楊 蕊，張延婷，楊艷華，李艷妮，董春燕，王建坤，余洪思

(1.昆明學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，云南 昆明 650214；2.昆明市祿勸第一中學(xué)，云南 祿勸 651500；3.云南省楚雄第一中學(xué)，云南 楚雄 67500)

物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論是現(xiàn)代化學(xué)的重要組成部分。結(jié)構(gòu)化學(xué)部分的基本知識已廣泛應(yīng)用于化學(xué)的各個領(lǐng)域，例如，人工模擬生物固氮，催化劑的作用機理，新材料、新藥的合成，都與結(jié)構(gòu)理論密切相關(guān)[1]。物質(zhì)結(jié)構(gòu)從微觀角度體現(xiàn)了物質(zhì)內(nèi)部各原子的連接方式和空間排布，是認(rèn)識和掌握物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)規(guī)律的基礎(chǔ)，從微觀角度解釋事物本質(zhì)，揭示了物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，通過對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的了解，人們能夠準(zhǔn)確地推測物質(zhì)具有的性質(zhì)，從而為合成新分子奠定基礎(chǔ)[2]。

選擇性必修2《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》教科書將原子作為切入點，詳細(xì)介紹了原子復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；由原子結(jié)構(gòu)推測元素具有的特殊性質(zhì)，從而發(fā)現(xiàn)元素性質(zhì)周期性變化的規(guī)律；在原子結(jié)構(gòu)理論的基礎(chǔ)上，對分子、晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)展開研究，以微觀粒子之間的作用力為橋梁，研究不同類型物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，推測物質(zhì)具有的性質(zhì)[3]。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能夠逐漸體會物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的聯(lián)系，逐步建立物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的觀念。

對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，能幫助學(xué)生培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S，提升學(xué)習(xí)化學(xué)理論知識的能力，進而提高分析問題、解決問題和抽象思維的能力，使學(xué)生從微觀角度理解事物本質(zhì)，逐步達到“宏觀辨識與微觀探析”化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)，形成科學(xué)的微粒觀，促使學(xué)生深化“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的化學(xué)思想。但《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》作為高考化學(xué)的選考模塊之一，在高考中學(xué)生選做幾率較低，主要是因為該模塊理論概念較多，空間構(gòu)造想象不足，致使學(xué)生理解較為困難。雖然選擇性必修2模塊考點和考查方式相對固定，但在考試中想要得到高分并不容易。

本文通過對2015-2020年全國卷III中物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊的考題進行統(tǒng)計后，針對一些典型及難理解問題進行總結(jié)分析，并提出備考建議，將選擇性必修2從“難學(xué)難考”變?yōu)椤耙讓W(xué)易考”。

1 2015-2020年高考全國卷III物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊基礎(chǔ)考點分析

物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)在高考選做題模塊考查的題量相對固定，一般為4～5個小題，考查形式均為填空題，總題量相對較少，高考分值固定(均為15分)。2015—2020年高考全國卷Ⅲ物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊考點統(tǒng)計圖如圖1所示。在學(xué)生基礎(chǔ)知識掌握較為牢靠的情況下，可以大大地縮短學(xué)生做題所需的時間，對考試時間的利用和把握有一定的好處。

圖1 2015-2020年物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊考點統(tǒng)計圖

分析圖1可得出以下結(jié)論：

1)從圖1中看出，?？贾R點在教科書中的分布主要有：第一章《原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》中的原子核外電子排布、元素周期律(原子半徑、電離能、電負(fù)性、對角線規(guī)則)；第二章《分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》中的化學(xué)鍵、分子間作用力對物質(zhì)性質(zhì)的影響，分子立體構(gòu)型、溶解性；第三章《晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》中的晶體熔、沸點比較及原因解釋，晶體類型、晶胞結(jié)構(gòu)與相關(guān)計算、晶體密度計算[4]。除計算類題目較難之外，其余題目難度不大，多是基于教材基礎(chǔ)知識的簡單考查，只要學(xué)生掌握好基礎(chǔ)知識，都能得到較為理想的成績。

3)前四個小題考查難度較小，主要考查內(nèi)容為：原子核外電子排布電負(fù)性、第一電離能、化學(xué)鍵、熔沸點、晶體類型、雜化軌道、分子立體構(gòu)型等[5]。雖然這些考查內(nèi)容都是課本里的基礎(chǔ)知識，但要解決高考試題，學(xué)生不僅需要鞏固基礎(chǔ)，還要具有簡單的知識遷移的能力。

4)最后一題一般為計算題，難度較大，要求學(xué)生對相關(guān)知識點深刻理解，透徹掌握，能夠根據(jù)題目準(zhǔn)確提煉出考查的知識點，在計算時分析晶胞基本模型和結(jié)構(gòu)、確定晶胞中微粒個數(shù)，結(jié)合已知數(shù)據(jù)和條件，具備一定的知識遷移和思維轉(zhuǎn)換能力[6]。下面舉例說明。

【例1】(2017年全國Ⅲ卷第37題第(5)題)MgO具有NaCl型結(jié)構(gòu)(如圖)，其中陰離子采用面心立方最密堆積方式，X射線衍射實驗測得MgO的晶跑參數(shù)為a=0.420 nm，則r(O2-)為nm。MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)為a′=0.448 nm，則r(Mn2+)為nm。

本題考查的是晶體結(jié)構(gòu)的相關(guān)計算，計算O2-半徑時需要掌握面心立方堆積的計算方法，并有一定的空間想象，合理運用“均攤法”原理，結(jié)合三角函數(shù)和勾股定理等數(shù)學(xué)知識進行分析、計算[7]。解答晶胞結(jié)構(gòu)及計算的解題思路框架如圖2所示。

圖2 解答晶胞結(jié)構(gòu)及計算的解題思路框架

【例2】(2020年全國卷III第37題第(4)題)研究發(fā)現(xiàn)，氨硼烷在低溫高壓條件下為正交晶系體系，晶胞參數(shù)分別為apm、bpm、cpm，α=β=γ=90°，氨硼烷的2×2×2超晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，氨硼烷晶體密度ρ=g·cm-3(列出計算式，設(shè)NA為阿伏伽德羅常數(shù)的值)。

首先，認(rèn)真觀察晶胞結(jié)構(gòu)，確定晶胞中的氨硼烷分子數(shù)為16個，氨硼烷的2×2×2超晶胞，即超晶胞中含有8個晶胞，則每個晶胞中含有兩個氨硼烷分子，算出晶胞質(zhì)量為(31×2) g/mol=62 g/mol，1 mol 氨硼烷晶胞的質(zhì)量為 64NAg。晶胞參數(shù)分別為apm、bpm、cpm，單個晶胞的體積為abcpm3=abc×10-30cm3，代入密度公式便可計算最終答案62/(NAabc×10-30) g·cm-3。該題還考查了一個長度單位的換算，這便要求同學(xué)們審題細(xì)心，計算認(rèn)真。本題是關(guān)于晶體密度的計算，要求考生能讀懂題意，通過觀察晶胞結(jié)構(gòu)，確定超晶胞結(jié)構(gòu)中的分子數(shù)，并能合理分成八份，從而簡化計算。

5)每年物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊的考查內(nèi)容都是大同小異，但近兩年來，該模塊試題中出現(xiàn)了一些新考點。例如：2019年的第(1)題考查原子的自旋狀態(tài)、2020年的第(1)題新增了對角線規(guī)則的考點及第(3)題對電子體的書寫進行了考查。這些新考點都是課本上的基礎(chǔ)知識，教學(xué)過程中教師都會詳細(xì)講授，但因往年從未考查過，導(dǎo)致教師和學(xué)生都不是十分重視，這便要求老師和學(xué)生不能只關(guān)注考綱和課標(biāo)中規(guī)定的考查內(nèi)容，還要關(guān)注每年高考試題的新動向、出現(xiàn)的新考點，在復(fù)習(xí)時查缺補漏，避免不必要的失分。 通過以上分析可以看出，物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊在高考試題都呈現(xiàn)出考點較為固定、考題難度適中、考查方式變化較小等特點，題目數(shù)量與考點布局沒有太大創(chuàng)新，但近年來的考試形式在慢慢轉(zhuǎn)變，由對學(xué)生課本知識掌握程度的考查，轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生化學(xué)素養(yǎng)的考查[8]。學(xué)生需要學(xué)會放平心態(tài)、回歸教材，因為教材是基礎(chǔ)知識的承載，也是考試內(nèi)容的命題來源，從課本出發(fā)，先學(xué)好基礎(chǔ)，再提高能力。

從表中可以看到，產(chǎn)品便捷性、實用性對用戶粘性的負(fù)荷值較高，這意味著產(chǎn)品便捷性、實用性與用戶粘性相關(guān)性很高，所以應(yīng)加強云閃付極致便捷的宣傳，如設(shè)置標(biāo)識，同時也加強更多便捷性方面的極致體驗建設(shè)。此外，產(chǎn)品形象對用戶粘性的負(fù)荷值比較高為0.599，說明產(chǎn)品形象與用戶粘性有較大相關(guān)關(guān)系，因此應(yīng)將銀聯(lián)這專業(yè)可靠的形象繼續(xù)深入人心。

2 備考建議

2.1 回歸課本夯實基礎(chǔ)

物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊考查內(nèi)容多為課本基礎(chǔ)知識的簡單遷移和運用，所以復(fù)習(xí)時主要還是以課本知識為主，將基礎(chǔ)知識進行記憶并理解，在做題時能夠快速將相關(guān)知識進行靈活運用。例如，能夠快速正確地寫出原子核外電子的排布式[9]，這一內(nèi)容是考試的熱點，但卻不是考試難點，所以同學(xué)們應(yīng)該通過反復(fù)練習(xí)原子核外電子排布式的書寫，熟練掌握其書寫規(guī)律，這樣不論考查哪一個原子的核外電子排布，同學(xué)們都能快速準(zhǔn)確地寫出答案，不僅節(jié)省了做題時間，還能保證得分率，一舉兩得。

2.2 熟記規(guī)律輕松解題

從歷年高考試題中可以看出，比較原子半徑大小、電負(fù)性高低、第一電離能大小、溶解性和熔沸點高低并解釋原因等內(nèi)容，在每年的試題中都有一至兩題，只要記住規(guī)律，解題便易如反掌。前三者實質(zhì)是對元素周期律的考查，例如，①原子半徑的變化規(guī)律：同周期從左到右原子半徑逐漸減小，同主族同上到下原子半徑逐漸增大；②第一電離能變化規(guī)律：每周期第一種元素第一電離能最小，最后一種元素的第一電離能最大，同主族從上到下第一電離能依次下降[10]。這樣的規(guī)律有跡可循，只要熟記元素周期表和元素周期律就能輕松答題。而影響物質(zhì)熔沸點的因素較多，但考查的重點主要是晶體類型、氫鍵、共價鍵對物質(zhì)熔沸點影響，所以在學(xué)習(xí)的過程中，同學(xué)們只需熟記各類典型的晶體代表物質(zhì)及其熔沸點高低，做題時能夠判斷出晶體類型即可。

2.3 強化知識主干意識建立知識體系

物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊概念理論知識較多，有些部分理解起來較為困難，所以在上課前對將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容進行閱讀，了解其大致內(nèi)容，做到心中有數(shù)。預(yù)習(xí)時標(biāo)出較難理解或不能理解的地方，在教師講授時重點聽講該部分，掌握聽課的主動權(quán)，提高聽課效率，課后及時梳理知識、構(gòu)建主線[11]。重視圖表、對比圖表中的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)特例、總結(jié)規(guī)律，思考其原因。認(rèn)真做好每一個課后練習(xí)，在做題過程中如有疑問，及時找教師答疑。如果有多余時間可對課本中的科學(xué)史話進行閱讀，不僅可以了解化學(xué)發(fā)展歷史，還能加深學(xué)生對化學(xué)知識的印象，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在復(fù)習(xí)備考中要重視對化學(xué)學(xué)科知識結(jié)構(gòu)的梳理，把學(xué)科內(nèi)知識設(shè)成小考點，個個突破，以點串線，以線帶面，將化學(xué)知識集成化、系統(tǒng)化[12]。

在完成教材學(xué)習(xí)后，自主梳理每節(jié)每章乃至整本書的知識主線，如圖3所示。反復(fù)揣摩課本上的實驗、圖表和模型，將知識自我理解和消化，有助于知識的有序存儲和吸收。物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊是必修第一冊的擴展和延伸，如果學(xué)有余力，建議將必修第一冊和《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》相關(guān)知識進行梳理總結(jié)，制作思維導(dǎo)圖，不僅能完善知識網(wǎng)絡(luò)，還能提高重組知識的能力[13]。

圖3 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)中各章節(jié)主線梳理圖

2.4 利用模型完成重難點突破

物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊多以實驗、模型、圖表的形式講解化學(xué)事實，課本中的物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型圖雖然簡易直觀，但是要從平面圖中理解知識點，對學(xué)生來說較為困難。所以在學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)σ鍵和π鍵、雜化軌道、晶體內(nèi)的配位數(shù)、金屬晶體堆積、晶胞組成判斷等知識時，利用多媒體放映或?qū)嵨锬Ｐ蜁兄趯υ撃K知識點的理解和記憶[14]。如果條件允許，同學(xué)們可以一起動手用不同顏色的橡皮泥或超輕黏土制作各類晶體模型。模型可以是規(guī)范的球棍模型和比例模型(如NaCl、CsCl、鎂、銅等晶胞模型)，也可以尋找合適的代替品來展示分子結(jié)構(gòu)。例如，用足球來類比C60。這樣能夠更加直觀地觀察到物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)特征，特別建議同學(xué)自己動手多做幾個相同的晶胞，可以更加直觀地認(rèn)識“無縫堆積”，熟悉晶胞結(jié)構(gòu)和各原子在晶胞中的位置[15]；還可以用泡沫小球演示σ鍵、π鍵的形成過程，切實感受兩個原子的p軌道“頭碰頭”重疊和“肩碰肩”重疊是怎樣的狀態(tài)。感官的直接刺激，可加深學(xué)生對這些模型的記憶，在進一步的理解知識的同時，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和開放性思維。

將晶體結(jié)構(gòu)與模型作為橋梁，把空間結(jié)構(gòu)與晶體性質(zhì)緊密聯(lián)系起來，既可以解釋已有的熟悉物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，又可以幫助分析陌生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，并為結(jié)構(gòu)推斷、性質(zhì)預(yù)測等復(fù)雜問題的解決提供方法。

2.5 提高分析問題和解決問題的能力

物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)在高考試題中最有難度的題目是計算題。計算題的考查方式一般為看圖計算，考查的大多是物質(zhì)密度的內(nèi)容，因此需要學(xué)生對晶體類型及結(jié)構(gòu)知識做到熟悉掌握。

利用晶胞結(jié)構(gòu)計算晶體密度的一般步驟可為以下幾步：①計算晶胞結(jié)構(gòu)中所含粒子數(shù)(均攤法)；②計算晶胞體積(注意單位換算)；③代入密度公式進行計算：ρ=m/V=(N×M)/(NA×V)(N為晶胞中的粒子數(shù)，M為所求物質(zhì)的摩爾質(zhì)量)。

當(dāng)然，高考試題每年都在不斷變化，計算題的類型也是層出不窮，同學(xué)們應(yīng)該在學(xué)好基礎(chǔ)的同時，做大量的試題，總結(jié)出一套自己的做題經(jīng)驗，方能以不變應(yīng)萬變。

6)注重建立物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系

結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)，這是結(jié)構(gòu)化學(xué)中最為重要的理念，二者相輔相成、密不可分。物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊是從分子、原子基礎(chǔ)上對物質(zhì)展開研究的。分子由原子構(gòu)成，原子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，分子必然受到影響，而原子和分子又是構(gòu)成宏觀物質(zhì)的基礎(chǔ)，物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，物質(zhì)性質(zhì)便發(fā)生了改變。以金剛石和石墨為例，金剛石是原子晶體，在金剛石晶體中每個碳原子以sp3雜化的方式與相鄰的4個碳原子結(jié)合，它們之間緊密結(jié)合從而形成致密的三維結(jié)構(gòu)，正是這種致密的結(jié)構(gòu)，使得金剛石成為天然存在的最堅硬的物質(zhì)。石墨是層狀的結(jié)構(gòu)，就一個片層而言，每1個碳原子以sp2雜化的方式與其相鄰3個碳原子通過共價鍵緊密結(jié)合，層與層之間距離比較大，通過范德華力結(jié)合，碳原子間相互作用較弱，因此很容易沿著與層面平行的方向滑動、裂解，所以石墨很軟、有滑膩感。結(jié)構(gòu)可以決定其性質(zhì)，金剛石和石墨都是碳的單質(zhì)，都由碳原子直接構(gòu)成，但是由于碳原子排列方式不同，導(dǎo)致兩物質(zhì)的物理性質(zhì)存在較大差異。

晶體的結(jié)構(gòu)決定了晶體的性質(zhì)，如熔點、密度、硬度、延展性、溶解性、熱分解性、化學(xué)反應(yīng)性、生物活性等。教師應(yīng)將物質(zhì)決定性質(zhì)的化學(xué)思想不斷滲透到日常教學(xué)中，在不斷學(xué)習(xí)和探究過程中建立起物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的橋梁，使學(xué)生逐步明確物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系，能夠從微觀角度解釋物質(zhì)本質(zhì)；通過觀察物質(zhì)結(jié)構(gòu)示意圖能夠推測出物質(zhì)具有的基本性質(zhì)。這樣的學(xué)習(xí)過程不僅能開放學(xué)生思維，調(diào)動學(xué)生的積極性，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能讓學(xué)生體會科學(xué)探究的過程和方法，使學(xué)生能完成從微觀粒子到宏觀物質(zhì)、宏觀物質(zhì)到微觀結(jié)構(gòu)的靈活轉(zhuǎn)換和運用，從而建立較為完整的微粒觀和結(jié)構(gòu)觀。

3 總結(jié)

全國卷III中物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊的考查內(nèi)容主要為原子、分子和晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，重在考查一些最基本和最重要的概念、原理和規(guī)律?？荚噧?nèi)容相對教學(xué)內(nèi)容具有“起點高、落點低”的特點[16]。因此，教師在講解知識時應(yīng)做到簡單明了、通俗易懂，使多數(shù)學(xué)生能快速掌握，授課和復(fù)習(xí)時突出重點、強調(diào)考點、解決難點，讓學(xué)生在課余復(fù)習(xí)時能夠快速抓住重點精準(zhǔn)攻克。講課時可以利用典型物質(zhì)結(jié)構(gòu)為載體，使學(xué)生更加深刻理解物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系，不斷引導(dǎo)學(xué)生從微觀角度認(rèn)識物質(zhì)，在化學(xué)學(xué)習(xí)過程中逐步形成微粒觀，使學(xué)生在學(xué)習(xí)和探究過程中體會到化學(xué)的魅力，讓學(xué)生能夠喜歡學(xué)、學(xué)得懂，并在學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)和情感態(tài)度價值觀。