作者簡(jiǎn)介：周瑋，教育碩士，中學(xué)高級(jí)教師，江西師范大學(xué)碩士研究生校外實(shí)踐導(dǎo)師。主持江西省基礎(chǔ)教育課題一項(xiàng)，南昌市基礎(chǔ)教育課題兩項(xiàng)，在各級(jí)期刊發(fā)表教育教學(xué)論文十余篇。先后有多篇論文和微課視頻獲省市化學(xué)教學(xué)學(xué)會(huì)一等獎(jiǎng)。近幾年輔導(dǎo)的學(xué)生參加高中化學(xué)競(jìng)賽獲省市一、二等獎(jiǎng)若干名。

物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的常見(jiàn)題型為選擇題和綜合題，考查考生對(duì)結(jié)構(gòu)知識(shí)體系的歸納推理能力、信息遷移能力以及綜合應(yīng)用能力。物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的知識(shí)點(diǎn)包括原子結(jié)構(gòu)（核外電子排布、雜化方式、電負(fù)性等）、分子結(jié)構(gòu)（化學(xué)鍵、電子式、結(jié)構(gòu)式、官能團(tuán)等）、晶體結(jié)構(gòu)（晶體類(lèi)型判斷、物質(zhì)熔沸點(diǎn)高低影響因素、晶體的密度等）。本文通過(guò)對(duì)“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”相關(guān)易錯(cuò)試題的分析，發(fā)掘知識(shí)體系中學(xué)生的易錯(cuò)知識(shí)點(diǎn)，希望可以引導(dǎo)考生克服對(duì)“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”的畏難心理，厘清試題中知識(shí)脈絡(luò)的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)“以錯(cuò)題回歸知識(shí)本源”的目的，從而達(dá)成以易錯(cuò)點(diǎn)形成避錯(cuò)策略的知識(shí)掌握核心目標(biāo)。

易錯(cuò)點(diǎn)1：原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)

原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)在試題中常見(jiàn)的命題角度有：原子核外電子的排布規(guī)律及其表示方法， 原子結(jié)構(gòu)與元素電離能和電負(fù)性的關(guān)系及其應(yīng)用。試題側(cè)重原子核外電子排布式或軌道表示式，未成對(duì)電子數(shù)判斷，電負(fù)性、電離能、原子半徑和元素金屬性與非金屬性比較的考查。在書(shū)寫(xiě)基態(tài)原子電子排布時(shí)，常見(jiàn)的易錯(cuò)點(diǎn)為違反能量最低原理、泡利原理、洪特規(guī)則及特例;還需注意同能級(jí)的軌道半充滿(mǎn)、全充滿(mǎn)或全空狀態(tài)的原子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，如Cr：3d54s1、Mn：3d54s2、Cu：3d104s1、Zn：3d104s2;另外需理解電離能與金屬性及金屬元素價(jià)態(tài)的關(guān)系，電負(fù)性與非金屬性及組成化合物所形成的化學(xué)鍵的關(guān)系。

易錯(cuò)提醒：書(shū)寫(xiě)電子排布式的常見(jiàn)錯(cuò)誤與技巧。

原子結(jié)構(gòu)中共有1s、2s、2p、3s、3p這5個(gè)能級(jí)上填充有電子，故D項(xiàng)正確。

答案：C

例2 下列各項(xiàng)敘述中，正確的是（ ）。

A.鎂原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2時(shí)，原子釋放能量，由基態(tài)轉(zhuǎn)化成激發(fā)態(tài)

B.價(jià)層電子排布式為6s26p3 的元素位于第六周期第ⅢA 族，是s區(qū)元素

C.所有原子任一能層的s電子云輪廓圖都是球形，但球的半徑大小不同

D.24Cr 原子的電子排布式是1s22s22p63s23p63d44s2

解析：鎂原子由基態(tài)轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)時(shí)吸收能量，A 項(xiàng)錯(cuò)誤。價(jià)層電子排布式為6s26p3 的元素位于第六周期第ⅤA 族，是p區(qū)元素，B 項(xiàng)錯(cuò)誤。所有原子任一能層的s電子云輪廓圖都是球形，能層序數(shù)越大，球的半徑就越大，C項(xiàng)正確。原子軌道處于全空、全滿(mǎn)或半充滿(mǎn)狀態(tài)時(shí)，能量最低，故24Cr原子的核外電子排布式應(yīng)是1s22s22p63s23p63d54s1，D項(xiàng)正確。

答案：C

易錯(cuò)點(diǎn)2：分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)在試題中的常見(jiàn)命題角度有：圍繞某物質(zhì)判斷共價(jià)鍵的類(lèi)型和數(shù)目，分子的極性、中心原子的雜化方式、微粒的立體構(gòu)型，氫鍵的形成及對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)影響等。試題側(cè)重考查微粒構(gòu)型、雜化方式、中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)、配位原子判斷與配位數(shù)、化學(xué)鍵類(lèi)型、分子間作用力與氫鍵、分子極性等。對(duì)σ鍵和π鍵的判斷，要掌握好方法;對(duì)雜化軌道的判斷，要理解常見(jiàn)物質(zhì)的雜化方式;通過(guò)三種作用力對(duì)性質(zhì)的影響解釋相關(guān)現(xiàn)象及結(jié)論。注意以下三個(gè)誤區(qū)：不要誤認(rèn)為分子的穩(wěn)定性與分子間作用力和氫鍵有關(guān)，其實(shí)分子的穩(wěn)定性與共價(jià)鍵的強(qiáng)弱有關(guān);不要誤認(rèn)為組成相似的分子，中心原子的雜化類(lèi)型相同，關(guān)鍵是要看其σ鍵和孤電子對(duì)數(shù)是否相同。如BCl3 中B 原子為sp2 雜化，NCl3 中N 原子為sp3 雜化;不要誤認(rèn)為只要含有氫鍵物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)就高，其實(shí)不一定，分子間的氫鍵會(huì)使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)升高，而分子內(nèi)氫鍵一般會(huì)使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)降低。

易錯(cuò)提醒：判斷分子中中心原子的雜化軌道類(lèi)型的方法。

（1）根據(jù)VSEPR 模型、中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)判斷，如（ABm 型）中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，中心原子的雜化軌道類(lèi)型為sp3;價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，中心原子的雜化軌道類(lèi)型為sp2;價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2，中心原子的雜化軌道類(lèi)型為sp。

（2）根據(jù)等電子體原理進(jìn)行判斷，如CO2是直線形分子，SCN- 、N- 3 與CO2 是等電子體，所以分子的空間結(jié)構(gòu)均為直線形，結(jié)構(gòu)式類(lèi)似，中心原子均采用sp雜化。

（3）根據(jù)分子或離子中有無(wú)π鍵及π鍵數(shù)目判斷，沒(méi)有π鍵的為sp3 雜化，如CH4 中的C原子;含1個(gè)π鍵的為sp2 雜化，如甲醛中的C原子以及苯環(huán)中的C 原子;含2個(gè)π鍵的為sp雜化，如二氧化碳分子和乙炔分子中的碳原子。

規(guī)律方法：“四方法”判斷中心原子的雜化類(lèi)型。

（1）根據(jù)雜化軌道的空間結(jié)構(gòu)判斷。

①直線形?sp，② 平面三角形?sp2，③四面體形?sp3。

（2）根據(jù)雜化軌道間的夾角判斷。

①109°28'?sp3，②120°?sp2，③180°?sp。

（3）利用價(jià)層電子對(duì)數(shù)確定三種雜化類(lèi)型（適用于中心粒子）。

2對(duì)?sp雜化，3 對(duì)?sp2 雜化，4 對(duì)?sp3 雜化。

（4）根據(jù)σ鍵數(shù)與孤電子對(duì)數(shù)（適用于結(jié)構(gòu)式已知的粒子）判斷。

①含C有機(jī)化合物：2個(gè)σ?sp，3個(gè)σ?sp2，4個(gè)σ?sp3。

②含N化合物：2個(gè)σ?sp2，3個(gè)σ?sp3。

③含O（S）化合物：2個(gè)σ?sp3。

例3 （1）Cu2+ 處于[Cu（NH3）4]2+ 的中心，若將配離子[Cu（NH3）4]2+ 中的2 個(gè)NH3 換為CN- ，則有2種結(jié)構(gòu)，則Cu2+ 是否為sp3 雜化？_____ （填“是”或“否”），理由為_(kāi)____。

（2）用價(jià)層電子對(duì)互斥理論推斷甲醛中H—C—H 的鍵角_____120 °（填“>”“<”或“=”）。

（3）SO2Cl2 和SO2F2 都屬于AX4E0 型分子，SO 之間以雙鍵結(jié)合，S—Cl、S—F之間以單鍵結(jié)合。請(qǐng)你預(yù)測(cè)SO2Cl2 和SO2F2 分子的立體構(gòu)型為_(kāi)____。SO2Cl2 分子中∠Cl—S—Cl_____SO2F2 分子中∠F—S—F（填“<”“>”或“=”）。

（4）抗壞血酸的分子結(jié)構(gòu)如下所示，該分子中碳原子的雜化軌道類(lèi)型為_(kāi)____。

解析：（1）由于將配離子[Cu（NH3）4]2+中的2個(gè)NH3 換為CN- ，有2種結(jié)構(gòu)，說(shuō)明[Cu（NH3）4]2+ 形成平面正方形結(jié)構(gòu)，Cu2+ 在平面正方形對(duì)角線的交點(diǎn)上。若是Cu2+ 采用sp3 雜化，由于正四面體任何兩個(gè)頂點(diǎn)都處于相鄰位置，那么[Cu（NH3）4]2+ 的空間構(gòu)型為正四面體形，將配離子[Cu（NH3）4]2+ 中的2個(gè)NH3 換為CN- ，則只有1種結(jié)構(gòu)，所以Cu2+ 不是采用sp3 雜化。

（2）甲醛分子中，碳氧之間為雙鍵，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論可知雙鍵與單鍵之間的斥力大于單鍵與單鍵之間的斥力，所以H—C—H 的鍵角小于120°。

（3）當(dāng)中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4時(shí)，VSEPR模型為四面體形，硫原子無(wú)孤電子對(duì)，所以立體構(gòu)型為四面體形。X 原子得電子能力越弱，A—X 形成的共用電子對(duì)之間的斥力越強(qiáng)，F(xiàn) 原子的得電子能力大于氯原子，所以SO2Cl2 分子中∠Cl—S—Cl>SO2F2分子中∠F—S—F。

（4）該分子中亞甲基、次亞甲基上C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)都是4，連接碳碳雙鍵和碳氧雙鍵的C 原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是3，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，該分子中碳原子的軌道雜化類(lèi)型，前者為sp3 雜化，后者為sp2雜化。

答 案：（1）否 若是sp3 雜化，[Cu（NH3）4]2+ 的立體構(gòu)型為正四面體形，將配離子[Cu（NH3）4]2+ 中的2 個(gè)NH3 換為CN- ，則只有1種結(jié)構(gòu)

（2）<

（3）四面體形 >

（4）sp2、sp3

易錯(cuò)點(diǎn)3：晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)在試題中常見(jiàn)的命題角度有晶體的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系、晶體熔沸點(diǎn)高低的比較、配位數(shù)、晶胞模型分析及有關(guān)計(jì)算等考點(diǎn)。試題側(cè)重晶體類(lèi)型判斷、物質(zhì)熔沸點(diǎn)的比較與原因、晶胞中微粒數(shù)的判斷、配位數(shù)、晶胞密度計(jì)算、晶胞參數(shù)、空間利用率計(jì)算的考查。易錯(cuò)點(diǎn)主要是晶胞特點(diǎn)的計(jì)算，如面心立方晶胞與體心立方晶胞的配位數(shù)不同;晶胞參數(shù)給定單位是nm 或pm時(shí)，忽略換算成cm。

易錯(cuò)提醒：（1）判斷某種微粒周?chē)染嗲揖o鄰的微粒數(shù)目時(shí)，要注意運(yùn)用三維想象法。如NaCl晶體中，Na+ 周?chē)腘a+ 數(shù)目（Na+用“○”表示）如圖1所示，每個(gè)面上有4個(gè)，共計(jì)12個(gè)。

（2）?？嫉膸追N晶體主要有干冰、冰、金剛石、SiO2、石墨、CsCl、NaCl、K、Cu等，要熟悉以上代表物的空間結(jié)構(gòu)。當(dāng)題中信息給出與某種晶體空間結(jié)構(gòu)相同時(shí)，可以直接套用某種結(jié)構(gòu)。

規(guī)律方法：晶胞密度計(jì)算的基本過(guò)程。

例4 氮化鈦晶體的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示，該晶胞中N 和N 之間的最近距離為a pm，以晶胞邊長(zhǎng)為單位長(zhǎng)度建立坐標(biāo)系，原子A 的坐標(biāo)參數(shù)為（0，0，0），下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）。

答案：A

例5 芯片作為科技產(chǎn)業(yè)，以及信息化、數(shù)字化的基礎(chǔ)，自誕生以來(lái)，就一直倍受關(guān)注， 也一直蓬勃發(fā)展。芯片制造會(huì)經(jīng)過(guò)六個(gè)最為關(guān)鍵的步驟：沉積、光刻膠涂覆、光刻、刻蝕、離子注入和封裝。

（1）將Mn摻雜到GaAs的晶體中替換部分Ga得到稀磁性半導(dǎo)體材料，晶體結(jié)構(gòu)如圖3（甲）所示。