化学家园

有关“位、构、性”高考命题探析

                                      

湖南城步一中 夏清国 刘昌利

元素的“位置、结构、性质”三者之间的关系历来是高考考试的热点内容，在承袭传统考查内容的基础上，每年高考化学试题对“位、构、性”的命题角度都会呈现出一定新意，现就近两年高考中“位置、结构、性质”试题简析如下。   一、将位置确定与数学讨论相结合   [2006年全国理综卷I 26题]X、Y、Z和W代表原子序数依次增大的四种短周期元素，它们满足以下条件；①元素周期表中，Z与Y相邻，Z与W也相邻；②Y、Z和W三种元素的原子最外层电子数之和为17。请填空：   （1）Y、Z和W三种元素是否位于同一周期（填“是”或“否”）：____，理由是__  ；   （2）Y是_____，Z是_________，W是_______；   （3）X、Y、Z和W可组成一化合物，其原子个数之比为8：2：4：1。写出该化合物的名称及化学式______________。   分析：（1）若Y、Z和W三种元素位于同一周期依次相邻，有如下位置：Y—Z—W，设Y的原子最外层电子数为a，则Z、W的最外层电子数分别是a+1、 a+2，即有a+(a+1) + ( a+2) =17，a不存在整数解，所以Y、Z和W三种元素不能位于同一周期。   （2）Y、Z和W三种元素只能位于不同一周期，可能存在如右位置：   设Y的原子最外层电子数为a，则Z、W的最外层电子数分别是a、a+1、即有a+a+ ( a+1) =17，a不存在整数解，舍去。或Z、W的最外层电子数分别是a+1、a+1，有a+( a+1)+ ( a+1) =17，a =5，即Y为N元素，Z为O元素，W为S 元素，为合理解。   （3）X和N、O、S可组成硫酸(氢)盐或硝酸盐，其原子个数之比为8:2:4:1，讨论知该化合物是硫酸铵，化学式是(NH4)2SO4。   [点评]本题最大的亮点：Y、Z和W可能存在三种位置，即可能存在三个数学方程，进行数学讨论得到合理的整数解，从而确定Y、Z和W的位置关系。另外，在确定物质(NH4)2SO4时也要求学生进行讨论，发散思维。   二、将原子结构与晶体结构相结合   [2007年广东化学29题] C、Si、Ge、Sn是同族元素，该族元素单质及其化合物在材料、医药等方面有重要应用。请回答下列问题：   （1）Ge的原子核外电子排布式为                             （2）C、Si、Sn三种元素的单质中，能够形成金属晶体的是                 （3）按要求指出下列氧化物的空间构型、成键方式或性质   ①CO2分子的空间构型及碳氧之间的成键方式                            ；   ②SiO2晶体的空间构型及硅氧之间的成键方式                            ；   ③已知SnO2是离子晶体，写出其主要物理性质             （写出2条即可）   CO可以和很多金属形成配合物，如Ni(CO)4，Ni与CO之间的键型为            （4）碳氧键的红外伸缩振动频率与键的强度成正比，已知Ni(CO)4中碳氧键的伸缩振动频率为2060 cm-1，CO分子中碳氧键的伸缩振动频率为2143 cm-1，则Ni(CO)4中碳氧键的强度比CO分子中碳氧键的强度     （填字母） A  强    B  弱    C  相等    D  无法判断   分析：/p> （1）Ge为第四周期Ⅳ族元素，原子的核外电子排布式1S22S22P63S23P63d104S24P2   （2）C、Si、Sn三种元素单质中，能够形成金属晶体的应是金属元素锡Sn。   （3）①CO2为直线型分子，碳氧之间靠共价键连接，共价双键。   ②Si-O通过共价键形成正四面体结构，四面体之间通过共价键形成空间网状结构。硅氧之间的成键方法为共价键。   ③SnO2是离子晶体，离子晶体熔融时能导电、并具有较高的熔点。   （3）Ni(CO)4碳氧键之间的键型为配位键。从碳氧键的伸缩振动频率比较可知，Ni(CO)4中碳氧键的强度比CO分子中的碳氧键的强度弱，选B。   [点评]该题从原子结构到分子结构、化学键、晶体结构，考查了选修教材“物质结构与性质”之中的核心知识内容。选取的物质具有典型性和代表性。题目难易适度，考查内容比较全面。   三、将元素确定与特殊性质相结合   [2006年重庆理综卷29题] X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素，且互不同族；其中只有两种为金属；X原子的最外层子数与次外层电子数相等；X与W、Y与Z这两对原子的最外层电子数之和均为9。单质Y和W都可与浓的NaOH溶液反应。请回答下列问题：   （1）Y、Z、W的原子半径由小到大的顺序是                         。   （2）ZW2的电子式是       ，它在常温下呈液态，形成晶体时，属于      晶体。   （3）工业生产单质Y的原理是                          （用化学方程式表示）。   （4）X与Y化学性质相似，则X与浓的NaOH溶液反应的化学方程式是          。   （5）0.1 mol的单质W与50 mL 1.5 mol/L的FeBr2溶液反应，则被氧化的Fe2+和Br-的物质的量之比是            。   分析：X是短周期元素，次外层电子数只能是2或8，最外层子数只能是2，次外层电子数与最外层电子数相等的为铍元素，X与W的最外层电子数之和均为9，则w最外层电子数为７，为VIIA族(F或Cl)元素。Y与Z中有一种为金属和一种非金属单质，根据问题（4）X与Y化学性质相似，且单质Y可与浓的NaOH溶液反应，所以Y为Al。故Z元素的最外层电子数为6且原子序数大于13，则Z是S。即X为Be，Y为Al，Z是S，W为Cl(W的原子序数大于16)。   （1）电子层数相同的原子序数越大，原子半径越小。Cl＜S＜Al （2）ZW2 形成的物质是SCl2,根据8电子稳定结构理论知其电子式   。 （3）工业生产单质铝的原理是电解氧化铝：2Al2O3　4Al＋3O2↑   四、将元素确定与特殊结构相结合   [2007年海南化学25题]A、B、C、D、E代表5种元素。请填空：   （1）A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为______；   （2）B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为_____，C的元素符号为______；   （3）D元素的正三价离子的3d亚层为半充满，D的元素符号为_____，其基态原子的电子排布式为_______。   （4）E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，E的元素符号为_______，其基态原子的电子排布式为________。   分析：（1）A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，该元素最外层还有2个2S电子，因此A元素应为氮N。   （2）B元素负一价离子与氩电子层结构相同B元素为氯Cl，C元素正一价离子与氩电子层结构相同，C元素为钾K。   （3）D元素的正三价离子的3d亚层为丰充满则D原子就应为3d64S2即26号元素铁Fe，铁基态原子的电子排布式为 1S22S22P63S23P63d64S2。   （4）E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有1个未成对电子，则E原子就应为3d104S1即29号铜元素Cu，铜基态原子的电子排布式为1S22S22P63S23P63d104S1。   [点评]对于主族元素的原子结构要以零族元素为中心找出与它们电子层结构相同的离子。如与10号元素氖电子层结构相同的阴离子有F-、O2-、N3-，阳离子有Na+、Mg2+、Al3+等。与18号元素氩电子层结构相同的阴离子有Cl-、S2-、P3-，阳离子有K+、Ca2+等。   对于过渡元素的电子层结构要抓住重点抓典型。铁和铜就是应重点掌握的典型结构。该题的考查突出，难度适宜。   五、将物质确定与实验装置相结合   [2006年北京理综卷26题]  X、Y、Z、W四种化合物均由短周期元素组成，其中X含有四种元素，X、Y、Z的焰色反应均为黄色，W为无色无味气体。这四种化合物具有下列转化关系（部分反应物、产物及反应条件已略去）。   （1）W的电子式是              （2）X与Y在溶液中反应的离子方程式是               （3）X含有的四种元素之间（二种、三种或四种）可组成多种化合物，选用其中某些化合物，利用下图装置（夹持固定装置已略去）进行实验，装置III中生成白色沉淀，装置V中可收集到一种无色气体。                      ①装置I中反应的化学方程式是                 装置II中物质的化学式    是       。   ②用X含有的四种元素中的两种组成的某化合物，在催化剂存在下制备并收集纯净干燥的位置V中气体，该化合物的化学式是            ，所需仪器装置是           （从上图选择必要装置，填写编号）。   （4）向Z溶液中通入氯气，可制得某种生产和生活中常用得漂白、消毒的物质，同时有X生成，该反应的化学方程式是                。   分析：X、Y、Z、W四种化合物均由短周期元素组成，其中X含有四种元素，X、Y、Z的焰色反应均为黄色，W为无色无味气体。焰色反应均为黄色必定要从钠的化合物中去找。Na2CO3、NaHCO3、Na2O2等为首选。再从四种化合物的转化关系，根据X→Z是加热反应，可知X应为NaHCO3含四种元素，受热分解为Na2CO3，X也能与NaOH反应转化为正盐，故Y为NaOH，Z为Na2CO3，W气体就为CO2。前二问答案如下 （1）W的电子式是   （2）NaHCO3与NaOH反应的离子方程式为HCO3-+OH-= CO32-+H2O   （3）Na、H、C、O中的元素组成的化合物很多，可能为NaH、Na2O 、Na2O2、CO、CO2、H2O、H2O2、NaHCO3等，它们是实验装置中可能涉及到的物质。装置Ⅰ中只要加入碳酸盐与稀硫酸反应就会有水和CO2生成，Ⅱ中必须用过氧化物Ⅴ中才会有无色气体生成，过氧化物首选Na2O2。有CO2气体进入Ⅲ中就会有白色沉淀生成。   ①Na2CO3+H2SO4(稀)= Na2SO4+H2O+CO2↑或2 NaHCO3+ H2SO4(稀)= Na2SO4+2H2O+2CO2↑   ②用X含四种元素中的两种组成的化合物，在催化剂作用下制备并收集纯净干燥的装置Ⅴ中的气体，该化合物是H2O2，所需要的仪器是Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ。   (4)向乙溶液中通入氯气，可制得某种生产和生活中常用的漂白、消毒物质，同时有X生成。Cl2用用于漂白、消毒，其作用原理是Cl2与H2O反应生成的HClO具有强氧化性。Na2CO3水溶液显碱性，与Cl2反应必生成应的钠盐NaClO和NaCl而题目中又明确给出生成物有NaHCO3，Cl2与Na2CO3反应生成“漂白、消毒的物质（是NaClO）”和X（NaHCO3），这样就可以写出相应的化学方程式是：   2Na2CO3+Cl2+H2O=NaClO+NaCl+2NaHCO3   [点评]该题的优点是巧妙地考查了几种钠的化合物的核心知识和氯及化合物的重要性质及用途。同时考查了制气、洗气、干燥、集气的典型装置。还能考查出学生的分析推导判断能力，是区分度好的综合推导判断题。   解综合推导判断题时一定要往最重要的核心知识内容去想，最重要的钠的化合物是Na2CO3、NaHCO3、Na2O2，正盐与酸式盐的相互转化；Na2O2与H2O、与CO2的反应。Cl2最重要的化学性质是与H2O、与碱的反应。本题的难点是第（3）问，另外解综合推导判断题要善于找出突破口，该题的突破口是焰色反应为黄色，X含有四种元素，实验装置V的特点——“向上排空气收集气体法”，暗示该气体的密度比空气重，容易想到是O2（因为H2的密度比空气轻，CO2已被III中的饱和Ba(OH)2吸收），再推出II中物质是过氧化钠。   六、将物质确定与框图推断相结合  [2006四川理综卷27题]  A、B、C、D是按原子序数由小到大排列的第二、三周期的元素的单质。B、E均为组成空气的成分。F的焰色反应呈黄色。在G中，非金属元素和金属元素的原子个数比为1:2。在一定条件下，各物质之间的相互转化关系如右（图中部分产物未列出），请填写下列空白：     （1）A是            ，C是               。   （2）H与盐酸反应生成E的化学方程式是                                 。   （3）E与F反应的化学方程式是                                         。   （4）F与G的水溶液反应生成I和D离子方程式是                         。   分析：单质B和C反应生成焰色反应呈黄色的F，说明B是氧气（B为组成空气的成分），C是金属钠。“F与E反应生成H和B（O2）”，所以F应是Na2O2。E为组成空气的成分，所以推测E是CO2，则A是单质C，H是Na2CO3。“G中，非金属元素D和钠的原子个数比为1:2”，其通式为Na2D，且D的原子序数大于11，则D是单质S，G是Na2S。各空答案如下： （1）A：碳（或C）  C：钠（或Na）， （2）Na2CO3+2HCl==2NaCl+CO2↑+H2O （3）2CO2+2Na2O22Na2CO3+O2     （4）Na2O2+S2-+2H2O==4OH-+S↓+2Na+   [点评] 本题的题眼①是F的物理特性（焰色反应呈黄色）②是“F与E反应生成单质B”的反应特性③是“B、E均为组成空气的成分”的特别属性，这些条件与框图推断相结合，对学生摄取信息的能力要求很高。   七、将物质确定与物质转化相结合   [2007北京理综卷26题]短周期元素的单质X、Y、Z在通常状况下均为气态，并有下列转化关系（反应条件略去）：     已知：a．常见双原子单质分子中，X分子含共价键最多。 b．甲分子中含10个电子，乙分子含有18个电子。   （1）X的电子式是                                   。   （2）实验室可用下图所示装置（缺少收集装置，夹持固定装置略去）制备并收集甲。     ①在图中方框内绘出用烧瓶收集甲的仪器装置简图。   ②试管中的试剂是（填写化学式）                          。   ③烧杯中溶液由无色变为红色，其原因是（用电离方程式表示）                                                           。   （3）磷在Z中燃烧可生成两种产物，其中一种产物丁分子中各原子最外层不全是8电子结构，丁的化学式是                          。   （4）n mol丁与n mol丙在一定条件下反应，生成4n mol乙和另一化合物，该化合物蒸气的密度是相同状况下氢气的174倍，其化学式是                          。   分析：常见双原子单质分子中，X分子含共价键最多。可以确定X是N2，单质X与单质Y形成的化合物甲属于10电子分子，则为NH3，即可得Y为H2。乙分子含有18个电子，含有18个电子的氢化物有HCl、H2S、PH3、SiH4，又知单质X、Y、Z在通常状况下均为气态，所以单质Z为Cl2。此实验装置是制取并收集NH3的装置，而NH3的收集需要用向下排空气法，极易溶于水，水溶液呈碱性，需考虑防倒吸装置。   (1)                 (2) ①   ②NH4Cl、Ca(OH)2   ③NH3·H2ONH4++OH-     (3) 磷在氯气中燃烧生成产物有两种，PCl3、PCl5，可由中心元素的化合价数值与该元素的主族序数之和是否等于8确定是否符合分子中各原子最外层全是8电子结构，所以为PCl5。   (4) n mol丁与n mol丙在一定条件下反应，生成4n mol乙和另一化合物，可写出PCl5+NH4Cl=4HCl+X，由原子守恒知，X的最简式为PNCl2，又知该化合物蒸气的密度是相同状况下氢气的174倍，即相对分子质量为348，所以可得化学式为P3N3Cl6。   [点评]本试题中开始是通过物质结构元素周期表的知识的无机化合物的推导，中间穿插了气体的制取和收集方法，最后是涉及有关化学式的推导和计算。把物质结构元素周期表的知识、实验部分的内容、元素化合物的知识、有关化学式的推导和计算进行了比较充分的揉合。   上述试题充分体现了化学高考在考查“位—构—性”部分内容的新意：问题设计的角度扩大了，知识块间的综合性增强了，但能力考查多为“了解、应用”层次，难度不大。回归课本主干知识，掌握分析问题的“四大能力” ，注重知识间的综合联系和应用，这是高考试题给予我们今后组织化学教学的启示。 （4）Be＋2NaOH＝Na2BeO2＋H2↑   （5）0.1 mol Cl2与50 mL 1.5 mol/L的FeBr2反应，根据氧化还原规律，Cl2先氧化还原性强的Fe2+ ，再氧化Br-，根据得失电子守恒规律有: 0.1×2=n(Fe2+)×1＋n(Br-)×1=0.05×1.5＋n(Br-) ×1，解之得n(Fe2+):n(Br-)=3:5   [点评]本题的突破口是物质的特殊性质：根据“对角线规则”，通过X为Be确定Y为Al元素，另外根据问题（5）知W物质具有强氧化性且位于VIIA族（原子序数大于13）：能氧化Fe2+ 和Br-，故W应是Cl2。

【作者: 长空星雨】【访问统计:】【2008年02月5日 星期二 15:41】【注册】【打印】