物質結構與性質考情分析與備考策略

物質結構與性質這個模塊是在原子、分子層次上認識物質構成的規律，揭示物質組成的奧秘。為了讓同學們對本模塊有個整體的認識和把握，在高考中能夠從容應對，現將本模塊中的一些核心考點進行總結，并對相關高考試題進行剖析。

【考情分析】

高考中物質結構與性質模塊為選做題，作為“拼盤”命制的題型，各小題之間相對獨立，主要考查原子結構與性質、分子結構與性質、晶體結構與性質。在原子結構部分主要命題點有電子排布式或排布圖的書寫，電離能、電負性大小的比較與判斷。在分子結構部分主要命題點有化學鍵類型的判斷，分子構型的判斷，中心原子雜化方式的判斷。在晶體結構部分主要命題點有晶體類型的判斷、晶體結構的計算等。每年幾乎都有對電子排布、軌道、鍵型、雜化類型、空間結構的考查，多數有涉及晶胞的計算，偶爾有共面原子數、電負性或電離能的考查等。表I是近三年高考全國Ⅰ卷對物質結構與性質模塊的考查內容。

考點定位：本題考查核外電子排布、軌道雜化類型的判斷、分子構型、電離能、晶格能、化學鍵類型、晶胞的計算等知識，保持了往年知識點比較分散的特點，立足課本進行適當拓展，但整體難度不大。

解析：（1）根據核外電子排布規律可知Li的基態核外電子排布式為1s^'2s¹，則D項中能量最低;C項中有2個電子處于2p能級上，能量最高。

（2）由于鋰的核電荷數較大，原子核對最外層電子的吸引力較大，因此r（Li⁺）小于r（H^-）。

（3）LiAlH4中的陰離子是AlH₄^-，中心原子鋁原子含有的價層電子對數是4，且不存在孤對電子，所以空間構型是正四面體，中心原子的雜化軌道類型是sp³雜化;陰陽離子間存在離子鍵，Al與H之間還有共價單鍵，不存在雙鍵和氫鍵。

考點定位：本題主要是考查核外電子排布、雜化軌道、空間構型、晶體熔沸點比較以及晶胞結構判斷與計算等，難度中等。

（3）S₈、二氧化硫形成的晶體均是分子晶體，由于S₈相對分子質量大，分子間范德華力強，所以其熔點和沸點要比二氧化硫的熔點和沸點高很多。

（4）氣態三氧化硫以單分子形式存在，根據（2）中分析可知中心原子含有的價層電子對數是3，且不存在孤對電子，所以其分子的立體構型為平面三角形，分子中存在氧硫雙鍵，因此其中共價鍵的類型有2種，即σ鍵、π鍵;固體三氧化硫中存在如圖4所示的三聚分子，該分子中S原子形成4個共價鍵，因此其雜化軌道類型為sp³。

難點點撥：雜化形式的判斷是難點、易錯點，由價層電子特征判斷分子立體構型時需注意：價層電子對互斥模型說明的是價層電子對的立體構型，而分子的立體構型指的是成鍵電子對的立體構型，不包括孤電子對。①當中心原子無孤電子對時，兩者的構型一致;②當中心原子有孤電子對時，兩者的構型不一致;價層電子對互斥模型能預測分子的幾何構型，但不能解釋分子的成鍵情況，雜化軌道理論能解釋分子的成鍵情況，但不能預測分子的幾何構型。兩者相結合，具有一定的互補性，可達到處理問題簡便、迅速、全面的效果。

例3 鋅在工業中有重要作用，也是人體必需的微量元素。回答下列問題：

考點定位：本題是比較常規的結構綜合習題，考查的知識點也是多數習題考查的重點知識。

（2）Zn的第一電離能高于Cu的第一電離能，原因是Zn的核外電子排布已經達到了每個能級都是全滿的穩定結構，所以失電子比較困難。同時也可以考慮到Zn最外層上是一對電子，而Cu的最外層是一個電子，Zn電離最外層一個電子還要拆開電子對，額外吸收能量。

（3）根據氟化鋅的熔點可以判斷其為離子化合物，所以一定存在離子鍵。作為離子化合物，氟化鋅在有機溶劑中應該不溶，而氯化鋅、溴化鋅和碘化鋅都是共價化合物，分子的極性較小，能夠溶于乙醇等弱極性有機溶劑。

（5）由圖6所示，堆積方式為六方最緊密堆積。為了計算方便，選取該六棱柱結構進行計算。六棱柱頂點的原子是6個六棱柱共用的，面心是兩個六棱柱共用，所以該六棱柱

難點點撥：需要指出的是最后一步的計算，可以選擇其中的晶胞，即一個平行六面體作為計算的單元。本題的解析中選擇了比較特殊的解題方法，選擇六棱柱作為計算單元，注意六棱柱并不是該晶體的晶胞（晶胞一定是平行六面體），但是作為一個計算密度的單元還是可以的。

【通關錦囊】

1.表3為基態原子核外電子排布的四種方法。

2.第一電離能、電負性。

（1）表4為元素第一電離能的周期性變化規律。

（2）電離能、電負性大小判斷（見表5）。

（3）電離能、電負性的應用。

①電離能的應用（見下頁表6）。

②電負性的應用。

3.σ鍵、π鍵的判斷。

（1）由原子軌道重疊方式判斷：“頭碰頭”重疊為σ鍵，“肩并肩”重疊為π鍵。

（2）由共價鍵數目判斷：單鍵為6鍵;雙鍵或三鍵，其中一個為σ鍵，其余為π鍵。

（3）由成鍵軌道類型判斷：s軌道形成的共價鍵全是σ鍵;雜化軌道形成的共價鍵全為σ鍵。

4.中心原子雜化類型和分子空間構型的相互判斷（見表7）。

5.常見等電子體（見表8）。

6.非極性分子與極性分子的判斷。

7.范德華力、氫鍵、共價鍵的比較（見表9）。

8.物質熔沸點高低比較規律。

（1）一般情況下，不同類型晶體的熔沸點高低規律：原子晶體>離子晶體>分子晶體，如金剛石>NaCl>Cl₂;金屬晶體>分子晶體，如Na>Cl₂（金屬晶體熔沸點有的很高，如鎢、鉑等，有的則很低，如汞等）。

（2）形成原子晶體的原子半徑越小，鍵長越短，則鍵能越大，其熔沸點就越高，如金剛石>石英>碳化硅>晶體硅。

（3）形成離子晶體的陰陽離子的電荷數越多，離子半徑越小，則離子鍵越強，熔沸點就越高，如MgO>MgCl₂，NaCl>CsCl。

（4）金屬晶體中金屬離子半徑越小，離子所帶電荷數越多，其形成的金屬鍵越強，金屬單質的熔沸點就越高，如Al>Mg>Na。

（5）分子晶體的熔沸點比較規律：①組成和結構相似的分子，相對分子質量越大，其熔沸點就越高，如HI>HBr>HCl;②組成和結構不相似的分子，分子極性越大，其熔沸點就越高，如CO>N₂;③同分異構體分子中，支鏈越少，其熔沸點就越高，如正戊烷>異戊烷>新戊烷;④同分異構體中的芳香烴及其衍生物，鄰位取代物>間位取代物>對位取代物，如鄰二甲苯>間二甲苯>對二甲苯。

【高考風向標】

1.我國科學家成功合成了世界上首個五氮陰離子鹽（N₅）₆（H₃O）₃（NH₄）₄Cl（用R代表）。回答下列問題：

（1）氮原子價層電子對的軌道表達式（電子排布圖）為_。

（2）元素的基態氣態原子得到一個電子形成氣態負一價離子時所放出的能量稱作第一電子親和能（E₁）。第二周期部分元素的E₁變化趨勢如圖7所示，其中除氮元素外，其他元素的E₁，自左而右依次增大的原因是_____;氮元素的E₁呈現異常的原因是_____。

（3）經X射線衍射測得化合物R的晶體結構，其局部結構如圖8所示。

①從結構角度分析，R中兩種陽離子的相同之處為，不同之處為。（填標號）

A.中心原子的雜化軌道類型

B.中心原子的價層電子對數

C.立體結構

D.共價鍵類型

②R中陰離子N₅^-中的σ鍵總數為_____個。分子中的大π鍵可用符號∏_mⁿ表示，其中m代表參與形成的大π鍵原子數，n代表參與形成的大π鍵電子數（如苯分子中的大n鍵可表示為∏₆⁵），則N₅^-中的大n鍵應表示為

③圖8中虛線代表氫鍵，其表示式為（NH₄⁺）N-H…Cl、_____、_____。

3.B元素和N元素對植物生長及人體健康有著十分重要的作用，也廣泛應用于新型材料的制備。

（1）晶體硼單質的基本結構單元為正二十面體，其能自發地呈現多面體外形，這種性質稱為晶體的_____性。

（2）氨硼烷（NH₃BH₃）被認為是最具潛力的新型儲氫材料之一，與氨硼烷互為等電子體的分子、離子的化學式分別是_____、_____（各舉一例）。第二周期元素中第一電離能介于B和N之間的元素是_____（填元素符號）。

（3）血紅素是吡咯（C₄H₅N）的重要衍生物，血紅素（含Fe²⁺）可用于治療缺鐵性貧血。毗咯和血紅素的結構如下：

①已知毗咯中的各個原子均在同一平面內，則毗咯分子中N原子的雜化類型為_____。

②1mol毗咯分子中所含的σ鍵總數為_____個;分子中的大π鍵可用∏_mⁿ表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數，n代表參與形成大π鍵的電子數，則毗咯環中的大π鍵應表示為_____。

③C、N、O三種元素的簡單氫化物鍵角由小到大的順序為_____（填化學式），原因是_____。

④血液中的O₂是由血紅素在人體內形成的血紅蛋白來輸送的，則血紅蛋自中的Fe²⁺與O₂是通過_____鍵相結合。

（4）氮化硼（BN）是受高度關注的耐磨材料，可作為金屬表面的保護層，其結構與金剛石類似，晶胞結構如圖10所示。已知該晶體密度為ag·cm^-3，根據硬球接觸模型計算晶體中兩個最近的N原子間的距離為_____pm。（用含a的代數式表示，NA表示阿伏加德羅常數）

高考猜想：2017年和2018年高考題新增波長、幾何形狀、離子所處晶胞位置的考點，沒有對電子排布、單雙鍵形成原因、密度提問，說明命題組擴大了設問的范圍。文字性表述內容增加，得分分值不高，預計2019年高考題將繼續保持。因此在備考時，應多關注理論、概念，在表述方面下功夫，做到文字清楚、條理清晰，答其所問，拿到該拿的分。

（責任編輯 謝啟剛）