构性观下的《物质结构与性质》模块命题考点透视

摘要：在高考凸显立德树人、服务选拔、导向教学的三大功能下，作为教学一线的教师应立足于高考试题，研究命题的基点、隐含的化学学科核心素养及学科观念，从而更好地应用于实际教学中去，指导学生理解学科思想，提高教学质量.以物质结构与性质试题为例，以证据为基础，阐述了构性观念的体现及相关核心化学知识的掌握策略.

关键词：构性观念;命题考点;结构与性质;应对策略

在突出化学核心素养教学及立德树人命题指导下，使得学科观念学科思想在命题中更加显现出来，尤其是宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知等学科素养包含的“结构决定性质，性质体现结构”的构性观，就是化学的最基本观念之一，其中性质属于宏观层面的、结构属于微观层次的，性质表现出来的规律特征均可从微观角度去探析建构模型，从结构角度可以分析与预测性质的可能性，进而通过实验来证实，使得实验具有方向性、目的性.《物质结构与性质》模块只有一道15分值的综合简答大题，设置9至11个空，但在体现构性观学科思想方向具有得天独厚的优势.

1考查核外电子排布规律及其相关化学符号

构性观的基点是原子.只有掌握原子结构的有关知识，才能理解原子是如何转变为离子、如何通过何种作用力来构成分子、原子集团，因而加强对原子结构的重点考查才是形成构性观的基础.原子结构的特点主要以核外电子的排布运动为重点，原子核外电子排布时遵循能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则及特例，并通过构造原理（或能级顺序图）非常直观形象地表示出电子排布的先后顺序，这就从本质上理解了原子核外每个电子层电子数为何最多为2n2个（n为电子层数或能层数）、最外层不超过8个、次外层不超过18个、倒数第三层不超过32个的排布规律，进一步理解了原子结构示意图、核外电子排布式、价电子排布式、轨道表达式、电子式等化学符号的书写与不同含义，对于理解元素周期表族的划分及元素位置具有柳暗花明之感，同时还衍生出离子的结构示意图核外电子排布式、电子式等化学符号的书写.

例1（1）（2018全国I）下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为_____、_____（填标号）.

A.

B.

C.

D.

（2）（2018全国I）基态Fe原子价层电子的电子排布图（轨道表达图）为_____，基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_____形.

（3）（2017全国I）元素Mn与0中，基态原子核外未成对电子数较多的是_____.

分析在物质的宏观性质微观组成（或结构）和表示符号之间建立联系是化学学科的特点，因而强化化学符号正确使用与规范，是化学学习的基本要求，也是考查熟练应用化学用语规范表达的能力.（1）由能级高低可知C项能量最高、D项能量最低.（2）基态铁原子的电子排布式为1s32s2p°3s'3p°3d*4s2，故其价电子排布图为OOOOO3dO4s，因基态硫原子的电子排布式为1s2s2p'3s3p*，故占据能级最高的是3p，其电子云为哑铃（或纺锤）形.（3）Mn的基态原子核外电子排布式为1s22s2p°3s"3p°3d'4s2，3d轨道中有5个未成对电子，而O的基态原子核外电子排布式为1s2s2p*，2p轨道中有2个未成对电子，Mn和O的基态原子核外未，成对电子数较多的是Mn.

答案（1）D;C.（2）⑥①①3d4s①①⑥;哑铃（纺锤）.（3）Mn.

应对策略熟记s、p能级的电子云伸展方向与形状，理解核外电子排布遵循的三规律，熟练掌握不同化学符号表达的书写及理解其表达含义，即原子核外电子排布及表达的“三、二、一”要点.三个原理：核外電子排布三个原理——能量最低原理、泡利原理、洪特规则及特例;两个图式：核外电子排布两个表示方法——电子排布式、价电子排布图（或轨道表达图）.一个顺序：核外电子排布顺序——构造原理.

2考查原子结构与元素性质关系

元素性质取决于原子结构特点，同时元素性质又能反映原子结构特点元素性质包含原子半径、化合价、金属性与非金属性、电负性、电离能等方面，其存在的周期性规律变化都是由核外电子排布的周期性决定的，其出现的异常也是由原子核外电子的特殊排布所致.通过对原子结构、元素性质的考查，利于深度理解结构与性质的相互关系，由此还可进一步拓展到离子半径大小、氧化性（或还原性）等方面比较.至于气态氢化物稳定性、最高价氧化物对应水化物的酸碱性强弱元素位置等判断知识，主要出现在必考选择题中，一般在物质结构与性质模块里不涉及.

例2（1）（2018全国I）Li+与H～具有相同的电子构型，r（Li+）小于r（H～），原因是_____.

（2）（2018全国I）黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成.第一电离能I（Zn）_____I（Cu）（填“大于”或“小于”）.原因是_____.

（3）（2017全国I）元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能（E）.第二周期部分元素的E变化趋势如图1所示，其中除氮元素外，其他元素的E自左而右依次增大的原因是_____;氮元素的E呈现异常的原因是_____.

分析通过给出实际证据，在凸显证据推理与模型认知素养下构建问题解答的思维模型，即“结构决定性质，性质反映结构”，同时考查探析、推理等能力.（1）由于锂的核电荷数较大，原子核对最外层电子的吸引力较大，因此Li+半径小于H～.（2）Zn、Cu基态原子的电子排布式依次是1s2s2p°3s'3p°3dl4s2、1s2s32p°3s23p°3d°4s'，Zn.Cu原子内层全满，而最外层能级Zn全满Cu是一个电子，故Cu的第一电离能小.（3）根据图（a）可知，同周期随着核电荷数的依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放的能量依次增大;氮元素的2P轨道为半充满状态，相对稳定，不易结合电子.

答案（1）Li+核电荷数较大.（2）大于;Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子.（3）同周期元素随核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大;N原子的2p轨道为半充满状态，具有稳定性，故不易结合一个电子.

应对策略运用构造原理熟练掌握基态原子的电子排布式，进而运用洪特规则及特例，才能正确理解元素性质的变化规律，才能理解电离能、电子亲和能等性质异常.

3考查微粒之间的相互作用及空间构型

物质性质包含物理性质与化学性质，其中物理性质属于宏观层面的，一般从构成物质的微粒之间作用力角度来分析;化学性质属于微观层面的，一般从构成微粒内部的结构特点来分析.微粒之间的作用力有分子间作用力与化学键之分，其中分子间作用力很弱，化学键较强烈.分子间作用力含范德华力、氢键等，而氢键一般仅存在含有氟氢键、氧氢键、氮氢键的分子之间，具有饱和性与方向性（三原子成直线型）;化学键比较强，包含金属键、离子键、共价键，其中共价键又可根据共用电子对的来源、偏移、数目及电子云的重叠方式分为极性键、非极性键;单键、双键、三键;σ键、π键;普通共价键与配位键;其中π键又分为定域π键与离域π键.同时，成键原子为达到能量最低状态，又可通过轨道杂化等方式，使自己的空间构型尽可能达到对称、舒展状态.

例3（1）（2018全国I）LiAlH4是有机合成中常用的还原剂，LiAlH4中的阴离子空间构型是

，中心原子的杂化形式为LiAlH4中存

在_____（填标号）.

A.离子键

B.σ键

C.π键

D.氢键

（2）（2018全国）根据价层电子对互斥理论，H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是______气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为______形，其中共价键的类型有______种;固体三氧化硫中存在如图2所示的三聚分子，该分子中s原子的杂化轨道类型为______.

（3）（2017全国I）经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图3所示.

①从结构角度分析，R中两种阳离子的相同之处为_____，不同之处为_____（填标号）

A.中心原子的杂化轨道类型

B.中心原子的价层电子对数

C.立体结构

D.共价键类型

②R中阴离子Nζ中的σ键总数为______个.分子中的大π键可用符号π°表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数（如苯分子中的大π键可表示为π8），则N5中的大π键应表示为______.

③图3中虚线代表氢键，其中表示式为（NH4）N-H..CI、______、______.

分析通过图示以体现客观存在的事实与证据，考查证据分析、推理及灵活解答实际问题能力.（1）LiAlH4中的阴离子是AIH4，其中心原子铝含有价层电子对数为4，且不存在孤对电子，故根据价层电子对互斥理论可判断其杂化类型是sp3，构建构型为正四面体型;阴阳离子间存在离子键，Al与H之间还有共价单键，不存在双键和氢键.（2）H2S、SO2、SO3的气态分子中，其中心硫原子价层电子对数依次为4、3、3;三氧化硫分子的硫原子sp2杂化，其立体构型为平面三角形;分子中存在氧硫双键，故共价键类型有σ键、π键2种;固体三氧化硫中存在如图2所示的三聚分子，该分子中S原子形成4个共价键，因此其杂化轨道类型为sp3.（3）①根据图3可知，阳离子是NH4和H3O*，NH4的中心原子N含有4个σ键，孤电子对数为[（5-1）-（4x1）]/2=0，价层电子对数为4，杂化轨道类型为sp3;H3O*中心原子为0，含有3个σ键，孤电子对数为[（6-1）-3]/2=1，价层电子对数为4，杂化类型为sp3，又因含一对孤对电子，故空间构型为三角锥形，因此二者相同之处为A、B、D，不同之处为C;②图3中N5中σ键的总数为5个，根据信息可知N5的大π键应表示为π3;③图3中还含有的氢键是（H，O*）0H...N（N5）、（NH4）N-H-N（N5）.

答案（1）正四面体;sp';AB.（2）H2S;平面三角形;2;sp3.（3）①A、B、D;C.②πζ.③（H30*）0一H...N（N5）、（NH+）N-H-.N（N5）

应对策略掌握化学键类型的判断方法，一般是不同原子在组合时，首先分析成键双方原子是否存在易得与易失电子关系，若存在则形成的是离子键，否则形成的是共价键.至于共价键类型的进一步细化分类时，一般从原子达到8电子结构或价电子全部用来成键角度来分析，单键都是σ键、任意两个原子之间只能形成一个σ键，多余的均为π键.

分子或复杂离子的空间构型及中心原子轨道的杂化类型，一般运用价层电子对互斥理论、杂化轨道理论去分析，但二者研究对象不同.价层电子对互斥理论研究的是中心原子的价层电子对立体构型，可以预测分子或复杂离子的几何构型，但不能解释分子或复杂离子的成键情况;杂化轨道理论则是研究分子或复杂离子中中心原子的杂化类型及构型，但不能预测分子的几何构型.当中心原子无孤电子对时，则中心原子的價层电子对立体构型就是中心原子的杂化构型;当中心原子有孤电子对时，则中心原子的价层电子对的立体构型与成键构型不一致.

计算中心原子价电子对数公式为n=（中心原子的价电子数+配位原子的成键电子数土电荷数）/2时：①当上述公式中电荷数为正值时取“-”，电荷数为负值时取“+”;②当配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为零.根据n值判断杂化类型：一般有如下规律：当n=2，sp杂化，直线型;n=3，sp杂化，平面正三角形;n=4，sp3杂化，正四面体型”1.

4考查晶体性质及晶胞结构

晶体性质主要体现在熔沸点、硬度、密度、导电性等物理性质及光学性质方面，因而研究或解答有关晶体某些性质时需要构建解答模型.晶胞是晶体的最小重复结构单元，因而加强对晶胞的考查，更进一步凸显证据推理与模型认知的学科素养，同时也突出了问题解答的一种思维方法，抽取关键点，建立模型，从而达到见微知著.

例4（1）（2018全國I）Li2O是离子晶体，其晶格能可通过图4的Bor-Haber循环计算得到.

①li原子的第一电离能为______kJ·mol～，0=0键键能为______kJ·mol-'，Li2O晶格能为______-1kJ.mol.

②Li2O具有反萤石结构，晶胞如图5所示.已知晶胞参数为0.4665nm，，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O的密度为______g·cm（列出计算式）.

（2）（2017年全国I）①KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立方结构，边长为a=0.446nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图6所示.K与O间的最短距离为______nm，与K紧邻的0个数为______.

②在KI03晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于______位置，0处于______位置.

（3）（2018全国I）①ZnF2具有较高的熔点（872C），其化学键类型是______;ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是______.

②金属Zn晶体中的原子堆积方式如图7所示，这种堆积方式称为______.六棱柱底边边长为acm，高为ccm，阿伏加德罗常数的值为NA，Zn的密度为______g·cm-3（列出计算式）.

分析通过给出已知的Born-Haber循环模型、晶胞模型，不但展现出问题分析的一一个思路，即复杂问题解答或变化多样的现象均可以抽取实质构建一种模型去解答、去解释，尤其是从图7抽取出图8更是一种直接的思维模型构建案例，同时也通过给出的微观模型进一步体现结构决定性质的思想（1）根据示意图4可知Li原子的第一电离能是1040kJ/mol+2=520kJ/mol;0.5mol氧气转化为氧原子时吸热是249kJ，所以0=0键能是249kJ/molx2=498kJ/mol;根据晶格能的定义及示意图4可知，Li2O的晶格能是2908kJ/mol.

根据晶胞结构5可知锂全部在晶胞中，共计8个，根据化学式Li2O可知氧原子个数是4个，则Li2O的密度是ρ=m=_8x7+4x16Na（0.4665x10-7）38cm.（2）根据晶胞结构图6知，K与0间的最短距离是面对角线的一半，即为2_-nm=0.315nm，距离K最近的0的个数为12个;根据KIO，化学式以及晶胞结构图6，可知K处于体心、0处于棱心.（3）根据氟化锌的熔点可以判断其为离子化合物，所以一定存在离子键.根据相似相溶原理可知，氟化锌在有机溶剂中应该不溶;氯化锌、溴化锌和碘化锌都是共价化合物，分子的极性较小，能够溶于乙醇等弱极性有机溶剂.

为计算方便，可选取该六棱柱结构图7[注意;六棱柱并不是该晶体的晶胞，其晶胞为图8，a、β、γ角依次为120°、60°90°]进行计算本题.六棱柱顶点的原子是6个六棱柱共用，面心是两个六棱柱共用，所以该六棱柱中的锌原子为12：x1-6+2x1一2+3=6个，所以该结构的质量为6x65/Nag.该六棱柱的底面为正六边形，边长为acm，底面的面积为6个边长为acm的正三角形面积之和，根据正三角形面积的计算公式，该底面的面积为6x4acmn2，高为ccm，所以体积为6x4aCcm.

所以密度为：6x65N65-38·cm6x?-a"cai2cN44A

答案（1）①520;498;2908.②，8x7+4x16N（0.4665x10-7）3”（2）①0.315;12.②体心;棱心.（3）①离子键;ZnF2为离子化合物，ZnCl2、ZnBr，、ZnI2的化学键以共价键为主极65x6性较小②六方最密堆积（A3型）;NAx6x^/3Xa～c24

应对策略晶体物理性质如硬度、熔沸点等比较，一般是先分析晶体类型（作用力一般是原子晶体>离子晶体>分子晶体），然后再分析各种作用力的影响因素（原子晶体中原子之间的作用力是共价单键，主要与原子得电子能力、半径有关;离子晶体中阴阳离子之间的作用力就是离子键，其实质就是库仑力，故影响因素取决于离子所带电荷数及离子半径，晶格能则是离子键强弱的最直接数据体现;分子晶体中分子之间的作用力就是分子间作用力，除氢键外，范德华力主要取决于相对分子质量的大小）.

至于晶体的摩尔质量、密度、构成粒子的配位数等内容，则一般从晶胞角度分析.晶胞一般为平行六面体，所以分析晶胞内所含原子数目时，则常采用均摊法：①位于晶胞顶点的原子为8个晶胞共用，对一个晶胞的贡献为1/8;②位于晶胞面心的原子为2个晶胞共用，对一个晶胞的贡献为1/2;③位于晶胞棱心的原子为4个晶胞共用，对一个晶胞的贡献为1/4;④位于晶胞体心的原子为1个晶胞共用，对一个晶胞的贡献为1[2].

由.上可知，物质结构与性质模块的考查主要体现构性观等学科思想，以体现化学的逻辑、系统、结构化，使繁杂多样的物质性质、现象都能找到根源与思考的基点，即结构决定性质、性质反映结构，只有理解构性观等学科思想与观念，才能够真正地学好化学，感悟化学的神奇、价值与学科素养.

参考文献：

[1]邓育红。物质结构与性质模块命题规律及复习策略（J），新高考.2012（1）：24-27.

[2]刘树领.明晰晶体考点，熟悉命题思路（J），数理化解题研究.2010（3）：52-54.