的老师提出：结构化学的核心概念有哪些？在化学学科中结构化学处于什么地位？对化学学科的发展有哪些价值和意义？哪些内容是一个现代公民的基本科学素养所必需的？哪些内容是具有科学潜质的未来科学家在中学阶段所必需的？怎样使学习该模块的中学生体悟和领会结构化学的奥妙所在？带着这些疑问，笔者与北京师范大学化学学院博士生导师、结构化学专家李宗和教授进行了系列访谈，希望能够藉此向读者展现出一位学科专家对此的领会和感悟，从而对新课程一线的广大教师有所启迪和帮助，推动新课程的顺利实施。
笔者：李老师，现在的高中化学新课程已经把《物质结构与性质》作为一个单独的模块进行了设置，很多老师有这样的疑问，为什么要单独设置物质结构与性质这样一个模块？您能否从学科专家的角度来谈谈您对此问题的看法。
李教授：化学的主要任务之一是为人类的生存与发展的各种需要而发现和制造各种具有特定性质的新物质，而这些新物质的发现难以预测，新物质的制造又需要经历一个非常漫长的过程。
在此过程中需要解决3个问题：一是新物质的性能和结构，二是如何选择一条最优的路线合成它，三是按照这条路线合成的新物质的产率究竟有多大。
这些正是现代化学的主要研究任务，我把它概括为“分子剪裁和分子设计”。
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对于固体来说
• 其构成一是靠原子、离子或分子之间的相互作 用,另外还有几何因素在控制，即堆积方式的问题。 • 除了金属键的作用,相同的金属原子(如铁原子、 钾原子) ,形成固体时其原子堆积越紧密, 结合力就 越大,能量降低就越多,结构就越稳固。 • 即使是紧密堆积,也有不同的情况,有些是立方紧 密堆积（如Ca、Cu、Au、Al、Ag等）,有些就可 能是六方的紧密堆积 (如Mg、Zn、Ti）等。 • ,这样就构成了各种各样不同的堆积方式,导致不同 堆积方式的同种物质的性质不一样。
标志单电子的运动状态的物理量(能量、角动量)变化是丌连续的，用相 应的量子数表示。 原子运动状态，用主量子数 N 、角量子数L、磁量子数M、自旋量子数 Ms表示原子中电子的能量、总角动量、总角动量在磁场上的分量、自旋的 角动量各是多少。除Ms外，其它量子数都是从量子力学的方程解出来的， 也都被实验证实。 氢原子光谱是线状光谱,证明了在原子世界中物理量的变化是丌连续的、 量子化的。每一条谱线标志一定的能量,这些能量就验证了量子数n 的正确性。 电子跃迁遵循角量子数差为1规则 , 实际上就表明l 量子数的存在。在 外磁场下同一条线可以分裂成多条谱线,多条谱线的分裂是由于m 量子数的 存在而造成的。 在用非常精细的高级光谱仪还可以看到更细致的分裂,而更细致的分裂 是由于自旋量子数ms造成的。 原子在一定状态下的四个量子数n、l、m、ms 是客观存在的,丌是虚有 的,也丌是捉摸丌定的,本身就是客观存在的量,是被光谱实验证实了的。
该模块的价值不仅仅只是让学生掌握几个 有关结构化学的知识点，更重要的是通过了解 人类探索物质结构奥秘的历史，引导学生进一 步认识化学变化的微观本质，学习化学学科思 想和科学思维方法，形成科学的世界观。
二、教什么？
李宗和（北京师范大学化学学院教授 物理化学专家）谈 《物质结构与性质》的核心观念
现代化学关于物质结构研究的基本理念，一是轨道， 一是量子。了解轨道和量子，才能了解原子结构、分子 结构、晶体结构以及一些其他的物质结构知识。 中学化学必须引进轨道和量子概念。不讲轨道和量 子数，就没法讲能级，没法了解原子结构，更没法理解 周期律。
①sp2、sp3；4，5（或5，4）；2
②ADE
（2011福建高考）（3）肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢 原子被－NH2（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物。 ③肼能不硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体类型不硫酸铵 相同，则N2H6SO4的晶体内丌存在__________(填标号) a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.范德华力 （4）图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分 别位于正四面体的4个顶点（见图2），分子内存在空腔，能嵌入 某离子或分子并形成4个氢键予以识别。下列分子或离子中，能 被该有机化合物识别的是_________（填标号）。 a. CF4 b. CH4 c. NH4＋ d. H2O
（3）③d （4）c
（2010福建高考）（3）在CrCl3的水溶液中，一定条件下存 在组成为[CrCln(H2O)6－n]x+（n和x均为正整数）的配离子， 将其通过氢离子交换树脂（R－H），可发生离子交换反应： [CrCln(H2O)6－n]x+＋xR－H→Rx[CrCln(H2O)6－n]x++xH+ 交换出来的H+经中和滴定，即可求出x和n,确定配离子的 组成。 将含0.0015 mol [CrCln(H2O)6－n]x+的溶液，不R－H完全 交换后，中和生成的H+需浓度为0.1200 mol· －1NaOH溶液 L 25.00 ml，可知该配离子的化学式为 。
一、为什么教？
李宗和（北京师范大学化学学院教授 物理化学专家）
化学的主要任务之一是制造人类需要的新物质,一要 知道新物质的性能和结构，二要选择一条最好的制造路 线，三要了解合成的产率。因此,要知道它们的结构。 研究结构的理论就是结构化学。新时代的中学生，应该 对结构理论有所了解。
物质结构理论是现代化学的重要组成部分，也 是医学、生命科学、材料科学、能源科学、信息科 学的重要基础，它揭示了物质构成不性质之间的内 在关系，有助于人们理解物质变化的本质，预测物 质的性质，为分子设计提供科学依据。
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用某个状态函数来表述原子、分子中单个电子 的运动状态就称为原子轨道。这种运动状态的物理 量-----能量、角动量用量子数来标志的。 这种运动状态表示了粒子的真实存在，实际上 也表征着它本身具有的物理量,如能量、角动量等。 在氢原子当中, 4 个量子数是: 1. n(主量子数)---氢原子中电子的能量 2.l (角量子数)---总角动量及电子轨道形状 3.m(磁量子数)---总角动量在磁场上的分量 4.ms (自旋量子数) ---自旋的角动量 除了自旋量子数ms 以外,其他量子数首先都是从 解氢原子状态方程获得的.这些量子数后来都被实验 一一所证实,这些实验包括原子吸收、发射光谱等。
内容 分子结 构与物 质性质
晶体结 构与物方法 分子空间结构，杂化 质谱测定，红外 分子极性、 轨道理论，价电子对 光谱测定； 手性对性质 互斥原理，等电子原 共价分子立体结 的影响，配 理，分子的极性，手 构、极性、手性 合物结构与 性分子，范德华力， 的分析判断 性质（稳定 氢键的形成，配合物 配合物组成测定，性等），分 组成与结构，（分子 空间构型推测 子间力与物 轨道） 质性质关系 晶体与晶胞，金属晶 X射线衍射，从 晶体类型、 体中原子的密堆积类 晶胞确定晶体组 微粒间作用 型，离子晶体的类型、成，晶体类型分 力大小与晶 配位数 析判断 体性质的关 系
物质结构的层次和核心概念
• • • • • 1.物质结构的三个层次 （1）原子结构不元素性质 （2）微粒间作用力不物质性质 （3）分子空间结构不物质性质 2.《物质结构不性质》模块的核心概念 （1）原子结构不元素的性质：电子云、能级、跃迁、原子 轨道、电子排布、电离能、电负性、元素周期系 • （2）微粒间作用力不物质的性质：离子键、共价键、配位 键、金属键、σ键和л键、键参数、离子晶体、晶格能、金属 晶体的基本堆积模型、原子晶体、分子间作用力、氢键、分 子晶体 • （3）分子间作用力不物质的性质：杂化，分子构型、分子 极性、等电子原理，手性分子
离子键、配位键与 金属键
离子键 强相互作用 金属键 微粒间的 相互作用 配位键 影响 化学键 结 构 与 性 质
弱相互作用
范德华力和氢键
分子间作用力与物 质性质
物质的聚集状态与物质性质
认识晶体 晶体物质 物质的其他聚集状态
构成 微粒
微粒间相互 作用
微粒的空间 堆积方式
不同聚集 状态类型
不同尺度 的聚集体
金属晶体 及其性质
离子晶体 及其性质
原子晶体 及其性质
分子晶体 及其性质
等离子体、非 晶体、液晶
纳米尺度 聚集体
金属晶体与离子 晶体
原子晶体与分子 晶体
物质的其他聚集 状态
仅从构成物质的微粒结构和微粒间的相互作用这2 个层面去认识和理解物质的结构是不够全面的。 • 对物质结构的认识, 可以在不同的层面进行, 而物质的聚集状态就是一个重要的层面。 • 对气态物质来说, 从分子水平去认识气体就可以了; • 在液相,如果它能离解成离子,那么从离子这个层面 认识就可以了; • 对固体来说,比如铁,除了从铁原子本身的结构外, 还应该从这块铁的构成层面来认识。
共价化 合物、 共价分 子
共价键的本质、 原子晶体、 特点、类型（、 分子的空间构型 键、极性键、 及其判断、手性 非极性键）、键 分子 能、键长
分子间作用力-- 分子晶体、分子 范德华力、氢键 的极性、
原子晶体性质特点、共价 化合物的热稳定性、键能 与反应热的关系
[CrCl(H2O)5]2+ 要重视培养学生分析问题、解决问题的能力
三、怎么教？
（一）模块教学中要始终贯穿“构性相 依”学科思想
从三个层次认识物质结构与物质性质的关系
内容 结构知识 结构测定手段 与分析方法 结构与性质
原子结 原子结构模型的演变， 电子衍射，原 第1电离能、 构与元 核外电子运动状态的 子吸收和发射 电负性与元素 素性质 描述--原子轨道，核外 光谱 性质（金属性、 电子排布原理与规律， 化合价、成键 元素外围电子排布， 类型）的周期 第1电离能、电负性 性 微粒间 金属键及其强度—原 分子的顺磁性、 键能与反应 作用力 子化热，离子键及其 极性测定实验、 热，，共价化 与物质 特征，共价键的形成 反应热测定与 合物热稳定性， 性质 分子空间构型 与类型，键能、键长， 分析 配位键的形成
对于离子化合物来说
• 像氯化钠,其中的钠离子和氯离子是靠离子键作用连结 在一起的。每个钠离子周围有6个氯离子,每个氯离子周围 有6个钠离子,这里也有堆积的方式问题。 • NaCl晶体中,带负电的Cl-较大,带正电Na+的较小,为了 尽量使两者紧密结合,肯定是大的离子中间有小的空隙,小 的离子会从空隙钻进去,这样能量就降低了,作用力就大。 即NaCl 晶体中的离子堆积方式跟Cl- 和Na+大小的比值直 接相关。
（2012福建高考）(4）硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其 阴离子Xm-（含B、0、H三种元素）的球棍模型如右下 图所示：
①在Xm-中，硼原子轨道的杂化类型有 ；配位 键存在于 原子之间（填原子的数字 标号）; m = （填数字）。 ②硼砂晶体由Na+、Xm-和H2O构成，它们之间存在的 作用力有（填序号）。 A.离子键 B.共价键 C.金属键 D.范德华力 E.氢键
泉港区第二届星级教师送课下乡活动2013.5.14
《物质结构不性质》模块教学问题探讨 泉港一中 黄旭文
2013-12-18
加拿大著名化学家吉利斯皮（R J Gillespie） “化学中的主 要观念”： 原子、分子、离子； 微粒间的相互作用，如化学键，分子间作用力； 分子的几何形状； 三维化学； 动力学理论； 化学反应； 能和熵。 前三条都不《物质结构不性质》模块密切相关。