走出思維定式 速解結構試題

寧夏 王開山

所謂思維定式，就是按照積累的思維活動、經驗教訓和已有的思維規律，在反復使用中形成的比較穩定的、定型化了的思維路線、方式、程序、模式。在試題解答中其積極的一面是：思維定式使人能夠應用已掌握的方法迅速解決相關問題。消極的一面是：它容易使人形成一種呆板、機械、千篇一律的解題習慣，當新舊問題“形似質異”時，思維定式往往會使解題者步入誤區。

筆者在教學中總結了物質結構試題解答中易形成的三種思維定式，與各位同行交流。

1.空間結構形成的思維定式

【例1】已知[Co(NH3)6]3+的立體結構如圖1所示，各相鄰的氨分子間的距離相等，Co3+位于正八面體的中心。若其中兩個氨分子被Cl-取代，則所形成的[Co(NH3)4Cl2]+的同分異構體的總數為

( )

A.2 B.3 C.4 D.5

圖1

【定式思維】八面體的基本結構是“一個平面，兩個頂點”。

【錯解】如圖2，將圖中6個NH3分別標記為1、2、3、4、5、6，其中3、4、5、6在一個平面內，1和2分別位于平面的正上方和正下方，則兩個NH3被Cl-取代的方式有1,3取代、1,2取代、3,4取代、3,5取代，總數為4種，選擇C。

圖2

【正解】根據題目信息，各相鄰的氨分子間的距離相等，即該八面體為正八面體，兩個NH3之間的關系只存在“鄰位”和“對位”的關系，即同分異構體總數為2種，選擇A。

2.均攤法形成的思維定式

【例2】最近發現一種由鈦原子和碳原子構成的氣態簇分子，如圖3所示，頂角和面心的原子是鈦原子，棱心和體心的原子是碳原子，它的化學式是。

圖3

【定式思維】采用均攤法可以確定化學式。

【正解】該分子為氣態簇分子，分子式就是化學式。其分子式根據分子中各個原子的數目即可確定。該分子中鈦原子數為14個，碳原子數為13個，即化學式為Ti14C13。

【例3】圖4為某晶體的一部分空間結構示意圖。圖中“●”代表陽離子，“○”代表陰離子，則一個晶胞中含有的陽離子和陰離子數分別為。

圖4

【定式思維】這是一個晶胞，根據均攤法可以確定離子個數。

【正解】晶胞是構成晶體的最小重復單元，整塊晶體可以看成是無數晶胞無隙并置構成的，所以上述立方體并不是完整的晶胞結構，該晶體的晶胞應該如圖5所示：

圖5

即該晶胞中陽離子和陰離子數均為4個。

3.元素種類與鍵的類型形成的思維定式

【例4】(2018·全國卷Ⅰ·35·節選)LiAlH4是有機合成中常用的還原劑，LiAlH4中存在(填標號)。

A．離子鍵 B．σ鍵 C．π鍵 D．氫鍵

【定式思維】金屬元素原子與非金屬元素原子形成的是離子鍵。

【錯解】Li、Al兩種金屬元素與非金屬元素H形成的LiAlH4中，存在Li+、Al3+、H-，所以LiAlH4中只存在離子鍵，選擇A。

【正解】常見元素電負性如下表：

元素HOFClBrI電負性2.13.444.03.162.962.66元素LiNaAlFeCuZn電負性1.00.931.611.831.91.65

任何兩種元素形成的化合物都不存在純粹的離子鍵或共價鍵。一般來說，金屬元素和非金屬元素形成的化合物電負性差值小于1.7時，兩種元素的原子之間主要為共價鍵成分，相應的化合物是共價化合物；金屬元素和非金屬元素形成的化合物電負性差值大于1.7時，兩種元素的原子之間主要為離子鍵成分，相應的化合物為離子化合物。

【例5】(2018·全國卷Ⅲ·35·節選)ZnF2具有較高的熔點(872℃)，其化學鍵類型是；ZnF2不溶于有機溶劑而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能夠溶于乙醇、乙醚等有機溶劑，原因是__________。

【解析】根據元素電負性之間的差值，ZnF2中主要含離子鍵，屬于離子晶體；ZnCl2、ZnBr2、ZnI2中主要含共價鍵，屬于分子晶體。分子的極性較小，能夠溶于乙醇等弱極性溶劑。

【答案】離子鍵 ZnF2為離子化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化學鍵以共價鍵為主、極性較小

怎樣才能走出思維定式呢？