“物質結構與性質”試題賞析

強玉榮

(揚州大學附屬中學,江蘇 揚州 225009)

“物質結構與性質”是高考的考查內容.現以2022年高考“物質結構與性質”試題為例,說明其考查方式與解題思路,僅供參考.

例1 (全國理綜乙卷,節選)回答下列問題:

(1)下列選項中關于氟原子激發態的電子排布式正確的是____,其中能量較高的是____.(填標號)

①1s22s22p43d2②1s22s22p43s1

③1s22s22p33p2④1s22s12p5

(2)已知鹵化物CsICl2在受熱的條件下會發生非氧化還原反應,生成物為X、Y,其中Y為紅棕色液體,X為無色晶體.則X為____.為什么X比Y的熔點高?

(3)已知NA為阿伏加德羅常數,α-AgI晶胞如圖1所示,求α-AgI晶體的摩爾體積Vm=____m3·mol-1(列出算式).

圖1 AgI晶胞

解析(1)F的原子序數為9,其基態原子電子排布式為1s22s22p5.①項,1s22s22p43d2,核外共10個電子,不是氟原子,①項錯誤;④項,1s22s12p5,核外共8個電子,不是氟原子,④項錯誤;②項,1s22s22p43s1,基態氟原子2p能級上的1個電子躍遷到3s能級上,屬于氟原子的激發態,②項正確;③項,1s22s22p33p2,基態氟原子2p能級上的2個電子躍遷到3p能級上,屬于氟原子的激發態,③項正確.而同一原子3p能級的能量比3s能級的能量高,因此能量最高的是1s22s22p33p2.

(2)在受熱的條件下,CsICl2會發生非氧化還原反應,依據試題信息中給出的生成物顏色和狀態,可以判斷X為CsCl,Y為ICl,而CsCl為離子晶體,熔化時克服的是離子鍵,ICl為分子晶體,熔化時克服的是分子間作用力,因此CsCl的熔點比ICl高.

點評此題考查了激發態原子電子排布式與能量高低的判斷、雜化軌道類型與共價鍵類型的判斷、不同化合物分子中相同化學鍵鍵長長短的判斷與其原因分析、晶體化學式的推斷與晶體熔點高低的原因分析、晶體摩爾體積計算、晶體在電池中作用等方面的知識,綜合性比較強,體現了“物質結構與性質”的主干知識[1].解題此題的關鍵為:一是要弄清電子排布式的意義;二是要掌握有機物分子中碳原子雜化方式與σ鍵、π鍵的判斷方法;三是要掌握不同有機物分子中相同化學鍵鍵長長短的判斷方法及其原因;四是能夠判斷出晶體的化學式和晶體類型;五是能夠根據題意判斷出α-AgI晶體在電池中的作用,并掌握晶胞粒子數與晶體摩爾體積的計算方法.

例2 (湖南化學卷,節選)鐵、硒(Se)是人體所必需的微量元素,同時鐵和硒被廣泛地應用在材料、催化、醫藥等領域,回答下列問題:

(1)乙烷硒啉(Ethaselen)是一種抗癌新藥,其結構式如下:

①基態Se原子的核外電子排布式為[Ar]____.

②該新藥分子中有____種不同化學環境的C原子.

(2)富馬酸亞鐵(FeC4H2O4)是一種補鐵劑.富馬酸分子的結構模型如圖2所示:

圖2 結構模型

①富馬酸分子中σ鍵與π鍵的數目比為____.

②富馬酸亞鐵中各元素的電負性由大到小的順序為____.

圖3 反應過程

①在反應的產物中,N原子的雜化軌道類型為____.

(4)已知一種由鐵、鉀、硒形成晶胞在xy平面、xz平面、yz平面的投影如圖4所示.

圖4 投影圖

阿伏加德羅常數的值為NA,圖4中a=0.4 nm、b=0.4 nm、c=1.4 nm.則由鐵、鉀、硒形成晶胞的密度為____g·cm-3,并列出計算式.

解析(1)①硒元素的原子序數為34,則基態原子的電子排布式為[Ar]3d104s24p4.

②由結構簡式可知,乙烷硒啉的分子結構對稱,分子中含有8種化學環境不同的C原子.

②金屬元素的電負性小于非金屬元素,則鐵元素的電負性最小,非金屬元素的非金屬性越強,電負性越大,氫、碳、氧的非金屬性依次增強,電負性依次增大,則富馬酸亞鐵中四種元素的電負性由大到小的順序為O>C>H>Fe.

(3)①由產物的結構簡式可知,產物中氮原子的價層電子對數為4,則氮原子的雜化方式為sp3雜化.

(2)①11∶3;②O>C>H>Fe;

(3)①sp3雜化;②H2O.

點評此題考查了基態原子價電子排布式的書寫、分子中不同化學環境碳原子數的判斷、鍵角大小的比較、分子中σ鍵與π鍵的數目比的計算、元素電負性大小的比較、中心原子雜化類型的判斷、等電子體化學式的書寫、配位數的判斷、晶體化學式與晶體密度的計算等[2].解題的要領為:一是要掌握基態原子價電子排布式的寫法;二是明確在分子中不同化學環境碳原子數的判斷方法;三是要掌握鍵角大小的比較方法(首先計算出中心原子的價層電子對數,然后判斷出粒子的空間構型,再根據空間構型比較鍵角的大小);四是要掌握σ鍵與π鍵的判斷方法;五是要掌握元素電負性大小的比較方法;六要掌握中心原子雜化類型的判斷方法;七是要掌握等電子體的書寫方法;八是要能夠根據晶體的平面投影圖判斷出各種原子在晶體中所處位置,從而判斷出配位數,并要掌握晶體化學式和晶體密度的計算方法.

總之,新高考背景下,“物質結構與性質”試題常常將化學知識融入具體的情境中,要求學生能夠依據新材料或是試題給出的物質反應等信息,結合“物質結構與性質”的主干知識,對實際的問題進行分析,并綜合運用“物質結構與性質”知識解決問題,體現高考對學生核心素養的考查要求.