“物质结构与性质”命题解读

栾厚福

纵观近五年全国高考I、II、卷中关于物质结构与性质的选做题，不难发现，这些试题基本都是围绕某一科研成果或化学史料等载体进行综合命题。试题考查的角度基本相同，几乎都是综合考查核外电子排布式（图）、电离能与电负性、中心原子的杂化类型与粒子的空间构型、氢键与晶格能、晶体的结构性质与计算等五大考点。上述考点基本都是单一出现，有的小题相对简单，得分较容易，仅最后两三问难度较大，整体看试题难度系数基本控制在0.55～0.60，这些考点在不同年份的试卷或同年的不同试卷中常交替考查，每年的考查角度也不尽相同，每道试题中以上五大考点80%左右基本相同。

现结合高考真题分析上述考点的具体落实情况和考查形式，并简要分析相关考点的解答策略。

例题近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为Fe-Sm-As-F-O组成的化合物。

回答下列問题：

（1）元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为，其沸点比NH的（填“高”或“低”），判断理由是

（2）Fe成为阳离子时首先失去轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f°6s*，Sm3+的价层电子排布式为

（3）比较离子半径：F_O-（填“大于”等于”或“小于”）。

（4）一种四方结构的超导化合物的晶胞结构如图1所示，晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。

图中F和O”共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和1一x代表，则该化合物的化学式表示为;通过测定密度ρ和晶胞参数，可以计算该物质的?值，完成它们关系表达式：p=g.cm-3。

以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图1中原子1的坐标为

解析：（1）考查粒子的空间构型与氢键知识。可类比NH。的空间构型或根据杂化理论计算轨道数目，判断AsH分子的立体结构;能从氢键角度解释沸点NH》AsH。

（2）考查核外电子排布式。根据构造原理，能正确书写核外电子排布式或价层电子排布式，需注意基态原子形成离子时应先失去最外层电子，与电子的排布顺序不一定相同，如基态Fe形成Fe+时，依次失去4s能级上2个电子和3d能级上1个电子。

（3）考查粒子半径。电子层结构相同的不同粒子，可根据“核大径小”判断其半径关系。

（4）考查晶胞的结构与均摊法的应用，以及晶体密度的计算和晶胞中点坐标的确定等，综合性较强。结合图1可知Sm和As均处于4个面心，Fe位于体心和4个棱上，F（含0-）位于上下底面和8个顶点，结合均摊法可确定晶胞中含Sm、As、Fe、F（含O-）数目均为2，结合F和O一所占比例，可确定化合物的化学式为SmFeAsO__F.;再结合该晶胞质量

点评：本题很具有代表性，4道小题涵盖了物质结构与性质大部分考点的考查形式，且试题突出对晶体的结构与计算的考查。涉及利用均摊法计算化学组成、晶体密度与晶胞参数的计算、晶胞中点坐标的确定等，几乎包括了所有关于晶胞的相关计算。

为了做好关于物质结构与性质方面的试题，具体谈下五大高频考点的解答策略。

一、核外电子排布式（图）的书写方法熟记构造原理，清楚核外电子按1s、2s、2p.3s.3p.4s.3d.4p.5s.....的能级顺序进行排列。能正确书写1-36号元素的核外电子排布式，尤其是Cr和Cu的核外电子排布式，书写时需明确每个能级的轨道数目和最多容纳的电子数目（见表1）。

价层电子排布式，即简化电子排布式去掉方括号后的剩余部分，如Cl的价层电子排布式为3s3p'。能结合泡利原理和洪特规则画出核外电子排布图。注意同一轨道内2个电子的自旋方向相反，电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中电子总是优先单独占据一个轨道。

二、电离能与电负性的比较

牢记第一电离能和电负性的递变规律（见表2）。

能结合半充满或全充满解释第一电离能出现反常的原因，有些原子失去1个电子达到全充满或半充满的稳定结构，很难再失去电子，由此可比较某些元素第二电离能的相对大小等。

三、杂化轨道的判断与粒子空间构型的判断方法

1.中心原子杂化轨道类型的判断方法。（1）根据价层电子对数判断。价层电子对数为2、3、4时，中心原子杂化类型分别为sp、sp和sp。

（3）根据等电子原理判断。等电子体不仅结构和性质相似，中心原子的杂化类型也相似。

2.判断分子或离子的立体构型。

（1）根据价层电子对互斥理论判断。

（2）利用等电子原理判断陌生分子的立体构型。如N2O与CO，是等电子体，立体构型均为直线形，N，O的结构式和CO，相似，为N=N-0。

（3）根据中心原子的杂化方式判断，如：①CCI.SO的中心原子均为sp杂化且不含孤电子对，均为正四面体形结构;NHg、H，O中心原子均为sp杂化，且孤电子对数为1和2，立体构型分别为三角锥形和V形。

sp'杂化，立体构型均为平面结构;SO、HCHO中心原子为sp'杂化且不含孤电子对，立体构型为平面三角形;若含1个孤电子对，则立体构型为V形，如SO。

CH=CH、BeCl，中心原子均为sp杂化，立体构型均为直线形。

四、氢键与晶格能的应用

1.同主族元素的气态氢化物，一般随相对分子质量的增大，分子间作用力增强，熔沸点升高，若某物质的熔沸点反常，可利用分子间存在氢键解释，如沸点HF》HC1，是因为HF分子间存在氢键。

2.根据分子的极性和相似相溶原理，可解释物质的溶解性问题。如NH。为极性分子，易溶于H，O等极性溶剂，而难溶于CCl，等非极性溶剂。

3.结合离子晶体熔点，可根据影响晶格能的因素进行解释。形成离子晶体的离子半径越小，所带电荷越多，则晶格能越大。如熔点NaCl》KC1，是因为离子半径Nat《Kt，即晶格能NaCl》KCl。

五、晶体的结构性质与计算

1.判断晶体类型。

根据晶体的硬度、熔沸点和导电性等性质，能正确判断晶体的类型。如：①碳化铝，黄色晶体，熔点2200C，熔融态不导电，为原子晶体;②五氟化钒，无色晶体，熔点19.5”C，易溶于乙醇、氯仿、丙酮等，为分子晶体。

2.利用均摊法能确定晶体的化学式。

注意：①当晶胞为六棱柱时，其顶点上的粒子被6个晶胞共用，每个粒子属于该晶胞的部分为言，而不是g;同理，侧棱、底面上的棱、面心依次被3、4、2个晶胞所共有。②审题时一定要注意是分子结构还是晶体结构，若是分子结构，其化学式由图中所有实际存在的原子个数决定，且原子个数可以不互质（即原子个数比可以不约简）。

3.关于晶胞的计算。

（1）根据晶胞的结构特点和有关数据，求算晶胞的密度、晶胞的体积或晶胞的边长。

对于立方晶胞，可建立如下求算途径：

表示密度，N表示阿伏加德罗常数，n表示lmol晶胞所含基本粒子或特定组合的物质的量，M表示摩尔质量）。

或根据晶胞质量相等，即“n

（2）金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中相互关系（棱长为a，原子半径为r）。

①面对角线长=2a，体对角线长=3a。②体心立方堆积4r=/3a，面心立方堆积4r=2a。

4.粒子坐标的确定。

根据晶胞中粒子所处的位置和已知点坐标，可确定其他粒子的点坐标。

关于晶胞结构的计算，是物质结构与性质模块学习的难点，解答這类题，一是要正确理解均摊法及其应用，二是要有扎实的立体几何知识，三是要熟悉常见晶体的结构特征，做到融会贯通，举一反三。

高考中除以上五大高频考点外，有些试题中还偶尔涉及o键或键的计算、晶体中化学键类型的判断等。以上列举的五大高频考点的相关解答策略，要能认真理解，能结合具体试题具体分析，在实际做题中也要学会自我归纳总结提升，以达到事半功倍的效果。

（责任编辑谢启刚）