由概念本質探尋物質結構和元素周期律

盧慶君

(安徽省阜南一中)

學生從初中階段開始系統接觸化學知識,到高中階段已基本掌握了化學的基本概念和理論,而其中原子結構、元素周期律和元素周期表是整個中學階段所有化學知識的基石,其重要性不可忽視.在每年的高考試題中,本部分內容都是必考點之一.本文主要由概念本質探尋物質結構和元素周期律,以鞏固知識、提高能力,進而提高此部分內容的復習效率.

1 了解知識體系，明確基本觀點

物質結構和元素周期律部分內容包含的基本概念是十分豐富的,是學生理解宏觀結構理論與微觀結構理論之間關系的重要橋梁,也是學生學習從描述性科學向推理性科學過渡的關鍵知識,更是學生認識物質世界的基本視角.學生在學習和復習時,要明確此知識體系中涉及的基本理論和概念,學會歸納概念之間的共性和特性.在高考中,此類試題常考查學生對基本概念的理解和應用,是對學生基本能力的考查.

例1中國科學院近代物理研究所人員成功合成了新核素20589Ac,主要用于宇航飛行器的熱源.205Ac可由207Ac轉化而成.下列有關205Ac和207Ac的說法正確的是().

A.205Ac和207Ac核外電子數分別為116、118

B.205Ac和207Ac的化學性質相同

C.205Ac和207Ac在元素周期表中的位置不同

D.物質的量相等的205Ac和207Ac的質量相同

解析

我揚揚手上的宣傳材料。不好意思啊耕田哥，材料上出錯別字了。把這個“要”字換成“不”字，意思就順了。耕田哥你眼光很厲害，我順便奉承了李耕田一下，你比縣計生局搞宣傳的水平還高。

本題考查學生對同位素概念的理解和應用.同位素是指質子數相同、中子數不同的同種元素的不同核素,本質是中子數不同的同一種元素,即205Ac和207Ac是同一種元素,它們具有相同的化學性質;205Ac和207Ac的質子數、核外電子數和原子序數是相同的,但中子數不同,分別為116和118,所以兩種核素位于元素周期表的同一位置,但相對原子質量是不同的.所以物質的量相等的205Ac和207Ac的質量是不同的.答案為B.

2 熟悉元素性質變化的規律

元素周期表是學生學習化學知識的重要工具,學生只有熟悉其中的元素性質變化,才能對各種元素的性質進行描述和推理.高中階段主要以主族元素為基礎,幫助學生掌握金屬元素和非金屬元素性質的變化規律,了解同周期、同主族、相鄰周期、相鄰主族元素性質的相似性和遞變性,理解元素性質規律與原子結構的關系.因此,在學習和復習物質結構和元素周期律相關知識時,學生要在熟悉規律的基礎上去掌握一類元素的性質,而不是通過死記硬背來學習和復習某一元素的性質.

例2門捷列夫對化學這一學科發展的最大貢獻在于發現了元素周期律.根據元素周期律,下列有關元素及其化合物性質的比較正確的是().

A.原子半徑:F＜O＜Al

B.穩定性:H2O＜PH3＜NH3

D.堿性:KOH＜NaOH＜Mg(OH)2

解析

本題主要考查學生對元素性質變化的基本規律的掌握情況.F 元素和O 元素位于元素周期表的同一周期,同一周期元素的原子半徑由左到右逐漸減小,故F的原子半徑較小;Al元素位于元素周期表的第三周期第ⅢA 族,同一主族的元素的原子半徑從上到下依次增大,結合同一周期原子半徑的變化規律可知,Al的原子半徑比O 的原子半徑大,選項A 正確.N 和P 位于同一主族,非金屬性從上到下逐漸減弱,對應的氣態氫化物的穩定性也逐漸減弱,故NH3的穩定性強于PH3;O 和N 位于元素周期表的同一周期,非金屬性從左到右逐漸增強,對應的氣態氫化物的穩定性也逐漸增強,故H2O 的穩定性強于NH3,選項B錯誤.Si和P位于同一周期,N 和P位于同一主族,其非金屬性N＞P＞Si,非金屬性越強,最高價氧化物對應的水化物的酸強越強,故酸性HNO3＞H3PO4＞H2SiO3,選項C錯誤.K 和Na位于同一主族,Na和Mg位于同一周期,同主族元素金屬性從上到下逐漸增強,同周期元素金屬性從左到右逐漸減弱,金屬性越強,最高價氧化物對應水化物的堿性也越強,故堿性KOH＞NaOH＞Mg(OH)2,選項D錯誤.答案為A.

3 通過對比分析，掌握概念本質

物質結構與元素周期律模塊涉及的相關聯的概念較多,如元素和核素、質子和中子、離子鍵和共價鍵、極性鍵和非極性鍵、離子化合物和共價化合物等,學生既要知道概念之間的關系,還要知道它們之間的本質區別,要通過對比分析,掌握概念本質,進而形成科學的微粒觀,進一步完善對微觀世界的認知.

例3下列說法正確的是().

A.化合物Na2O 和NaClO3中都只含離子鍵

B.Na在Cl2中燃燒的生成物中含離子鍵

C.O 分別與Mg、Si形成的化合物中化學鍵類型相同

解析

Na2O 和NaClO3都是離子化合物,但離子化合物中可能含有共價鍵,如NaClO3中含有離子鍵和共價鍵,選項A 錯誤.Na在Cl2中燃燒生成的NaCl是離子化合物,含有離子鍵,選項B正確.O和Mg形成的化合物MgO 是離子化合物,O 和Si形成的化合物SiO2是共價化合物,選項C 錯誤.由碳酸亞乙烯酯的結構簡式可以看出,此分子中的碳碳鍵是非極性鍵,選項D 錯誤.答案為B.

4 自主建構網絡，加強概念理解

思維導圖在學生的學習和復習過程中已普遍存在,高中階段的學生已具備一定的建構能力,因此在課堂教學中,教師可引導學生自主建構知識網絡,加強對所學化學概念的理解.對于物質結構和元素周期律等相關知識,學生能建構的知識網絡較為豐富,可以獨立建構各部分知識體系,也可以綜合構建形成思維導圖(如圖1).學生自主構建知識網絡,可深化對概念的理解,掌握概念之間的關系.

圖1

此外,學生在構建物質結構與元素周期律知識網絡時,也要熟悉元素周期表中常見元素的準確位置,能畫出常見原子或離子的結構示意圖等.

例44種短周期元素在元素周期表中的相對位置如圖2所示,其中只有Z為金屬元素.下列說法不正確的是().

圖2

A.原子半徑:W＞Y

B.X 的簡單氣態氫化物的熱穩定性比W 的小

C.Z 元素的氧化物既能與強酸反應又能與強堿反應

D.Y 的簡單氫化物能與其最高價含氧酸反應生成離子化合物

解析

本題是物質結構與元素周期律模塊的綜合類試題,要求學生具備綜合分析能力,能依據元素周期律對物質性質進行推測.由“只有Z 為金屬元素”及4種短周期元素的相對位置可推測,X 為C元素,Y 為N 元素,Z 為Al元素,W 為Si元素.同主族元素原子半徑從上到下逐漸增大,同周期元素原子半徑從左到右逐漸減小,故Si的半徑比N 的大,選項A 說法正確.非金屬性越強,相對應的氣態氫化物的穩定性越強,故C的簡單氣態氫化物的熱穩定性比Si的強,選項B說法錯誤.Al2O3是兩性氧化物,既能與強酸反應又能與強堿反應,選項C 說法正確.N 元素的簡單氫化物是NH3,其最高價含氧酸是HNO3,NH3和HNO3能反應生成離子化合物NH4NO3,選項D 說法正確.答案為B.

元素周期表是學生學習化學知識的重要工具,學好相關概念和理論知識能為其他化學知識的學習奠定堅實的基礎,能促使學生深入分析和挖掘化學知識的本質.

(完)