“物質結構與性質”試題分析及問題考點探究

摘 要：文章對“物質結構與性質”這一知識點的試題進行了深入分析，總結了常見的題型、重點考查的內容及考生常見的失誤.通過對試題的梳理，分析了常見題型的解題思路，探討了如何針對不同題型提升解題技巧，旨在幫助學生在復習中有的放矢，提高解題效率，并為教師教學提供參考.

關鍵詞：高中化學；物質結構與性質；考點分析

中圖分類號：G632"" 文獻標識碼：A"" 文章編號：1008-0333（2024）31-0143-03

收稿日期：2024-08-05

作者簡介：王雅寧（1989.4—），女，安徽省淮北人，碩士，中學二級教師，從事高中化學教學研究.

“物質結構與性質”作為高中化學的重要內容，涵蓋了從微觀粒子到宏觀物質性質的多方面知識，涉及原子結構、分子間作用力、晶體結構等諸多概念^［1］.這一部分的知識不僅是高考考查的重點，也是學生理解化學其他內容的基礎.然而，由于知識點較多，許多學生在實際學習和考試中容易出現理解偏差，導致頻繁失分.因此，針對“物質結構與性質”相關試題進行分析，找出常考考點及考生容易犯的錯誤，可極大幫助學生理解該部分知識.

1 試題總體特點和考查范圍

“物質結構與性質”相關試題，背景較為新穎，多圍繞新發現新成果新材料為載體，需要學生有較強的分析和實際問題解決能力.考查的知識多以“拼盤”的形式呈現，即圍繞“原子結構和性質”“分子結構和性質”“晶體結構和性質”三個部分，相對獨立出題，各個部分考查的主要知識點，如圖1^［2］.

2 常見考點及解題策略

2.1 基態原子（或離子）的核外電子排布

基態原子（或離子）的核外電子排布涉及原子或離子中電子的排布方式，其包含電子排布式、簡化電子排布式、價電子排布式以及軌道表示式四種表達方式，需要學生從泡利原則、洪特原則以及能量最低原則三方面出發完成解題過程.該類題屬于簡單題型，常見的錯誤為學生未正確區分四種表達方式.因此，教師在教學過程中要注意引導學生對四種表達式進行區分.

例1 2008年北京奧運會的“水立方”，在2022年冬奧會上華麗轉身為“冰立方”，實現了奧運場館的再利用，其美麗的透光氣囊材料由乙烯（CH2CH2）與四氟乙烯（CF2CF2）的共聚物（ETFE）制成.回答下列問題：

（1）基態F原子的價電子排布圖（軌道表示式）為.

答案：

點評 雖然背景是新材料，但其實可以發現，該類題的考查知識點與背景并無太大關系，難點設置在學生對“價電子”和“排布圖”的理解上.解題時可以遵循如下步驟：

①確定元素的電子數，按照能量關系排出軌道，如該題中的F，9個電子數，涉及到的軌道有1s、2s、2p，排列順序為1s＜2s＜2p

②根據能量最低原理和泡利不相容原理，寫出電子排布式，如該題中的1s22s22p5

③結合洪特規則，畫出排布圖，注意在書寫軌道表示式時，要先考慮洪特規則，然后考慮泡利不相容原理.

2.2 元素周期表、元素周期律的應用

元素周期表是元素周期律的具體體現，按照元素的原子序數進行排列，將具有相似化學性質的元素歸為一族，從而形成了周期性的表格結構.考點主要考查學生對元素周期表結構的理解，以及如何利用元素性質的周期性變化規律（如原子半徑、電離能、電負性等隨原子序數的變化）來預測和解釋元素的化學性質，多涉及元素推斷問題.該類題具有一定的難度，學生常常會因為元素推斷錯誤或者不熟悉元素周期表和原子結構、性質的關系而導致失分.因此，教師在教學過程中需要注重對元素周期表的深入講解，幫助學生建立元素周期表的整體結構觀念，明確元素性質的周期性變化規律.

例2 短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數依次增大，基態X原子的電子總數是其最高能級電子數的2倍，Z可與X形成淡黃色化合物Z2X2，Y、W最外層電子數相同.下列說法正確的是（" ）.

A．第一電離能：Wgt;Xgt;Ygt;Z

B．簡單離子的還原性：Ygt;Xgt;W

C．簡單離子的半徑：Wgt;Xgt;Ygt;Z

D．氫化物水溶液的酸性：Ygt;W

解析 X、Y、Z、W為短周期元素，則只能為一、二、三周期.根據“電子總數為其最高能級電子數的2倍”信息，當該元素位于第二周期時，可能為Be元素或O元素；當其位于第一周期和第三周期時，無匹配元素.根據“淡黃色的化合物“Z2X2”，可以推測X元素為O，Z元素為Na，所形成的Na2O2為淡黃色固體.根據“Y、W的最外層電子數相同”和“原子序數依次增大”信息，可以推知Y代表F元素，W代表Cl元素.至此，四種元素分別為O、F、Na和Cl.A選擇，判斷元素的第一電離能關系.在元素周期表中，同周期隨原子序數增大元素第一電離能呈增大趨勢，即從左至右，第一電離能變大.同一主族，由上至下，第一電離能會變小，因此，四種元素的第一電離能大小排序為F＞O＞Cl＞Na，A選項錯誤.B選項，判斷離子的還原性，當單質的氧化性越弱時，其對應的簡單離子的還原性就越強.在O、F、Cl三種元素中，氧化性最強的為F2，最弱的為O2，因此其對應的簡單離子的還原性為O^2-＞Cl-＞F-，B選項錯誤.C選項，需要判斷離子半徑，對于該四種元素.當電子層數不同時，電子層數越多，對應的離子半徑越大；當電子層數相同時，電子序數越大，半徑則越小.則四種元素半徑順序為Cl-＞O^2-＞F-＞Na+，C選項正確.D選項，需要判斷其氫化物水溶液對應的酸性，同主族元素，從上至下非金屬性逐漸減弱，則Cl元素的非金屬性要比F元素弱.當兩者各形成對應的氫化物后，Cl原子對H原子的束縛力會弱于F元素，因此，其對應的水溶液的酸性HCl＞HF，D選項錯誤.

2.3 分子（或離子）的空間結構與兩大理論

主要考查學生對化學鍵空間分布、分子幾何形狀及其相關性質的理解，涉及價層電子對互斥理論和雜化軌道理論，通過這兩大理論幫助學生預測分子或離子的空間結構及其極性等性質.常考知識點包括分子幾何形狀的判斷（如直線型、正四面體形等）、鍵角的比較、分子的極性以及鍵的類型（如σ鍵和π鍵）.該考點的難度中等偏高，尤其在結合理論推導分子結構與性質時，要求學生具備較強的分析能力.

例3 氯元素有多種化合價，可形成Cl2O、Cl-、ClO-、ClO-2、ClO-3、ClO-4等微粒.下列說法錯誤的是（" ）.

A．ClO-2、ClO-3、ClO-4中Cl原子的雜化方式相同

B．鍵角：ClO-2＞ClO-3＞ClO-4

C．Cl2O的空間構型為V形

解析 首先分析ClO-2、ClO-3、ClO-4的結構，ClO-2的結構式為，ClO-3的結構式為，ClO-4的結構式為，VSEPR模型均為四面體，因此Cl原子的雜化方式都是sp3，A選項正確；B選項，三種離子的Cl原子的雜化方式相同，均為sp3，其中ClO-2的空間結構為V形，對應的鍵角為105°，ClO-3的空間結構為三角錐形，對應的鍵角為107°，ClO-4的空間結構為V形，對應的鍵角為109°28′，因此，三種離子鍵角的大小關系為：ClO-2＜ClO-3＜ClO-4，C選項錯誤；C選項，Cl2O中心原子為O原子，雜化方式為sp3，結構式為，因此空間構型為V形，C正確.故選B.

2.4 晶胞的結構及計算

主要考查學生對晶胞的理解及其相關參數的計算.常考知識點包括晶胞類型的識別、配位數的計算、單位晶胞中原子的數目、空間利用率的計算以及密度公式的應用.因為涉及幾何計算和空間想象能力，該考點具有一定的難度.學生的易錯點集中在晶胞中原子的數量計算、混淆不同晶胞結構中的原子分布位置（如體心、面心）以及晶體密度計算公式的應用上.教學中，教師需要引導學生系統掌握不同晶胞的特征，并通過多次練習熟悉計算過程.

例4 某熒光材料由X²⁺與Y^2-組成，其摩爾質量為Mg·mol^-1，NA為阿伏加德羅常數的值.其晶胞結構如圖所示.下列敘述不正確的是（" ）.

A．該晶體的化學式是XY

B．該晶胞參數為a nm，則其晶體密度為ρ=4×10³⁰Ma3NAg·cm^-3

C．X²⁺的配位數是4，Y^2-的配位數也是4

D．若A點的原子坐標為（34，34，14），則B點的原子坐標為（14，34，34）

解析 A項，由晶胞圖可知，1個晶胞中含有X²⁺的個數為8×18+6×12=4，Y^2-個數為4，X²⁺與Y^2-個數比為1：1，因此該晶體的化學式是XY，故A項正確；B項，1個晶胞中含有4個XY，即1個晶胞的質量為4×MNA，晶胞體積為（a×10^-7cm）3，因此晶體密度ρ=4×10²¹Ma3NAg·cm^-3，故B項錯誤；C項，由圖可知，距離X²⁺最近且等距的Y^2-有4個，距離Y^2-最近且等距的X²⁺有4個，故C項正確；D項，若A點的原子坐標為（34，34，14），則原點位于左下前X²⁺的頂點，該晶胞自下至上可分為4層（X²⁺-Y^2--X²⁺-Y^2--X²⁺），同理從左至右也可分為4層（X²⁺-Y^2--X²⁺-Y^2--X²⁺），因此B點的原子坐標為（14，34，34），故D項正確；故選B.

3 結束語

綜上所述，文章對“物質結構與性質”常見考點進行了分析，可以發現試題總體偏基礎，更多考查學生對基本知識的掌握程度.學生在學習過程中，一定要打牢基礎，不斷夯實基礎知識，確保對核心概念和基本原理的深入理解.同時，針對考試中的常見題型，需要通過有針對性地練習，提升自己的解題速度和準確性.在學習中，也要注重對細節的把握，尤其是在空間結構、晶體計算等易錯考點上，避免因理解偏差或粗心導致失分.

參考文獻：

［1］富瑤.物質結構與性質試題分析及復習備考建議[J].中學化學教學參考，2024（4）：50-54.

[2] 強玉榮.“物質結構與性質”試題賞析[J].數理化解題研究，2023（31）：112-114.

［責任編輯：季春陽］