河南 靳思增

元素周期律和元素周期表是幫助學生建構“位—構—性”認知模型和培養(yǎng)學生證據(jù)推理與模型認知核心素養(yǎng)的重要載體。從原子結(jié)構、分子結(jié)構或元素周期律與元素周期表的角度解釋物質(zhì)的宏觀性質(zhì)，發(fā)展學生的宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng)。元素周期律是高考的必考考點，近幾年高考試題通過優(yōu)化試題情境，考查學生解決真實情境問題的能力，本文對2022年全國乙卷理綜化學第11題評析并進行變式練習，提出有關“元素周期律”的復習備考建議。

1.2018—2022年高考全國乙卷關于“元素周期律”的考查分析

試卷年份20222021202020192018素材情境五硼酸銨晶體嫦娥五號探測器帶回的月壤約里奧居里夫婦利用核反應人造放射性核素科學家合成的新化合物無一般信息短周期元素,原子序數(shù)依次增加,且加和為21,YZ2分子的總電子數(shù)為奇數(shù),常溫下為氣體短周期,原子序數(shù)依次增大,最外層電子數(shù)之和為15,同周期相鄰元素,且均不與W同族X為金屬原子,X、Y的最外層電子數(shù)之和為8同一短周期元素,Z核外最外層電子數(shù)是X核外電子數(shù)的一半主族元素,原子序數(shù)依次增加,且均不大于20W、X、Z最外層電子數(shù)之和為10,W與Y同族特殊信息熱重曲線構成與地球土壤類似核反應方程式化合物的結(jié)構式化合物可與濃硫酸反應,其生成物可腐蝕玻璃考查元素H、N、B、OO、Mg、Al、SiAl、PNa、Si、P、ClF、Na、Cl、Ca考查視角1.常溫下單質(zhì)的狀態(tài)2.最高價氧化物的水化物酸性3.加熱至一定溫度時,失重的物質(zhì)和剩余固體物質(zhì)的計算和判斷1.原子半徑大小比較2.化合物中的化學鍵類型3.單質(zhì)的導電性強弱比較4.氧化物的水化物的酸性強弱1.核素的相對原子質(zhì)量2.某元素能否形成三氯化物3.原子半徑大小比較4.元素含氧酸的種類1.組成物質(zhì)的水溶液的酸堿性2.元素非金屬性的強弱順序3.元素的最高價氧化物的水化物是強、弱酸4.化合物中原子是否滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構1.單質(zhì)在常溫常壓下的狀態(tài)2.元素的氫化物是否為離子化合物3.組成物質(zhì)的水溶液的酸堿性4.元素的最高化合價是否相同

筆者對近五年高考化學試題進行分析發(fā)現(xiàn)，關于元素周期律的考查形式有三種：一是“位—構—性”的綜合考查，通過純文字的推斷與分析考查內(nèi)容；二是“位—構—性”的綜合考查，通過文字與圖示相結(jié)合的推斷與分析，圖示主要有陌生物質(zhì)的結(jié)構式、元素周期表片段等；三是原子晶體和分子晶體結(jié)構與性質(zhì)的考查，該形式主要出現(xiàn)在新高考化學單科試卷中。

2019年以來考查元素周期律的試題中已知條件呈現(xiàn)形式情境化、多樣化，考查學生在真實情境中提取學科問題、分析解決問題的能力。如2019年全國卷Ⅰ給出新化合物的結(jié)構式、2020年全國卷Ⅰ給出核反應方程式、2022年全國乙卷給出復雜物質(zhì)的化學式和熱重曲線圖，考查形式由單一逐漸到綜合，充分體現(xiàn)出《中國高考評價體系》中試題的綜合性和創(chuàng)新性，在新高考中教師要重點關注物質(zhì)結(jié)構與性質(zhì)模塊在此部分試題的考查，原因是其出題角度可以更加多樣靈活，能有效落實高考“服務選才”功能和充分發(fā)揮高考“引導教學”功能。

2.真題分析

【例題】(2022·全國乙卷·11)化合物(YW4X5Z8·4W2Z)可用于電訊器材、高級玻璃的制造。W、X、Y、Z為短周期元素，原子序數(shù)依次增加，且加和為21。YZ2分子的總電子數(shù)為奇數(shù)，常溫下為氣體，該化合物的熱重曲線如圖1所示，在200℃以下熱分解時無刺激性氣體逸出。下列敘述正確的是

圖1

( )

A.W、X、Y、Z的單質(zhì)常溫下均為氣體

B.最高價氧化物的水化物酸性：Y

C.100～200℃階段熱分解失去4個W2Z

D.500℃熱分解后生成固體化合物X2Z3

【參考答案】D

【試題情境】本題情境屬于學術探索情境，以一種制造電訊器材和高級玻璃的材料的組成元素的推斷為載體，在陌生的研究對象及問題情境下，體現(xiàn)對物質(zhì)組成和性質(zhì)、熱重定量分析不同階段的物質(zhì)組成的基礎性、綜合性和創(chuàng)新性的考查。

【必備知識】本題主要考查兩個知識點，一是物質(zhì)結(jié)構與性質(zhì)，主要包括物質(zhì)的狀態(tài)、最高價氧化物對應的水化物的酸性強弱；二是定量分析某階段失去的物質(zhì)以及推斷剩余的物質(zhì)成分。

【關鍵能力】本題考查的關鍵能力有兩點：一是理解與辨析能力，要求學生能夠掌握原子結(jié)構、元素周期律等基礎知識；二是分析與推測能力，要求學生根據(jù)題給物質(zhì)的化學式與所組成元素的原子序數(shù)的關系，推斷出元素，并能結(jié)合熱重分析曲線進行定量判斷某階段失去的物質(zhì)以及剩余的物質(zhì)成分。

【綜合素質(zhì)】本題對考生綜合素質(zhì)的考查側(cè)重于兩個方面：一是化學觀念，要求考生能夠根據(jù)原子序數(shù)之和、分子中的電子數(shù)等微觀視角去推斷元素，分析物質(zhì)的性質(zhì)等；二是思維方法，要求考生能基于證據(jù)對物質(zhì)組成進行定量分析推理，判斷失去的物質(zhì)或剩余物質(zhì)的化學式等。

【解題思路】

圖2

綜上所述，答案為D。

3.熱重分析

熱重曲線是利用熱分析天平記錄的熱分析曲線，它反映了樣品的殘留質(zhì)量或固體殘留率(即質(zhì)量分數(shù))隨溫度或時間的變化關系。通過分析熱重曲線，就可以知道被測物質(zhì)在哪個溫度段發(fā)生了什么變化，有無質(zhì)量損失、失重率是多少、分幾步分解、分解的溫度范圍、熱穩(wěn)定性、結(jié)晶水的鑒定等信息，并且可根據(jù)物質(zhì)失去的重量，求出百分比，由此也可推斷出從體系中分離的是什么物質(zhì)。

圖3

4.原創(chuàng)變式訓練

a

( )

A.X、Y、Z、W的單質(zhì)常溫下均為固體

B.Z、W的簡單離子半徑的大小順序為Z>W

C.400℃熱分解將失去18個X2Y

D.1 100℃熱分解后生成固體化合物Z2Y3，且工業(yè)上通過電解熔融的Z2Y3制備單質(zhì)Z

【參考答案】D

【解題思路】

圖5

【分析】本題結(jié)合化合物Al2(SO4)3·18H2O的熱重曲線、沉淀變化圖像和元素周期律進行命題，重點考查學生綜合分析圖像和定量計算的能力。

【變式2】化合物(WY2Z4·X2Z)中的四種元素X、Y、Z、W為前20號元素，且原子序數(shù)依次增加，Y和Z位于同周期的不同主族，W最高價氧化物對應的水化物是檢驗YZ2氣體的常用試劑，該化合物的熱重分析曲線如圖6所示。

圖6

下列敘述正確的是

( )

A.X、Y、Z、W四種元素只能形成一種離子化合物W(XYZ3)2

B.200～400℃階段熱分解將失去1個X2Z

C.600℃熱分解后生成固體化合物WYZ3，且該反應為非氧化還原反應

D.化合物YZ2中的只有Z原子滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構

【參考答案】B

【解題思路】

圖7

【分析】本題通過典型的常見氣體的檢驗為突破口進行推斷，考查C、H和O可以形成多種酸根離子、CO2的結(jié)構問題、熱重曲線定量計算化合物熱分解中各成分的變化及變化過程中反應類型的推理，注重考查的基礎性和綜合性。

5.復習備考建議

(1)夯實基礎，自主構建必備知識導圖

扎實掌握元素周期表、元素周期律和元素化合物的必備知識，教師可引導學生主動建構自己的知識網(wǎng)絡。對于沒有充分思考過的規(guī)則進行死背，只能獲得表面的知識，而表面的知識是很難在記憶中保持的。因此概括整合、歸納簡化是高效學習的關鍵，學生通過主動整合和理解內(nèi)化，把必備知識嵌入自己已有的知識結(jié)構中，以形成更大的必備知識網(wǎng)絡。

(2)創(chuàng)設情境，教研中開展原創(chuàng)試題的命制

集體教研是教師交流研討、相互學習、統(tǒng)一思路的重要活動，通過全組教師積極尋找素材，模仿創(chuàng)新高考考點及考查視角進行有關習題的命制，注重考查的基礎性、綜合性、應用性和創(chuàng)新性在命題中的體現(xiàn)，讓學生在真實素材情境中解決問題，在有限的復習時間內(nèi)提高復習備考的效率，也是積極促進教師專業(yè)發(fā)展的有效途徑之一。

(3)精準施策，提升學生解決真問題的能力

基于“審析答”助力學生快速解決問題?！皩彙本褪且页鲱}干中的顯性條件和隱形條件，挖掘圖表中信息，把文字、圖示轉(zhuǎn)化為具體的化學用語，做醒目標記，以備解答問題時能快速找到信息對應點。“析”就是對信息進行加工和整合，聯(lián)想回顧已有知識與經(jīng)驗，推測知識進行深度分析。進行嘗試、驗證、解答?！按稹笔侵缸鞔饡r要做到：規(guī)范性、準確性和完整性。