第一篇：專題三：認(rèn)識(shí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同尺度層次——現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的思路與方法
物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
專題三：認(rèn)識(shí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同尺度層次 ——現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的思路與方法主持人：
北京師范大學(xué)化學(xué)教育研究所博士講師魏銳 嘉賓：
教育部高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)研制組組長(zhǎng)北京師范大學(xué)化學(xué)教育研究所所長(zhǎng)王磊教授
北京師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院李奇教授 山東省諸城實(shí)驗(yàn)中學(xué)教師張福濤老師 北京第四中學(xué)高潔老師
1、回顧前部分討論
主持人：在前面的討論中，我們基本上是從原子層面和分子層面來(lái)對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行討論，那么從這個(gè)專題，我們將進(jìn)入一個(gè)新的層次，他是超越了原子和分子層次的，是原子間作用力和晶體結(jié)構(gòu)。那么這個(gè)層次呢？他是原子和分子之外的層次，通過(guò)這兩個(gè)層次的認(rèn)識(shí)，可以幫助學(xué)生建立認(rèn)識(shí)原子和分子的新的視角和角度，那么在討論這個(gè)案例之前，我們先來(lái)看一個(gè)教學(xué)片斷。
2、林紅梅老師范德華力教學(xué)片斷
教師提問(wèn)：前面我們學(xué)會(huì)了微粒間強(qiáng)烈的相互作用是什么??？ 學(xué)生回答：化學(xué)鍵
教師提問(wèn)：化學(xué)鍵是原子或者離子之間的強(qiáng)相互作用，那么分子之間是否也有強(qiáng)烈的相互作用呢。我們先來(lái)閱讀一則材料，壁虎的飛檐走壁之謎。
教師提問(wèn)：讀完這個(gè)材料，那么同學(xué)們對(duì)微粒之間的作用有了哪些新的認(rèn)識(shí)呢？它也是一種電性作用，那么這個(gè)分子間作用力與前面所學(xué)的化學(xué)鍵有什么區(qū)別呢？它的存在對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)又會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響呢？我們先來(lái)分析兩個(gè)熟悉的事實(shí)，水分解和水的三態(tài)轉(zhuǎn)換。
教師提問(wèn)：第一個(gè)問(wèn)題通過(guò)圖中，水分子之間是否存在作用力呢，證據(jù)是什么？ 學(xué)生回答：水分子之間存在作用力，因?yàn)樗優(yōu)闅鈶B(tài)，需要能量。
教師解釋：看這里，這部分能量，來(lái)克服了水分子之間的作用力，而這部分力叫做范德華力。是由范德華首先提出了分子之間普遍存在著作用力，我們就把分子之間普遍存在的作用力稱為范德華力。
主持人：我們剛才一起來(lái)觀摩了這個(gè)教學(xué)片斷，那么我們先請(qǐng)張老師和王老師來(lái)對(duì)這個(gè)片斷進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，那么在這個(gè)片斷設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中主要想體現(xiàn)的一些思路和思想是什么。
張福濤：林老師在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要是首先關(guān)注了學(xué)生的已有基礎(chǔ)，學(xué)生在必修二和本模塊第二章的學(xué)習(xí)中已經(jīng)從微觀上知道了分子內(nèi)原子間存在著強(qiáng)烈的相互作用，那就是化學(xué)鍵，但是對(duì)分子間的相對(duì)作用，范德華力呢，仍是一無(wú)所知，但是從微觀上講，學(xué)生又是已經(jīng)了解了相關(guān)的一些現(xiàn)象。比如常溫下水是液態(tài)的，水有三態(tài)變化等。正是基于這樣的基礎(chǔ)，林老師首先通過(guò)學(xué)生非常感興趣的，現(xiàn)代科學(xué)材料，壁虎飛檐走壁之謎，將抽象的分子間作用力展示出來(lái)，讓學(xué)生感受到它的客觀存在，知道有范德華力，激發(fā)他們探究的欲望。再通過(guò)水的電解、水的三態(tài)變化這兩個(gè)學(xué)生已經(jīng)知道的變化，以及轉(zhuǎn)換的條件，展示出了化學(xué)鍵與范德華力的區(qū)別，使抽象的問(wèn)題形象化，讓學(xué)生知道了什么是范德華力。王磊：給我印象很深刻的，老師的引入，提出分子間作用力還是很有層次性的，她是先讓學(xué)生感知到分子間作用力的存在，而且是用非常趣味的生活的真實(shí)情景，壁虎事件，這是非常吸引孩子的，也就是讓學(xué)生好奇了，然后再用一種典型的事件模型，水的電解、三態(tài)變化。我們說(shuō)這可以是一個(gè)典型的化學(xué)事件來(lái)探討、刺激學(xué)生形成一種分子間作用力的假設(shè)，他要和他已經(jīng)知道的微粒間作用力---化學(xué)鍵進(jìn)行比較，感受到它與化學(xué)鍵的區(qū)別，這樣一個(gè)雙層次的處理會(huì)給學(xué)生留下很深刻的印象。有利于學(xué)生的轉(zhuǎn)變。因?yàn)橐郧皩W(xué)生是對(duì)此不意識(shí)的，這就是一個(gè)硬轉(zhuǎn)變，所以他要用一個(gè)深刻的兩重事件去刺激你，然后讓你留下很深刻的印象，然后再進(jìn)行微觀探討，這也是很成功的。
3、如何認(rèn)識(shí)分子間作用力
魏銳：那么李老師，您能不能給我們介紹一下分子間作用力在我們現(xiàn)代前沿的科學(xué)研究中有什么意義。我們?cè)撊绾握J(rèn)識(shí)分子間作用力呢。李奇：首先分子間作用力的本質(zhì)是除了離子鍵、共價(jià)鍵和金屬鍵以外，基團(tuán)間和分子間相互作用的總稱，包括了很多方面。比如：荷電基團(tuán)間的相互作用。實(shí)際上呢，比如：羧基和氨之間的作用，本質(zhì)和離子鍵相當(dāng)，又稱為鹽鍵。另外一類是誘導(dǎo)偶極子和高級(jí)電極距間的相互作用，正比與r-6，稱為范德華作用。另外就是氫鍵，疏水基團(tuán)相互作用和?…?堆疊作用。?…?堆疊作用指的是兩個(gè)或多個(gè)平面型的芳香環(huán)平行地堆疊在一起產(chǎn)生的能量效應(yīng)，比如石墨層型分子的堆疊，層間距離為335pm。還有一種就是非鍵電子推斥作用。這是一種近程分子作用，當(dāng)分子靠得很近的時(shí)候，那些非鍵電子間有一個(gè)推斥作用，其中最主要的是三個(gè)：取向力、誘導(dǎo)力、色散力，加上氫鍵。這樣四種，前三種合稱范德華作用，其中色散力比較強(qiáng)一些，這三個(gè)力都正比與r-6，永久偶極矩和永久偶極矩之間產(chǎn)生的是靜電力。當(dāng)一個(gè)極性分子和一個(gè)非極性分子靠近的時(shí)候會(huì)使原來(lái)的非極性分子產(chǎn)生一個(gè)誘導(dǎo)偶極矩，它就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)誘導(dǎo)力。在瞬時(shí)偶極矩與瞬時(shí)偶極矩之間的作用力叫色散力（公式都如圖）。把這三項(xiàng)合稱為范德華作用，前兩項(xiàng)都是要有極性作用力參與的情況下才會(huì)存在，而色散力是普遍存在的。我們可以發(fā)現(xiàn)色散力的大小也是較大的，所以色散力是普遍存在的。這是叫做范德華力。那么氫鍵，大家都已經(jīng)很熟悉的，氫原子H 與電負(fù)性較大的原子X形成共價(jià)鍵時(shí),有剩余作用力可與另一個(gè)電負(fù)性較大的原子Y形成氫鍵。這樣氫鍵和范德華力相比，相同點(diǎn)是都是偶極-偶極作用，不同點(diǎn)是氫鍵具有方向性和飽和性。這個(gè)是水分子和蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)中存在的氫鍵以及DNA二級(jí)雙螺旋結(jié)構(gòu)中存在的氫鍵。下面我們?cè)倏匆幌路肿娱g相互作用在目前研究中的作用，實(shí)際上超分子化學(xué)從上世紀(jì)80年代開始逐漸引起科學(xué)家們的重視，所謂超分子是兩種或兩種以上分子以非共價(jià)鍵的分子間作用力結(jié)合在一起，形成復(fù)雜的、有組織的締合體，并能保持確定的完整性，即具有特定的相行為和比較明確的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀特征。這樣看它完全是分子間作用力形成的超分子，所以它和我們常規(guī)的化學(xué)來(lái)比較，常規(guī)的分子化學(xué)研究原子結(jié)構(gòu)或研究進(jìn)一步的分子形成超分子體系，所以我們可以把超分子化學(xué)叫做分子層次以上的化學(xué)，這個(gè)分子層次以上的化學(xué)的研究已經(jīng)是分子間作用力為主的，并已經(jīng)是生物學(xué)和材料學(xué)方面很重視的研究方向。這個(gè)是國(guó)內(nèi)的沈家驄院士以前對(duì)超分子化學(xué)所做的一篇綜述。實(shí)際上從分子化學(xué)到超分子化學(xué)是一個(gè)研究對(duì)象的改變。超分子化學(xué)研究對(duì)象是落在分子間非共價(jià)鍵的相互作用，將分子結(jié)合和組織在一起，形成比分子本身復(fù)雜得多的化學(xué)物種。主持人：好，謝謝李老師，剛才李老師從一位科學(xué)家的視角給我們闡釋了分子間作用力的模型，它的本質(zhì)是什么，那這就給我們的老師帶來(lái)一個(gè)挑戰(zhàn)。我們?cè)鯓影芽茖W(xué)家的視角，科學(xué)家建立的模型，并且用一個(gè)形象化的手段呈現(xiàn)給學(xué)生，以及我們?cè)鯓尤ンw會(huì)科學(xué)建模的過(guò)程并引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)他自己的思維去建立模型呢那么我們下面看一個(gè)教學(xué)片斷。
3、分子間作用力教學(xué)片斷
教師：那么通過(guò)剛才這個(gè)數(shù)據(jù)分子，我們可以用來(lái)解釋這個(gè)問(wèn)題，就是化學(xué)鍵與分子間作用力的大小是怎么樣的。我們知道，分子一般我們認(rèn)為它是中性的，那么這樣中性的分子為什么會(huì)有分子間作用力的存在。下面請(qǐng)大家交流一下。好，請(qǐng)同學(xué)們暫停，我找一位同學(xué)來(lái)說(shuō)一下討論的結(jié)果。
學(xué)生：我們討論有幾種結(jié)果，我們覺得是萬(wàn)有引力，因?yàn)槿魏蝺煞N物體之間都有萬(wàn)有引力，但是這個(gè)比較小，然后我們又想是不是庫(kù)侖力，就是因?yàn)樗麄兌紟щ姾桑@樣是不是可能一點(diǎn)。但是它也不是所有帶電的這些原子才有吸引力。所以這個(gè)也不一定對(duì)。
教師：很好，他們提出了兩種假設(shè)，一種是萬(wàn)有引力，因?yàn)檫@兩個(gè)微粒都很小，所以這個(gè)力很小，他們就自己否定了。然后又認(rèn)為是庫(kù)侖力，但是并不是所有微粒都帶電，也自己產(chǎn)生了疑問(wèn)。那其他同學(xué)有沒有看法。、學(xué)生：我也覺得感覺看其它極性分子，有一個(gè)電子的偏向?qū)е滤承┎糠诛@正電，某些部分顯負(fù)電。但是對(duì)于比如：氧氣、氮?dú)狻Ｈ绻麅H僅是電極的偏向，他應(yīng)該是顯中性，但是如果由于電子的運(yùn)動(dòng)，因?yàn)殡娮影凑赵雍耸窃跓o(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。那么按照這個(gè)理論，它在某個(gè)時(shí)刻會(huì)一個(gè)帶正電，一個(gè)帶負(fù)電。但是再想一下就感覺，它的空間結(jié)構(gòu)比較雜亂無(wú)章，電子在里邊做的還是內(nèi)部的一種運(yùn)動(dòng)。那么這種情況下，是不是相交產(chǎn)生的范德華力也就非常非常小。感覺比題目中的范德華力還要小。
教師：好的，請(qǐng)坐，他不光分析了原因，里邊還提到了好幾點(diǎn)。首先是極性分子和中心不重合，所以會(huì)產(chǎn)生靜電作用力。然后他還提出來(lái)一點(diǎn)疑問(wèn)，那就是對(duì)于非極性分子是否還存在這種靜電作用。還有就是這些復(fù)雜的分子，電子在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候會(huì)存在相互抵消的問(wèn)題，是不是能達(dá)到這個(gè)數(shù)值。那么首先我們要來(lái)解決的是這個(gè)極性分子的問(wèn)題。那么我們先來(lái)看看這個(gè)極性分子的電荷。那么這是我提供的極性分子，咱們可以看到不管在固體還是液體狀態(tài)下他都按照偶極矩有所排列，那么這個(gè)時(shí)候，因?yàn)檎?fù)電荷中心的不重合，那么相互的正電荷一端和負(fù)電荷一端是不是會(huì)存在靜電作用力。相剛才同學(xué)們推測(cè)的類似的庫(kù)倫力，這對(duì)極性分子比較好解釋，但是同學(xué)們又指出另一個(gè)問(wèn)題---非極性分子，非極性分子我們知道就是指正負(fù)電荷中心是重合的，比如：氦。它雖然本身非極性，但是如果有其它極性分子靠近它時(shí)，他會(huì)誘導(dǎo)其它非極性分子中心出現(xiàn)不重合的情況，所以在極性中心的誘導(dǎo)下它也能產(chǎn)生極性作用力，叫做誘導(dǎo)力。像剛才提到的極性分子作用力叫做取向力，那么這個(gè)問(wèn)題應(yīng)該可以幫我們對(duì)于非極性分子有一個(gè)初步解釋。那如果非極性分子，沒有極性分子靠近它的時(shí)候，是不是正負(fù)電荷中心就時(shí)刻都一定重合呢。那拿氫分子為例，電子是時(shí)刻都在告訴運(yùn)轉(zhuǎn)的，而原子核是不是也是在運(yùn)動(dòng)啊，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的某個(gè)瞬間就可能出現(xiàn)正負(fù)電荷中心不重合的情況，這個(gè)時(shí)候也存在偶極矩，因此它也可以和其它分子之間存在作用力，這種力叫做色散力。那么三種作用力，誘導(dǎo)力、取向力、色散力都有可能在分子間存在著，根據(jù)資料一般來(lái)說(shuō)，分子內(nèi)電子書越多，分子的變形性越大，色散力也就越大。還有對(duì)于這三種作用力并不是平均存在于分子間的，對(duì)于大多數(shù)分子來(lái)說(shuō)色散力是分子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中正負(fù)電荷的不重合產(chǎn)生的。是主要的，只有對(duì)那種極性、偶極矩非常大的分子，比如水和HF來(lái)說(shuō)，取向力才是主要的，誘導(dǎo)力較小。
主持人：在剛才這個(gè)案例中，高潔老師帶著孩子們來(lái)建立分子間作用力的模型。正好高潔老師也在現(xiàn)場(chǎng)，您能否跟我們的各位老師介紹一下，您在構(gòu)建這個(gè)活動(dòng)時(shí)是怎么想的，學(xué)生在構(gòu)建這個(gè)模型過(guò)程中您是怎么引導(dǎo)的。
高潔：在本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)中在提出分子間作用力之后，學(xué)生主要關(guān)注的是三個(gè)問(wèn)題，一個(gè)是什么是分子間作用力，另外一個(gè)是分子間作用力產(chǎn)生的原因是什么，另外一個(gè)是分子間作用力會(huì)影響什么。那我們?cè)谕ㄟ^(guò)數(shù)據(jù)比對(duì)、化學(xué)鍵鍵能和分子間數(shù)據(jù)之后學(xué)生能夠得出直觀的印象，就是分子間作用力比化學(xué)鍵能要小得多。然后他們把主要的精力關(guān)注在范德華力產(chǎn)生的這個(gè)原因是什么。范德華力產(chǎn)生的原因不僅學(xué)生非常關(guān)注。而且它也是認(rèn)識(shí)范德華力本質(zhì)的關(guān)鍵，更為后邊氫鍵模型的建立做鋪墊。因此，在這個(gè)問(wèn)題上我采取讓學(xué)生分組交流、分組討論的方式來(lái)理解。分組交流與討論是我校學(xué)生非常喜歡的一種課堂方式。在這個(gè)過(guò)程中有利于學(xué)生相互啟發(fā)，得出結(jié)論。還有在影響范德華力的因素上，我在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)有兩種想法，第一種設(shè)計(jì)是由范德華力越大，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)越高，這是得出的一個(gè)結(jié)論。然后第二個(gè)我想提供數(shù)據(jù)，讓學(xué)生看到分子相對(duì)質(zhì)量越大，熔沸點(diǎn)越高，由以上兩個(gè)結(jié)論得出相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔沸點(diǎn)越高。但是在后來(lái)思考過(guò)程中，我感覺這種解釋方式在解釋過(guò)程中有卡殼的感覺，總是隔著一層窗戶紙，沒有完全讓學(xué)生真正體會(huì)到范德華力是什么因素的影響，因此在后面的過(guò)程中，我把這個(gè)問(wèn)題交給學(xué)生，讓學(xué)生來(lái)討論交流影響范德華力的因素到底有哪些？但在把這個(gè)問(wèn)題交給學(xué)生之前，分析這個(gè)問(wèn)題有哪些原因之后我對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了鋪墊，一個(gè)鋪墊是給學(xué)生提供知識(shí)，對(duì)大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)，色散力是主要的，只有偶極矩很大的分子，取向力才是主要的，誘導(dǎo)力一般比較小，然后提供另外一個(gè)支持。一般分子內(nèi)電子數(shù)越多，分子變形性越大，色散力越大。因此，到這兒，學(xué)生再討論影響范德華力因素的時(shí)候，很多學(xué)生能把我提供的知識(shí)遷移到影響范德華力的因素的分析中來(lái)，所以學(xué)生們?cè)谟懻摻涣鬟^(guò)程中有一種感性的認(rèn)識(shí)，仿佛分子體系越大，它變形的可能性越大，那么范德華力也越大。還有學(xué)生也體會(huì)到組成分子的原子數(shù)越多，分子量也就越大，它的范德華力也越大，能對(duì)這個(gè)問(wèn)題有一個(gè)接近這種知識(shí)本源性的認(rèn)識(shí)。在這兩個(gè)問(wèn)題的處理過(guò)程中，我自己的體會(huì)是在日常教學(xué)中引發(fā)學(xué)生的思考，讓他的思考成為一種習(xí)慣，這對(duì)學(xué)生來(lái)講是非常重要的，如何讓學(xué)生的思考成為一種習(xí)慣，我覺得在教師得引導(dǎo)上需要注意鼓勵(lì)學(xué)生善于思考、樂于思考。那如何鼓勵(lì)學(xué)生，我自己有兩個(gè)體會(huì)，一個(gè)是營(yíng)造交流思考的氛圍，不光是在日常教學(xué)中。包括在老師和同學(xué)的交流過(guò)程中，你也可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)一些問(wèn)題進(jìn)行深入的思考。另外一個(gè)方法就是激勵(lì)性的評(píng)價(jià)，對(duì)學(xué)生上課回答問(wèn)題也好，還是平時(shí)和你交流問(wèn)題，你要善于抓住積極肯定學(xué)生回答中的合理因素，那么通過(guò)引導(dǎo)，學(xué)生就會(huì)逐漸養(yǎng)成積極思考的習(xí)慣。那么在這節(jié)課處理這兩個(gè)問(wèn)題的過(guò)程中讓我進(jìn)一步體會(huì)到引導(dǎo)學(xué)生思考，讓學(xué)生積極自主的學(xué)習(xí)，這是非常重要的。教學(xué)生學(xué)會(huì)，更要教學(xué)生怎么學(xué)，教學(xué)生提出一個(gè)問(wèn)題比讓學(xué)生去解釋一個(gè)問(wèn)題更重要。這是我對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題的體會(huì)和反思。王磊：高老師這個(gè)處理呢，比常規(guī)教學(xué)的處理更能刺激學(xué)生的思維，而我想這也是我們這個(gè)主題特別希望培養(yǎng)學(xué)生的假設(shè)創(chuàng)造性的思考，他要有一個(gè)自己的自主想象空間，基于已有的知識(shí)對(duì)于事實(shí)現(xiàn)象的本質(zhì)原因的一種理論假設(shè)的過(guò)程。同時(shí)他要對(duì)這種創(chuàng)造性的假設(shè)進(jìn)行一種論證。所以這個(gè)時(shí)候同學(xué)之間的相互質(zhì)疑，論證和反論證的過(guò)程，同時(shí)還有老師要及時(shí)對(duì)于給他的證據(jù)的這種提供，檢驗(yàn)它假設(shè)是否合理，并及時(shí)修正他的假設(shè)，這樣逼近相對(duì)可能更合理的假設(shè)，我覺得這樣的一種思維和能力可能是這個(gè)模塊中特別需要的。
4、如何認(rèn)識(shí)氫鍵
主持人：那么接下來(lái)呢，將要涉及到在我們分子間作用力當(dāng)中還有一個(gè)非常重要的概念。它就是氫鍵，下面請(qǐng)李老師給我們介紹一下，如何認(rèn)識(shí)氫鍵的本質(zhì)。李奇：氫鍵的本質(zhì)，我們簡(jiǎn)單的介紹了一下，就是H與電負(fù)性較大的原子X形成共價(jià)鍵時(shí)，由于?鍵中電子云極大的趨向于高電負(fù)性的X，帶正電的H原子核屏蔽明顯減小，強(qiáng)烈地被另一個(gè)高電負(fù)性的Y吸引。因?yàn)闅滏I的本質(zhì)實(shí)際上是一種非靜電的掩蔽作用，就有了方向性和飽和性，有了方向性和飽和性它就在什么樣的方向上生成的氫鍵較強(qiáng)。當(dāng)對(duì)稱性的氫鍵和直線性的氫鍵，那它的強(qiáng)度就是最大的，而隨著氫鍵的角度變化，氫鍵的角度在減弱，比如在接近180°的時(shí)候，它的氫鍵強(qiáng)度可以達(dá)到50KJ/mol以上，那我們把它叫做強(qiáng)氫鍵。當(dāng)氫鍵的鍵角在130°-180°的時(shí)候，那么它的強(qiáng)度是15-50KJ/mol，它叫中強(qiáng)氫鍵。當(dāng)角度在90°-150°的時(shí)候，氫鍵的強(qiáng)度小于15KJ/mol的時(shí)候，叫做弱氫鍵。而其中最強(qiáng)的對(duì)稱性的O—H—O，F(xiàn)—H—F，它實(shí)際上強(qiáng)度已經(jīng)可以達(dá)到100KJ/mol以上。如果存在負(fù)離子的時(shí)候，甚至可以達(dá)到200KJ/mol以上。那這樣的話，討論氫鍵通常要注意兩個(gè)問(wèn)題，通常來(lái)講對(duì)稱的最強(qiáng)，但是實(shí)際上存在的不對(duì)稱的為多。不對(duì)稱的為多指的是這個(gè)氫不會(huì)在兩個(gè)電負(fù)性的原子之間，一般會(huì)偏向其中一個(gè)電負(fù)性的原子，我們通常所說(shuō)的共價(jià)鍵，但也比一般的共價(jià)鍵要短一些。在這個(gè)圖中就是r要小于低值的。非直線性的要多一些。通常所說(shuō)的氫鍵鍵長(zhǎng)也指的是兩個(gè)電負(fù)性大的原子之間的距離。因?yàn)檫@樣通常不是直線型的情況下，它不去記x和y之間的鍵長(zhǎng)。那實(shí)際上剛才我們說(shuō)他有飽和性，原則上講一個(gè)氫和電負(fù)性強(qiáng)的原子形成的鍵強(qiáng)，但是通常特別是在超分子體系中，一個(gè)氫可以和多個(gè)受體形成氫鍵，一個(gè)受體也可以和多個(gè)氫形成氫鍵。例如，氨晶體中每個(gè)N原子可以接受分屬于其他3個(gè)氨分子的H。也就是氮上可以生成三個(gè)氫鍵。那么現(xiàn)在在超分子體系中弱分子氫鍵越來(lái)越引起人們的注意。所謂弱氫鍵指的是電負(fù)性不那么強(qiáng)的氫鍵，比如：C—H?O、C—H?S。所以現(xiàn)在在超分子體系中討論這些，特別是氫鍵的有無(wú)，一般可以認(rèn)為，氫到Y(jié)的距離小于氫的范德華半徑和Y的范德華半徑之和，那就認(rèn)為它有氫鍵了。
5、氫鍵教學(xué)案例
主持人：那接下來(lái)我們一起分享林老師在她的教學(xué)過(guò)程中如何幫助學(xué)生理解氫鍵，建立氫鍵的認(rèn)識(shí)。
教師：請(qǐng)同學(xué)們比較下列物質(zhì)的熔沸點(diǎn)，他們的大小關(guān)系是什么。學(xué)生：物質(zhì)的熔沸點(diǎn)越來(lái)越大。教師：第幾個(gè)，為什么？
學(xué)生：因?yàn)樗麄兊年庪x子分子質(zhì)量越來(lái)越大，所以他們的熔沸點(diǎn)越來(lái)越強(qiáng)。教師：（詢問(wèn)另一個(gè)同學(xué)，這個(gè)觀點(diǎn)對(duì)不對(duì)）。學(xué)生：對(duì)。
教師：恩，好的，那同學(xué)們看看第二個(gè)。
學(xué)生：水的沸點(diǎn)是100℃，這是常識(shí)，而后面的，那個(gè)氫、硫酸。教師：那時(shí)硫化氫。
學(xué)生：硫化氫氣體的沸點(diǎn)是-60℃，所以他們的熔沸點(diǎn)不是越來(lái)越大。教師：那提出的是誰(shuí)最大啊。學(xué)生：是水。
教師：那你提出是誰(shuí)最大啊，你提出的水最大。非常好，如果按照我們剛才的規(guī)律的話，水在常溫下是狀態(tài)，是液態(tài)。我們發(fā)現(xiàn)硫化氫的沸點(diǎn)都是60℃了，按一般規(guī)律水的沸點(diǎn)應(yīng)該低于硫化氫，常溫下應(yīng)該是什么狀態(tài)。學(xué)生：氣態(tài)。
教師：但是事實(shí)上，常溫下水是什么狀態(tài)，那這又讓我們想到了什么？這又是怎么回事。饒敏你是怎么想的。
學(xué)生：水分子之間有范德華力，但是水分子之間還有其它力。教師：說(shuō)得太好了，那這個(gè)同學(xué)，你覺得他說(shuō)的怎么樣。如果水分子中除了范德華力，水分子間還存在其它力是不是會(huì)出現(xiàn)這種情況。
學(xué)生：是。
教師：同學(xué)們是不是這樣想的，非常好。那到底存在著什么樣的作用力呢？科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)存在氫鍵這種作用力。那么氫鍵究竟是怎樣形成的，我們先來(lái)看水分子的結(jié)構(gòu)模型。在水分子中，氧原子與氫原子形成了兩個(gè)共價(jià)鍵于是在氧原子中剩余了兩對(duì)孤對(duì)電子。兩個(gè)氧氫鍵和兩隊(duì)孤對(duì)電子分別指向了四面體的四個(gè)頂點(diǎn)，那水分子之間為什么可以產(chǎn)生這種電性作用---氫鍵呢，請(qǐng)同學(xué)們?cè)诮M內(nèi)交流一下。
學(xué)生：我們組認(rèn)為氧原子和氫原子之間有共價(jià)鍵，氧元素的電負(fù)性越強(qiáng)吸引電子對(duì)的能力越強(qiáng)。所以它吸引共用電子對(duì)能力越強(qiáng)，顯負(fù)性，所以他們之間形成靜電作用。
教師：分析得非常好，來(lái)我們把這個(gè)氫鍵表示出來(lái)，咱們就以這一個(gè)為例。這一個(gè)氫鍵我應(yīng)該怎樣進(jìn)行表示，這個(gè)是氫，這個(gè)是氧，然后用它來(lái)表示氫鍵。
張福濤：林老師的引出也是非常有層次的，他首先分析問(wèn)題，這樣既引出了對(duì)范德華力的小規(guī)律，同時(shí)水和其他氧族元素其它的氫化物比較出現(xiàn)的反常狀況又引起學(xué)生的探究欲望。學(xué)生自然的就容易提出疑問(wèn)，水分子之間除了范德華力之外，還有哪些作用力呢？這些作用力和范德華力有什么區(qū)別，那么林老師此時(shí)把問(wèn)題交給學(xué)生。讓學(xué)生去討論，學(xué)生討論之后林老師就鼓勵(lì)學(xué)生，讓學(xué)生去提出問(wèn)題，自己去解答問(wèn)題。從而總結(jié)引出了氫鍵的存在。而這種基于學(xué)生已有認(rèn)識(shí)，尋找與原有認(rèn)識(shí)有沖突的事實(shí)，建立新的認(rèn)識(shí)。這種建構(gòu)式的教學(xué)思路在我們結(jié)構(gòu)這個(gè)模塊中是非常值得推廣的。
王磊：首先這種發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象并根據(jù)異?，F(xiàn)象提出假設(shè)，實(shí)際上是提出新的模型，也就是建構(gòu)新的概念，這可以說(shuō)在概念原理教學(xué)，特別是物質(zhì)結(jié)構(gòu)模塊中尤其要還給學(xué)生的認(rèn)識(shí)和活動(dòng)機(jī)會(huì)。而氫鍵這個(gè)內(nèi)容特別有利于開展這個(gè)教學(xué)。老師們都注意到了這種異常事件，關(guān)鍵是在用的時(shí)候要用到位。很多老師可能就自問(wèn)自答了，一般用這個(gè)素材老師們都會(huì)選，但可能具體用起來(lái)就不一樣了。林老師比較好的就是把這個(gè)作為一個(gè)刺激信息，讓學(xué)生分組去發(fā)現(xiàn)討論問(wèn)題，解釋問(wèn)題。
張福濤：就算了解了氫鍵的存在，怎樣思考?xì)滏I時(shí)怎樣形成的，氫鍵的特點(diǎn)，這也是教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)，那么林老師是依據(jù)水分子的分子模型、基于電負(fù)性設(shè)計(jì)了三個(gè)問(wèn)題讓學(xué)生討論，第一個(gè)是氫與氧電負(fù)性差值怎樣，這種差值會(huì)對(duì)氫與氧之間的成鍵怎樣。在一個(gè)就是水分子之間為什么會(huì)產(chǎn)生這種鍵性作用。第三就是讓同學(xué)們描述對(duì)水分子鍵性的理解。那么通過(guò)學(xué)生的討論，老師的解說(shuō)學(xué)生加深了對(duì)氫鍵的認(rèn)識(shí)和理解。那么我們課后對(duì)學(xué)生一起進(jìn)行了訪談。學(xué)生就說(shuō)，我們以前不知道氫鍵是怎么回事，只是知道氨容易液化，但是通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)之后呢，知道了氨為什么容易液化，也知道了氫鍵比范德華力強(qiáng)的原因，是因?yàn)闅滏I在形成時(shí)發(fā)生了一定程度的軌道重疊。那么這一點(diǎn)我當(dāng)時(shí)聽完之后，覺得這是學(xué)生確確實(shí)實(shí)真實(shí)的感受。在就是林老師在教學(xué)過(guò)程中結(jié)合進(jìn)行教學(xué)嘗試，解釋了冰為什么能浮在水面上，而大家有沒有想過(guò)冰的密度為什么比液態(tài)水小。這就讓學(xué)生從冰的角度理解了冰的密度比水小的原因。而且進(jìn)一步學(xué)生認(rèn)識(shí)了氫鍵的方向性和飽和性。我們課后的訪談，學(xué)生也談到，我們知道了冰的密度比水小的原因是冰的溫度降低，水分子間會(huì)最大程度的形成氫鍵。氫鍵具有方向性核飽和性，所以形成冰時(shí)水分子間的間隙會(huì)增大。同時(shí)他們還提出一系列問(wèn)題，比如：氫鍵是否只有溫度降低時(shí)才形成最多，冰分子內(nèi)部的空穴是什么構(gòu)型，在空穴里還能否填充上其它的分子或者原子。水蒸氣有沒有氫鍵，水的孤對(duì)電子方向上的氫鍵與氫氧鍵方向上的氫鍵有什么不同。這一系列問(wèn)題，對(duì)學(xué)生在大學(xué)繼續(xù)學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)或者研究晶體，應(yīng)該是能打下很好的基礎(chǔ)。
主持人：通過(guò)兩位嘉賓的介紹使我認(rèn)識(shí)到，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)教學(xué)的過(guò)程中要充分體現(xiàn)模型建構(gòu)的思路，讓學(xué)生參與模型建構(gòu)過(guò)程，讓我們把學(xué)習(xí)過(guò)程還給學(xué)生的時(shí)候，學(xué)生就能夠創(chuàng)造出一片很廣闊的天地，所以在許許多多優(yōu)秀的教學(xué)案例中，都會(huì)讓學(xué)生參與模型建構(gòu)，從而促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展。那好，接下來(lái)讓我們?cè)賮?lái)欣賞高老師在她的教學(xué)過(guò)程中是如何組織學(xué)生活動(dòng)進(jìn)行模型建構(gòu)的。
6、模型建構(gòu)活動(dòng)組織教學(xué)案例
教師：當(dāng)我再把水?dāng)R進(jìn)去的時(shí)候，你看，這個(gè)規(guī)律性出現(xiàn)了問(wèn)題，按理說(shuō)誰(shuí)的沸點(diǎn)應(yīng)該比較低，但是出現(xiàn)了突然升高。那我就想，這里邊分子間作用力是不是更強(qiáng)了，這種更強(qiáng)的分子間作用力到底是在什么對(duì)象之間產(chǎn)生呢。還是那氫化物，氟也特別的高。這個(gè)氮形成的氫化物也特別的高，通過(guò)這個(gè)數(shù)據(jù)我們觀察，這個(gè)氮、氟形成的氫化物和同主族的氫化物相比是不是突然升高了，這是怎么回事呢，對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，他們分子間很強(qiáng)的分子間作用力是怎么形成的。還有為什么能形成，咱們這三個(gè)問(wèn)題，這種更強(qiáng)的作用力什么對(duì)象間形成、為什么形成、怎么形成，讓大家討論一下。
學(xué)生：我覺得范德華力形成的原因是他們之間因?yàn)槎际枪矁r(jià)鍵，電子是會(huì)便宜的，然后這樣形成分子間作用力，然后我看它的沸點(diǎn)比較高的，是N、F、O在元素周期表里邊他們是屬于氧化性比較強(qiáng)的，所以比較容易獲得電子。就是比較容易吸引電子，然后氫原子就是比較容易偏向這三個(gè)原子更多一點(diǎn)，這樣O顯得負(fù)電的電性比較大，氫原子顯得正電電性比較大，這樣可能吸引力就更大，所以它的吸引力會(huì)大很多。
教師：好的，大家還有補(bǔ)充嗎？張蕭剛才很關(guān)鍵的一點(diǎn)就是他認(rèn)為，N、S、O剛才提到是氧化性，實(shí)際上這里可以認(rèn)為是電負(fù)性。共用電子對(duì)極度的偏向他們，所以這個(gè)氫就像變成一個(gè)裸露的質(zhì)子似的。所以這種吸引力變得特別強(qiáng)了。
學(xué)生：我們剛才在想。O、F、N、C他們都是同一個(gè)周期的，那么C也應(yīng)該上去，但是這兒也有區(qū)別，就是前三個(gè)都應(yīng)該是平面結(jié)構(gòu)，這就導(dǎo)致了這個(gè)N這個(gè)裸露的H。
教師：氨分子是平面結(jié)構(gòu)嗎？是立體結(jié)構(gòu)，呵呵。
學(xué)生：老師我的意思是這個(gè)電子一定是出來(lái)的，它的電子一定是不能被H包裹。所以相當(dāng)于它相對(duì)于和其它的裸露的H原子是有一些接觸的可能。而但是這個(gè)甲烷，幾乎是四個(gè)原子幾乎是把它包進(jìn)去了，那么這個(gè)被包進(jìn)去的C和外邊的H接觸的話我覺得是一件比較困難的事情。因?yàn)樗麄冎g距離如果比較近，那么其它的氫原子和這個(gè)氫原子一定會(huì)有一個(gè)較大的排斥作用，所以這樣甲烷是不大容易形成氫鍵。
教師：非常好，我覺得陳同學(xué)給了我們一種非常新的思路，首先它的思路集中在O、F、N和C的電子結(jié)構(gòu)的對(duì)比上，然后他又將這個(gè)問(wèn)題聯(lián)系到三種分子的空間結(jié)構(gòu)上，他從空間阻力的角度來(lái)分析問(wèn)題，我覺得這是一個(gè)很好的角度。
學(xué)生：我覺得還是有一點(diǎn)類似于化學(xué)鍵的成分在里邊，就是O上邊的電子有可能和H原子原來(lái)的電子層發(fā)生了一些吸引，但是說(shuō)不清楚。
教師：譚同學(xué)提到有類似化學(xué)鍵這樣的作用力，H原子它的軌道和N、F、O之間產(chǎn)生了作用力，這個(gè)作用力究竟是怎樣產(chǎn)生的，讓我們來(lái)看看。
主持人：現(xiàn)在請(qǐng)高老師來(lái)介紹一下，您在設(shè)計(jì)這個(gè)課程的時(shí)候有什么思考以及通過(guò)你的教學(xué)又有哪些反思，和我們分享一下好嗎。
高潔：好的，在這個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中設(shè)計(jì)這個(gè)問(wèn)題是希望學(xué)生相互思考，建構(gòu)形成氫鍵的基本要素，在學(xué)生的討論過(guò)程中提出兩種假設(shè)，一種是基于靜電作用，一種是看到更高的熔沸點(diǎn)之后想到更大的、更強(qiáng)的范德華力的一種本能的遷移。另外一個(gè)是有學(xué)生能夠深入結(jié)構(gòu)甚至分子的空間結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生來(lái)分析氫鍵形成的可能。在及時(shí)總結(jié)學(xué)生第一個(gè)層次，也就是更強(qiáng)的靜電作用之后，老師進(jìn)一步提出問(wèn)題，難道這個(gè)更強(qiáng)的作用是停留在靜電作用的基礎(chǔ)上嗎？有沒有其它的可能。這個(gè)時(shí)候有學(xué)生能夠提出第二種假設(shè)，他提出有類似于化學(xué)鍵的成分，他認(rèn)為可能在軌道上存在著一定的相互作用，在這個(gè)過(guò)程中可以感覺到學(xué)生有一種朦朧的認(rèn)識(shí)，這個(gè)時(shí)候我及時(shí)的給出了總結(jié)。總結(jié)有兩方面分析，一個(gè)是化學(xué)鍵上的作用，一個(gè)是軌道上的作用。然后給出了氫鍵的概念，然后布置任務(wù)，讓學(xué)生能夠畫出氫鍵的模型。然后再畫模型的過(guò)程中，讓學(xué)生能夠比較清晰的把這個(gè)模型表示出來(lái)。在后面的訪談中，也有學(xué)生談到，氫鍵感覺有點(diǎn)像配位鍵，他舉的例子，在形成銨根離子過(guò)程中，仿佛一邊有空軌道，另一邊提供孤對(duì)電子。他又思考，實(shí)際上以水分子為例，雖然共用電子極度偏向氧，但并沒有真正意義上的氫離子存在。他有這個(gè)認(rèn)識(shí)。又有一些思考，在這個(gè)探討過(guò)程中對(duì)學(xué)生應(yīng)該還是很有收獲的。
王磊：應(yīng)該來(lái)說(shuō)，高老師在這個(gè)活動(dòng)過(guò)程中也有一定的反思再設(shè)計(jì)的過(guò)程，可能高老師能夠體會(huì)到反思設(shè)計(jì)前后改變的不同，那么可不可以請(qǐng)高老師談?wù)勥@一塊的感受。
高潔：恩，我在這塊進(jìn)行最初設(shè)計(jì)的時(shí)候也是利用了氫化物沸點(diǎn)的數(shù)據(jù)，第一次設(shè)計(jì)時(shí)給出這個(gè)數(shù)據(jù)，學(xué)生能感覺到不同，但是這個(gè)不同到底是什么，他們能認(rèn)識(shí)到更強(qiáng)的分子間的作用力。到底這個(gè)分子間作用力是怎么產(chǎn)生的，第一次過(guò)程中我沒有給學(xué)生更多空間讓學(xué)生更多的思考。我直接用另一些數(shù)據(jù)給出了什么是氫鍵，包括氫鍵的本質(zhì)是什么。我告訴學(xué)生是一種靜電作用，其實(shí)學(xué)生在靜電作用這個(gè)層次上是能夠認(rèn)識(shí)的。但是在于軌道的認(rèn)識(shí)上，它是不能認(rèn)識(shí)到的，這個(gè)時(shí)候?qū)W生在課下問(wèn)了我很多問(wèn)題。實(shí)際上他知道是氫鍵，但是氫鍵是怎樣產(chǎn)生的他依然是模糊的，實(shí)際上氫鍵概念的建構(gòu)上并沒有在學(xué)生的頭腦中，學(xué)生也就并沒有科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。
王磊：高老師做了一個(gè)這樣的改進(jìn)其實(shí)也是非常具有潛在的意義的，讓我們的學(xué)生敢于去進(jìn)行概念的假設(shè)，就是學(xué)生不再認(rèn)為這些事情只有是化學(xué)家獨(dú)有的權(quán)利，他不會(huì)覺得這些事情是那么神秘，好像我只有接受結(jié)論的份，我只有接受概念定義的機(jī)會(huì)。他會(huì)覺得這個(gè)定義很可能就是像我們這樣去構(gòu)想的，所以我覺得這是結(jié)構(gòu)模塊很多概念本身的一種思想方法。另外一個(gè)在這個(gè)模塊中我們可以再次看到學(xué)生以前學(xué)的知識(shí)對(duì)新的知識(shí)的遷移作用。比如說(shuō)他對(duì)于軌道不清楚，對(duì)于共價(jià)鍵是表層的，甚至對(duì)于離子鍵、靜電作用不清楚，那么他是沒有辦法展開對(duì)于氫鍵的思考的。但是這比你直接去問(wèn)他對(duì)離子鍵、共價(jià)鍵是什么更能反映他的那種真實(shí)的認(rèn)識(shí)，以及他體會(huì)到氫鍵與那些價(jià)鍵體系的聯(lián)系。我覺得這點(diǎn)特別好。當(dāng)然還有一個(gè)問(wèn)題，我們這個(gè)討論是基于成因、本質(zhì)去想的，其實(shí)還有一個(gè)空間，孩子們也很關(guān)心，哪些原子、分子間是容易形成氫鍵的。其實(shí)這個(gè)他是可以發(fā)現(xiàn)規(guī)律，這個(gè)規(guī)律發(fā)現(xiàn)的活動(dòng)，如果老師可以問(wèn)問(wèn)他們是不是能夠想到提出這個(gè)問(wèn)題，然后再給他提供更多的信息，幫他去找尋規(guī)律。剛才李老師談到氫鍵本身就具有不同類型，例如直線型的。他就發(fā)現(xiàn)了這里面是有規(guī)律性的。
高潔：這個(gè)課完成之后我提出來(lái)了，同學(xué)們還想研究什么，這個(gè)不同原子之間的氫鍵，強(qiáng)弱是什么樣的，包括李老師剛才提到的F-H-F，這個(gè)氫鍵是非常強(qiáng)的。有同學(xué)就問(wèn)到了，這個(gè)F的氫鍵是多少嗎？他認(rèn)為就可能和化學(xué)鍵差不多吧。還有一個(gè)同學(xué)就在黑板上給我畫他認(rèn)為的軌道是怎么重疊的，然后就可以去想這些問(wèn)題。還有提到的有機(jī)中的空間結(jié)構(gòu)問(wèn)題是否會(huì)影響氫鍵，提出來(lái)一系列問(wèn)題。我就對(duì)他們還是能夠引發(fā)一些思考。
7、實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例
主持人：通常認(rèn)為啊，對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)這個(gè)模塊是非常的枯燥的，因?yàn)樗容^難也比較抽象，但是我們認(rèn)為我們要讓學(xué)生來(lái)建立模型，其實(shí)建立模型最主要的就是給學(xué)生提供證據(jù)，我想學(xué)生們會(huì)認(rèn)為物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)這個(gè)模塊很難，是因?yàn)槲覀兲峁┑拇蠖嗍浅橄蠡淖C據(jù)，比如說(shuō)：溫度的數(shù)據(jù)、鍵能以及汽化熱的數(shù)據(jù)。都是一些抽象的數(shù)據(jù)，那我們?cè)倩仡櫸覀兊幕瘜W(xué)，其實(shí)化學(xué)的發(fā)展，不管是理論還是應(yīng)用方面，他一個(gè)很重要的來(lái)源都是來(lái)自實(shí)驗(yàn)的。這樣就給我們提出一個(gè)有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，也是啟示，對(duì)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)這塊是不是可以用實(shí)驗(yàn)來(lái)承載，用實(shí)驗(yàn)來(lái)建立模型，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)提供建立模型的證據(jù)。
教師：那么現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)依據(jù)屏幕上的實(shí)驗(yàn)要求，在小組內(nèi)進(jìn)行分子實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)在開始。那么要注意我們看得是溫度計(jì)液柱的變化。在剛才做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，大家都觀察到了哪些現(xiàn)象。
學(xué)生：我們發(fā)現(xiàn)，在分別滴三種溶液時(shí)，溫度計(jì)液柱都分別降低，第二個(gè)現(xiàn)象，我們都聞到了氣味。
學(xué)生：三種液柱都下降，還有都聞到氣味。
教師：三種液體滴下去以后，溫度都會(huì)發(fā)生變化，對(duì)不對(duì)啊，我們來(lái)看看，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中溫度計(jì)液柱降低，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中溫度發(fā)生了什么樣的變化。
學(xué)生：溫度降低。
教師：那么在實(shí)驗(yàn)國(guó)過(guò)程中又能聞到三種液體的氣味，這個(gè)作用又是什么。我們能聞到氣味，說(shuō)明原先的三種液體變成了什么。
學(xué)生：氣體。
教師：氣體，那么氣體再揮發(fā)，那么現(xiàn)在我們?cè)賮?lái)思考一下，溫度降低他的原因是什么。為什么溫度會(huì)發(fā)生改變呢？我們請(qǐng)第一組的同學(xué)來(lái)展示一下。
學(xué)生：溫度降低說(shuō)明三種液體揮發(fā)時(shí)會(huì)吸收熱量。
教師：恩，溫度降低，最直接的原因是什么呢，就是在揮發(fā)的時(shí)候要吸收熱量。好的，請(qǐng)坐，那么再結(jié)合我們看到的，聞到的液體分子變成氣體分子，我們又能思考些什么，我們又能得到些什么結(jié)論呢？請(qǐng)同學(xué)們想一想。在下邊交流?，F(xiàn)在我們要解決的一個(gè)問(wèn)題就是它為什么要在揮發(fā)的時(shí)候吸收熱量。也就是吸收的熱量是干什么用的，對(duì)吧。
學(xué)生：這說(shuō)明在揮發(fā)吸熱過(guò)程中它需要克服分子間一種力。
教師：很好，剛才張同學(xué)說(shuō)在吸收的過(guò)程中它會(huì)吸收一種能量，它吸收的能量是用來(lái)干什么的呢？那么這個(gè)能量它需要克服分子間的一種作用力對(duì)吧，那么這種力實(shí)際上存在于分子與分子之間。
張福濤：姜明曉老師啊，對(duì)范德華力的設(shè)計(jì)，最充分的特點(diǎn)就是設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們以前在講分子間作用力時(shí)很難涉及到實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)較少。但他這節(jié)課一個(gè)是利用了水的電解實(shí)驗(yàn)，一個(gè)是設(shè)計(jì)了一個(gè)揮發(fā)物質(zhì)導(dǎo)致溫度變化的實(shí)驗(yàn)。那么這種教學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)于學(xué)生認(rèn)識(shí)分子間作用力及其對(duì)教學(xué)的影響，應(yīng)該是非常深刻的，這進(jìn)一步啟發(fā)了我們，物質(zhì)結(jié)構(gòu)這一模塊并不完全是微觀的、不可想象的，我們完全可以借助一些實(shí)驗(yàn)使我們的教學(xué)方式多樣化、教學(xué)效果形象化。
8、晶體結(jié)構(gòu)教學(xué)討論
主持人：盡管實(shí)驗(yàn)比較簡(jiǎn)單，但是我想呢，它畢竟給我們提供了一個(gè)新的視角，一個(gè)新的結(jié)構(gòu)模型，提供證據(jù)的視角。它更大的意義是提供給我們啟發(fā)，我們方向。我們各位老師是不是再今后的教學(xué)中可以不斷的探討和思考，有哪些實(shí)驗(yàn)可以用來(lái)支持物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)這個(gè)模塊的教學(xué)。在這里其實(shí)是有一個(gè)廣闊的天地去讓我們進(jìn)行教學(xué)探討和研究的。剛才一系列的討論我們是在分子間的層次來(lái)展開研討，我們把這個(gè)作用擴(kuò)到一些由有限層次擴(kuò)展到無(wú)限的層次就是我們的晶體了，和大綱版教材對(duì)比，新課程建立的物質(zhì)結(jié)構(gòu)模塊晶體的內(nèi)容增加了，也引入了一些新的概念。那么引入這些概念對(duì)我們學(xué)生的認(rèn)識(shí)有哪些幫助呢？為什么我們要在這個(gè)模塊中加大晶體的內(nèi)容呢？李老師您能否從學(xué)科的角度來(lái)描述一下學(xué)生學(xué)習(xí)這部分知識(shí)對(duì)于理解化學(xué)有什么好處呢。
李奇：因?yàn)槲覀儗W(xué)習(xí)的物質(zhì)以汽、液、固三態(tài)存在，當(dāng)然現(xiàn)在包括了液晶，應(yīng)該是出于液態(tài)和固態(tài)之間的，當(dāng)然也有人把它稱為“第四態(tài)”了。而在固態(tài)當(dāng)中，又基本上分為晶體和非晶體。當(dāng)然隨著科學(xué)發(fā)展又分為納米、準(zhǔn)晶等等。我們研究結(jié)構(gòu)化學(xué)首先要研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中研究固體是最重要的?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)賴以發(fā)展的各種光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)材料，主要存在于固體，因此人是物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)、物質(zhì)性質(zhì)都主要通過(guò)固體來(lái)研究，另外固體中原子排列位置是固定的。在固定結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上設(shè)法摻入、去除，位移某些原子，設(shè)計(jì)合成新材料。另一個(gè)固體中原子間存在多種化學(xué)鍵，物質(zhì)的多樣性源于鍵型的多樣性。因此固體學(xué)是重要的，那么為什么晶體學(xué)尤為重要，因?yàn)槲覀冄芯抗腆w時(shí)大部分都是以晶體形態(tài)研究的，研究固體材料實(shí)際就是要研究晶體結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代結(jié)晶化學(xué)研究哪些問(wèn)題呢？晶體學(xué)研究有300多年歷史，從1912年開始就有了對(duì)晶體形態(tài)學(xué)的研究。就是從1912年X射線發(fā)現(xiàn)以前我們成為經(jīng)典晶體學(xué)，X射線發(fā)現(xiàn)以后，人們可以通過(guò)X射線來(lái)解晶體結(jié)構(gòu)，認(rèn)識(shí)晶體結(jié)構(gòu)也從宏觀到微觀了，這個(gè)時(shí)候真正跨入了現(xiàn)代晶體學(xué)。所以經(jīng)典晶體學(xué)與現(xiàn)代晶體學(xué)的分水嶺是1912年X射線發(fā)現(xiàn)的。這是在化學(xué)學(xué)科中基本沒有爭(zhēng)議的，這在各個(gè)學(xué)科中也是很少出現(xiàn)的。因?yàn)閺慕?jīng)典跨越到現(xiàn)代基本是個(gè)過(guò)渡狀態(tài)，大家對(duì)此為什么沒有爭(zhēng)議。因?yàn)橛辛薠射線才能探討晶體內(nèi)部。馬上X射線發(fā)現(xiàn)就快100年了，而晶體學(xué)的研究實(shí)際上是非常迅速的，晶體學(xué)研究包括了：晶體的點(diǎn)陣?yán)碚?、晶體對(duì)稱性理論、晶體的衍射。因?yàn)榫w結(jié)構(gòu)本身就是一種點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。而點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)是靠點(diǎn)陣來(lái)研究的。由于這樣的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)都有一定的的對(duì)稱性，所以晶體的對(duì)稱性也是非常重要的?？梢灶I(lǐng)用衍射原理設(shè)計(jì)各種實(shí)驗(yàn)來(lái)分析晶體材料。實(shí)際在晶體學(xué)應(yīng)用方面就產(chǎn)生了晶體化學(xué)、晶體物理學(xué)等等。我們學(xué)化學(xué)的當(dāng)然關(guān)心的是晶體化學(xué)，它主要研究典型晶體結(jié)構(gòu)，主要包括：金屬晶體、離子晶體等。常見的按來(lái)源分為：天然晶體（寶石、冰、砂子等）人工晶體（各種人工晶體材料等）。按照成鍵的角度，因?yàn)榛瘜W(xué)鍵在物質(zhì)中起了很大的作用，按不同的化學(xué)鍵組成，它的結(jié)構(gòu)不一樣，這樣劃分就有共價(jià)晶體：金剛石（原子晶體）；離子晶體：NaCl；金屬晶體：Cu；分子晶體：CO2；混合鍵型晶體：MoS2等。
主持人：剛才李老師介紹了各種各樣的材料，其實(shí)材料中的結(jié)構(gòu)是非常復(fù)雜的，正式這樣復(fù)雜的材料中不斷抽象出簡(jiǎn)單的模型，這才在教學(xué)中產(chǎn)生了原子晶體、離子晶體等不同的晶體類型。這是我們不斷提煉的結(jié)果。剛才李老師提到了我們的晶體中很大部分都是混合型晶體，這就是我們?cè)诮虒W(xué)中需要不斷提煉出這些簡(jiǎn)單的模型，讓學(xué)生在以后的學(xué)習(xí)中能夠從簡(jiǎn)單的模型拓展到混合型模型。為他們提供很重要的概念認(rèn)識(shí)的鋪墊并奠定基礎(chǔ)。我們進(jìn)一步思考，在這些晶體模型中也有簡(jiǎn)單的，也有復(fù)雜的，所以這也是我們?cè)诮虒W(xué)設(shè)計(jì)中為什么要從簡(jiǎn)單的入手，再給他不斷地豐富和變化，那我們來(lái)看對(duì)于晶體這一塊教學(xué)，最簡(jiǎn)單的模型不外乎就是堆積模型了，那我們?cè)賮?lái)看一個(gè)堆積模型教學(xué)案例。
9、堆積模型教學(xué)案例
教師：上節(jié)課我們簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)了晶體，晶體具有規(guī)則的幾何外形是由什么決定的。
學(xué)生：晶體中的微粒按照一定規(guī)律周期性的重復(fù)排列。
教師：好的，晶體中的微粒按照一定的規(guī)律周期性的重復(fù)排列，那么晶體中的微粒是怎樣進(jìn)行排列的，我們?cè)鯓觼?lái)認(rèn)識(shí)這樣規(guī)律性呢，課本上介紹了一種實(shí)驗(yàn)。
學(xué)生：X射線衍射實(shí)驗(yàn)。
教師：對(duì)的，這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明，晶體盡量按照緊密堆積，使其結(jié)構(gòu)緊密，能量最低。那么這節(jié)課我們以X射線衍射實(shí)驗(yàn)為依托來(lái)介紹一下晶體的緊密堆積模型。我先來(lái)檢查一下上節(jié)課的預(yù)習(xí)情況。第一個(gè)，等徑圓球在一條直線上是如何排列最緊密的。
學(xué)生：一行排列，球與球之間緊密相切。
教師：好，第二，排列方式是不是沒變啊，好的，哪個(gè)小組展示一下。
學(xué)生：中間的小球與旁邊的六個(gè)小球接觸。
教師：你的這個(gè)排列是中間的小球與幾個(gè)？
學(xué)生：六個(gè)。
教師：六個(gè)小球，這是一種方式，有沒有哪組同學(xué)排列是不一樣的。
學(xué)生：我們組的排列是和四個(gè)小球相切。
教師：他排得非常好，用顏色給它表示出來(lái)了，中間這個(gè)小球與周圍的四個(gè)小球相切。那么這兩組排列，哪一組小球是最為緊密的呢？
學(xué)生：第一組。
教師：第一組較為緊密，好的，我們來(lái)對(duì)比一下，第一組是與六個(gè)小球相接觸，第二種是和四個(gè)小球相接觸，第一組因?yàn)槭亲罹o密的排列，所以稱為密置層。第二個(gè)排列因?yàn)椴皇亲罹o密排列，所以稱為非密置層。密置層在空間上的排列有幾種。
學(xué)生：一種。
教師：只有一種排列，在空間上無(wú)限的連接，那么咱們就以第一層的密置層排列為基礎(chǔ)進(jìn)行排列，然后先檢查各組排列是否為密置層的，并在該密置層上繼續(xù)進(jìn)行第二層密置堆積，最緊密的堆積方式有幾種。
學(xué)生：第二層在第一層的空隙中往上排。
教師：就是在第一層形成的空隙當(dāng)中往上排球。這樣形成的也是第二層的密置層。
學(xué)生：這樣排出的有兩種，因?yàn)檫@里有正三角和倒三角兩種形式，所以排出兩種。
教師：你認(rèn)為正三角空隙和倒三角空隙不同，所以排出兩種不同結(jié)構(gòu)。下面我們來(lái)看一下，這面是不是相同排列。下面再來(lái)看看，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)兩種排列是完全相同的。所以，請(qǐng)坐，密置雙層是將兩層緊密堆積在一起的，密置雙層在空間中應(yīng)該怎么排列，也只有一種?，F(xiàn)在再在密置雙層基礎(chǔ)上進(jìn)行緊密堆積，大家再找找看是怎樣的。
王磊：我想這是一個(gè)很好的教學(xué)策略，因?yàn)檫@個(gè)教學(xué)活動(dòng)一舉多得學(xué)生的這種空間想象實(shí)驗(yàn)需要直觀的手腦并用的活動(dòng)它才能幫助他去實(shí)現(xiàn)這種空間立體模型的認(rèn)識(shí)，它本身也是一種興趣，它相當(dāng)于把堆積的要素拆解了再進(jìn)行組合，相當(dāng)于探究了堆積了什么。是什么方式來(lái)推積的，我覺得再這方面有探究的意義。
主持人：剛才王老師談到通過(guò)堆積活動(dòng)去認(rèn)識(shí)模型、理解模型是一種非常有效的策略。那么我們?cè)倮R頭看看魯海玲老師在她的課堂教學(xué)中是如何組織學(xué)生進(jìn)行堆積活動(dòng)的。
10、堆積活動(dòng)組織教學(xué)案例
教師：下面請(qǐng)同學(xué)們繼續(xù)觀察第二層球和第一層球的關(guān)系，他們有什么樣的特點(diǎn)。
學(xué)生：（觀察活動(dòng)、討論、交流）
教師：當(dāng)三層球在雙層球形成的空隙四面體上時(shí)，與第一層球完全對(duì)應(yīng)，三層球形成的空隙有的能穿透三層球，再觀察一下。
學(xué)生：觀察在八面體空隙上時(shí)，均不能穿透。
教師：當(dāng)三層球在雙層球形成的正八面體空隙上時(shí)，第一層球和第二層球均不對(duì)應(yīng)，三層球都不能穿透三層球。同學(xué)們?cè)儆^察一遍，現(xiàn)在最后一步，如果多層小球，將會(huì)出現(xiàn)什么樣的重復(fù)性規(guī)律。
學(xué)生：他們的排列方式有兩類，從第三層開始重復(fù)一、二層排列，第二類是從第四層開始重復(fù)第一、二、三層的排列。
教師：好，請(qǐng)坐，這是第一層記做A，從第三層開始重復(fù)A、B。大家看這個(gè)第一層記做A、第二層記做B，第三層和一、二層都不相同記做C，從第四層開始重復(fù)，這種叫做A3型最密堆積。其中從A3型最密堆積中可以畫出一種六方最密堆積模型。所以A3型最密堆積又叫六方最密堆積。同學(xué)們從這里可以看出它的來(lái)源嗎？那么大家堆積一下六方單位模型和面心立方模型。能看出來(lái)嗎？（介紹六方單位模型，怎么觀察），從幾個(gè)方向觀察正八面體特性，可以每一個(gè)方向切半來(lái)表示?？梢杂袔讉€(gè)方向。
學(xué)生：四個(gè)方向。
教師：在第一個(gè)方向和第四個(gè)方向上各插入一個(gè)小球。
學(xué)生：介紹觀察到的現(xiàn)象。
教師：觀察八個(gè)小球之外的情況。
張福濤：魯老師對(duì)等徑小球的堆積模型的設(shè)計(jì)一個(gè)顯著特點(diǎn)就是和學(xué)生一起動(dòng)手，由點(diǎn)到線，由線到面，并在這個(gè)過(guò)程中不斷提出問(wèn)題，然學(xué)生思考。在這個(gè)過(guò)程中我們可以看到，學(xué)生在堆積過(guò)程中是非常興奮的，這種動(dòng)手教學(xué)方式我們應(yīng)該提倡。而且在這個(gè)活動(dòng)中魯老師由A1型密堆積過(guò)渡到A3型密堆積，這個(gè)過(guò)渡啊，設(shè)計(jì)得非常好。
主持人：謝謝張老師的評(píng)價(jià)，在剛才魯老師的案例中它不僅組織學(xué)生進(jìn)行具體活動(dòng)，而且他還是用乒乓球這個(gè)生活中的材料去制作模型。讓學(xué)生非常清楚的體會(huì)到層與層之間，球與球之間的關(guān)系是怎樣的。我們?cè)谠O(shè)計(jì)活動(dòng)的時(shí)候取材可以是多種多樣的，及可以設(shè)計(jì)多種多樣的活動(dòng)。大家看這種小球，是分子結(jié)構(gòu)模型的小球，它的好處在哪兒呢。把它放在一起，它的各層平面之間不易滾動(dòng)，我們可以用他不易滾動(dòng)的特點(diǎn)讓學(xué)生來(lái)做活動(dòng)。當(dāng)然還有各種的球形的，做成各種各樣的切面來(lái)做成模型，這也給了我們很大的方便。這是我在市場(chǎng)上發(fā)現(xiàn)的，它是女同志用來(lái)保持頭發(fā)卷定型的，這是海綿的，放在桌上也不易滾動(dòng)。我在這個(gè)地方給大家做一個(gè)演示。A1型堆積，如何從A、B、C的堆積中抽象出面心立方的結(jié)構(gòu)是一個(gè)難點(diǎn)，那我們來(lái)看一下。首先完成平面的堆積（旁邊多搭幾個(gè)做腳架），在此之上再搭第二層，這個(gè)因?yàn)楸容^輕，所以是不容易倒掉的，我們?cè)诖嘶A(chǔ)上堆上第三層。觀察正方形頂點(diǎn)、中心。通過(guò)這樣的堆積可以抽提出面心結(jié)構(gòu)。為什么我們要堆積模型，因?yàn)椴煌罘?，里邊?huì)有不同變化，我們可以抽提出不同模型，甚至是混合鍵型模型。比如在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，它還是有空隙的，我們?cè)侔堰@些小的球放入這些空隙中，其實(shí)就是NaCl的結(jié)構(gòu)。這樣我們就不難理解，教學(xué)中先要學(xué)生學(xué)習(xí)等徑圓球模型，在這個(gè)基礎(chǔ)上不斷變化，這樣我們的教學(xué)就具有連續(xù)性，學(xué)生思維就具有了聯(lián)系性。搭完這些模型之后呢，我也有了一些問(wèn)題，就是說(shuō)我們?cè)诙逊e過(guò)程中，看小球怎樣去排布、連接這些都是幾何學(xué)的問(wèn)題，那作為老師我們就產(chǎn)生疑問(wèn)了，作為化學(xué)老師我們?yōu)槭裁匆寣W(xué)生去堆積。這些堆積活動(dòng)對(duì)于認(rèn)識(shí)化學(xué)有哪些價(jià)值，李老師能不能給我們簡(jiǎn)單的談一談。
11、堆積方式在化學(xué)中的重要意義
李奇：這個(gè)2500多萬(wàn)種化合物，大約有1%都可以測(cè)出結(jié)構(gòu)了，也就是我們用這個(gè)密堆積可以不僅僅單一的認(rèn)識(shí)A3、A1型密堆積。因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu)間有密切關(guān)系，有時(shí)，一種結(jié)構(gòu)形式可以涵蓋數(shù)以百計(jì)化合物。金屬中近80%都采用了密堆積A1、A2、A3三種典型結(jié)構(gòu).當(dāng)然還有一些其它化合物，這些實(shí)際又可以把我們研究的一些新的結(jié)構(gòu)形式。就是在這些結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些置換、填隙。堆疊。也就是在這樣的基礎(chǔ)上通過(guò)一些基本的晶體結(jié)構(gòu)出發(fā)獲得一系列新的晶體結(jié)構(gòu)形式。新的結(jié)構(gòu)形式就會(huì)顯示出一些特殊的性質(zhì)，形成新的材料，為進(jìn)一步研究做基礎(chǔ)。特別是在中學(xué)在接觸的時(shí)候，更該打好基礎(chǔ)，比如：認(rèn)識(shí)金屬鍵，其本質(zhì)就是作為一個(gè)金屬原子，把外層少數(shù)價(jià)電子釋放，變?yōu)樵訉?shí)，這個(gè)原子實(shí)接近球形對(duì)稱，那么組成金屬的原子實(shí)因?yàn)槭乔蛐螌?duì)稱，所以組成的單質(zhì)結(jié)構(gòu)是半徑相等。為什么可以密堆積，你就可以推測(cè)因?yàn)榻饘冁I無(wú)方向性和飽和性，為了達(dá)到能量最低，那就盡可能多的配位。那么A1、A3最高配位達(dá)到12配位，空間占有率74.05%。A2型密堆積配位數(shù)最大可以是8，占有率也達(dá)到68%。那剛才我們說(shuō)這三種典型結(jié)構(gòu)形式，在金屬中我們可以看到其分類。這已經(jīng)大部分晶體采用這種結(jié)構(gòu)形式。所以你把這些搞透，就基本了解了。其它的也就還有A4、A6型的以及一些不規(guī)則的最密堆積。也就是它重復(fù)周期可以是四層或者更多的情況。還有一些非緊密堆積的，比如A2堆積，以及一些其它情況。那這就是六方密堆積的認(rèn)識(shí)，這是立方密堆積的分割。所以剛才魯老師現(xiàn)場(chǎng)表演的，非常清晰的搭建立方密堆積的模型是教學(xué)中不可缺少的手段。實(shí)際從等徑密堆積發(fā)展到離子晶體，就可以作為不等徑密堆積，因?yàn)樵陔x子晶體中都是正負(fù)離子組成。正離子是半徑較小的，負(fù)離子是半徑較大的，而正負(fù)離子成為滿殼層后都是球形對(duì)稱。這個(gè)時(shí)候就可以在等徑密堆積基礎(chǔ)上，負(fù)離子等徑密堆積，正離子填在空隙中，實(shí)際上魏老師也拿這個(gè)展示了。
主持人：剛才李老師的介紹給了我們很多啟示，首先我們要認(rèn)識(shí)到堆積模型作為非常典型基本的模型構(gòu)成了豐富多彩的固體世界的基礎(chǔ)，另外一方面我們也認(rèn)識(shí)到科學(xué)家怎么推測(cè)原子與原子間相互作用及特點(diǎn)。其實(shí)原子與原子之間的空間位置關(guān)系是給了我們很多啟示的，比如剛才您提到了我們認(rèn)識(shí)金屬鍵的特點(diǎn)，那恰恰是因?yàn)榻饘僦g傾向于采取一種密堆積方式，所以我們知道他是不具有方向性的。而我們也知道離子晶體傾向于采取一種填隙的密堆積方式，由此可以推論，離子鍵也不具有方向性。當(dāng)然其它原子晶體，盡管他們的空間關(guān)系是幾何關(guān)系，但是對(duì)我們認(rèn)識(shí)化學(xué)鍵特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有很大認(rèn)識(shí)的。認(rèn)識(shí)化學(xué)鍵的特點(diǎn)有助于學(xué)生認(rèn)識(shí)晶體的排列，認(rèn)識(shí)晶體的排列又有助于學(xué)生體會(huì)化學(xué)鍵的特點(diǎn)，所以在我們的高中物質(zhì)結(jié)構(gòu)模塊，三類重要的專題，原子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵、晶體這幾類之間都具有緊密的聯(lián)系。我們討論了這么多的有關(guān)堆積的問(wèn)題，那么在堆積之后的問(wèn)題就是怎樣抽提出晶胞了，所以接下來(lái)我想再問(wèn)李老師的問(wèn)題，既然我們對(duì)堆積方式有了探討，那么我們?yōu)槭裁匆樘岢鼍О@個(gè)概念呢？
12、晶胞概念的討論
李奇：因?yàn)槲覀冎谰w是一種點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，靠結(jié)構(gòu)基元平移能夠重復(fù)這個(gè)結(jié)構(gòu)。我們實(shí)際在研究這個(gè)結(jié)構(gòu)，對(duì)于這個(gè)無(wú)限延伸的體系，怎樣抓住它最本質(zhì)的體系。我們就提出了晶胞的概念。晶胞的概念是：大小、形狀相同、包含等同內(nèi)容的基本單位，作為晶胞。所以從這個(gè)角度看，晶胞是晶體結(jié)構(gòu)的基本組成單位。這和結(jié)構(gòu)基元是不同的，結(jié)構(gòu)基元是周期重復(fù)的一個(gè)最小單位。而晶胞是晶體結(jié)構(gòu)的基本單位?？窟@個(gè)基本單位平行排列就得到整個(gè)晶體。這個(gè)晶胞如果是一個(gè)素晶胞只有一個(gè)點(diǎn)陣點(diǎn)，那他就含一個(gè)結(jié)構(gòu)基元。如果是一個(gè)富晶胞，帶心的，那它就含有多個(gè)結(jié)構(gòu)基元。所以它和結(jié)構(gòu)基元是有區(qū)別的。所以晶胞的定義來(lái)看，它是沒有空心的重復(fù)單位，可以把晶體重復(fù)出來(lái)，所以有素晶胞，和帶心晶胞的概念。選取晶胞的條件不是體積越小越好，但是體積太小，失去晶體性質(zhì)了也不行。而性質(zhì)最具代表性的就是晶體的代表性，我要取的這個(gè)晶胞不能失去它晶體特征的對(duì)稱元素，所以才有必要去取成帶心的，并非都是素晶胞。另外晶胞重要性在于，它包含了晶體結(jié)構(gòu)的兩個(gè)要素。一個(gè)是晶體的內(nèi)容、一個(gè)是重復(fù)的方式。這樣一個(gè)晶胞它所含的原子就是重復(fù)的內(nèi)容，它的大小和形狀，就是三個(gè)不同方向的棱長(zhǎng)以及夾角就決定了重復(fù)的周期大小和方向。所以晶胞抓住了，晶體結(jié)構(gòu)就決定了。我們描述晶體的最重要兩個(gè)參數(shù)實(shí)際就是晶胞參數(shù)與原子坐標(biāo)參數(shù)。晶胞參數(shù)指的是三個(gè)軸長(zhǎng)以及他們之間的夾角，原子坐標(biāo)參數(shù)指的是把晶胞內(nèi)自己的全部原子種類和位置決定出來(lái)。那么有了這兩個(gè)參數(shù)，整個(gè)晶體就得到了，所以掌握晶胞是非常重要的概念。因?yàn)橐粋€(gè)無(wú)限的體系怎樣去研究它，研究好晶胞就行了，是吧。
主持人：這個(gè)概念非常的重要，它在教學(xué)中確實(shí)也是教學(xué)難點(diǎn)，張老師，您能在介紹一下在晶胞教學(xué)過(guò)程中學(xué)生可能存在哪些困難，教學(xué)難點(diǎn)在什么地方呢。
張福濤：剛才李老師介紹了晶胞的概念，我覺得特別的有意義。但是我們和學(xué)生訪談和老師交流起來(lái)晶胞教學(xué)有兩個(gè)難點(diǎn)，一是得讓學(xué)生真正理解晶胞是晶體結(jié)構(gòu)的基本單位，真正讓學(xué)生以小見大，建立從局部建立整體的分析方法。這是我們的第一個(gè)問(wèn)題。
主持人：那么這個(gè)難點(diǎn)在教學(xué)過(guò)程中如何突破呢，我們先來(lái)觀看一個(gè)案例，王麗老師在她的氯化鈉的提取教學(xué)案例中帶學(xué)生進(jìn)行了有意思的活動(dòng)，下面請(qǐng)大家觀看。
13、晶胞教學(xué)案例
教師：晶體結(jié)構(gòu)中最小的結(jié)構(gòu)重復(fù)單元叫晶胞，那么晶體就是上邊、下邊、左邊、右邊這樣不斷重復(fù)堆疊起來(lái)的，我們只要研究里邊最小的重復(fù)單元晶胞就知道它的結(jié)構(gòu)性質(zhì)了，每個(gè)同學(xué)那里都有一個(gè)氯化鈉晶胞，大家看著氯化鈉晶胞，思考ppt上的問(wèn)題。二組起來(lái)回答。
學(xué)生：第一題，鈉離子和氯離子的配位數(shù)都是六個(gè)（并在模型中指出）。氯離子和它相同。鈉離子周圍和它相同的鈉離子有12個(gè)，并在晶胞中展示。第三題，鈉離子個(gè)數(shù)有八個(gè)頂點(diǎn)、六個(gè)面心，共4個(gè)。氯離子也是4個(gè)。所以一個(gè)晶胞中含氯離子、鈉離子各四個(gè)。第四題，氯化鈉這一方程式表示在氯化鈉晶體中鈉離子和氯離子比例都是1:1。
教師：回答得基本正確，這里邊鈉離子和氯離子的配位數(shù)，我們一般先看中間的那個(gè)，這個(gè)鈉離子周圍的氯離子然后前邊一個(gè)、后邊一個(gè)、左邊一個(gè)、右邊一個(gè)、上邊一個(gè)、下邊一個(gè)。同樣的灰球，氯離子它周圍的綠球，鈉離子是不是也是這樣。同樣的，鈉離子周圍和它最近的鈉離子個(gè)數(shù)，這里邊總共就13個(gè)鈉離子，出了這一個(gè)其他的都是離他最遠(yuǎn)的。同理離他最近的灰球，離它最近的是不是對(duì)角線長(zhǎng)度。第三題比較簡(jiǎn)單氯化鈉晶體中氯離子和鈉離子的個(gè)數(shù)，都是4個(gè)。那為什么氯化鈉寫鈉1，氯1，這個(gè)是什么意思。標(biāo)識(shí)鈉離子和氯離子的個(gè)數(shù)比是1:1，那里邊有沒有氯化鈉分子，里邊有的是鈉離子和氯離子，里邊有的是陰陽(yáng)離子。通過(guò)剛才看的這個(gè)模型，大家發(fā)現(xiàn)，這一個(gè)晶胞大家是不是不好看。實(shí)際上這邊還有一個(gè)叉，叉這邊的配位數(shù)是6，那么邊上的離子配位數(shù)也是6嗎。大家拆了一個(gè)模型來(lái)插在一個(gè)上邊看看是不是。
主持人：剛才大家觀看了王麗老師的教學(xué)案例，下面請(qǐng)?jiān)趫?chǎng)嘉賓對(duì)這個(gè)教學(xué)案例進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。
張福濤：王麗老師的特點(diǎn)，他不是讓一個(gè)老師去看一個(gè)氯化鈉的教學(xué)模型，而是將幾個(gè)模型釘在一起，這樣不僅看見氯化鈉中心的球。更直觀的是讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)立方體晶胞的面上、棱上的球都是幾個(gè)晶胞共用的。再加上她的展示讓學(xué)生更能認(rèn)識(shí)晶胞的特點(diǎn)，或者它的結(jié)構(gòu)更加明顯細(xì)致。
14、總結(jié)
主持人：各位老師、各位嘉賓，在這樣一個(gè)專題的討論過(guò)程中，我們更能體會(huì)到晶體這部分內(nèi)容與分子科學(xué)、材料科學(xué)等現(xiàn)代科技有密切的聯(lián)系。所以在中學(xué)階段，引入晶體這樣一個(gè)認(rèn)識(shí)物質(zhì)的尺度和視角是非常重要的。通過(guò)這兩塊內(nèi)容的教學(xué)呢，學(xué)生看待物質(zhì)的層次和視角都發(fā)生了變化，它眼中的物質(zhì)世界就豐富了，在這個(gè)專題的討論中，我們也對(duì)相應(yīng)的教學(xué)方法進(jìn)行了討論。我想其中最為重要的就是不管哪個(gè)概念的教學(xué)都希望讓學(xué)生體現(xiàn)模型建構(gòu)，認(rèn)識(shí)發(fā)展的過(guò)程。那好專題三的研討到此結(jié)束，謝謝各位老師和嘉賓。
附錄：
1、作業(yè)：
選取本專題中的一個(gè)內(nèi)容點(diǎn)，設(shè)計(jì)成學(xué)生活動(dòng)，并說(shuō)明學(xué)生在過(guò)程方法方面應(yīng)獲得哪些體驗(yàn)與發(fā)展，以及如何促進(jìn)這一教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
2、拓展資源：
①、超分子科學(xué)研究進(jìn)展
②、晶體工程及其在化學(xué)中的應(yīng)用
③、決定物質(zhì)性質(zhì)的一種重要因素---分子間作用力 ④、溶液中分子間作用力 ⑤、吳國(guó)慶教授晶體內(nèi)容訪談 ⑥、鹵化物穩(wěn)定性 ⑦、淺議晶格能公式
⑧、氫鍵及其對(duì)化合物性質(zhì)的影響 ⑨、粘接過(guò)程中配位鍵力的研究
第二篇：《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》教學(xué)反思
高二是高中教學(xué)承上啟下的階段，高二學(xué)生的素質(zhì)關(guān)系到高三的復(fù)習(xí)策略以及高考成績(jī)單，《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》教學(xué)反思。本學(xué)期所教的課程為《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》是研究物質(zhì)的微觀世界，理論性較強(qiáng)，對(duì)學(xué)生的邏輯思維與化學(xué)素養(yǎng)都是很好的培養(yǎng)教材，本學(xué)期的教學(xué)主線為化學(xué)微觀概念的重建，圍繞這主軸我們高二備課組針對(duì)每個(gè)專題進(jìn)行了詳細(xì)的備課。
在初中階段所學(xué)化學(xué)用語(yǔ)主要是元素符號(hào)、化學(xué)式、化學(xué)方程式等概念的建設(shè)，這些又是眾多化學(xué)用語(yǔ)的基礎(chǔ)，所以初中階段化學(xué)用語(yǔ)的學(xué)習(xí)則顯得尤為重要，但是又顯得凌亂，學(xué)生很難建設(shè)出基本概念的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。學(xué)習(xí)《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》時(shí)，學(xué)生更重要的是理解所學(xué)化學(xué)用語(yǔ)的涵義，做到“名”與“實(shí)”結(jié)合，形成基本概念系統(tǒng)，培使學(xué)生的抽象思維中建設(shè)出基本化學(xué)素養(yǎng)。化學(xué)用語(yǔ)是代表物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和變化的一系列符號(hào)或圖式，化學(xué)用語(yǔ)不僅代表化學(xué)事物，且表達(dá)特定化學(xué)概念，讓學(xué)生理解化學(xué)用語(yǔ)的涵義，把符號(hào)、圖式與物質(zhì)的特征、化學(xué)反應(yīng)發(fā)生和現(xiàn)象結(jié)合起來(lái)，豐富聯(lián)想線索，減少機(jī)械記憶，增加理解記憶，減輕學(xué)生的記憶負(fù)擔(dān)，提高記憶效率。
從微觀世界了解物質(zhì)的組成是本書的教學(xué)重點(diǎn)也是難點(diǎn)。學(xué)生需要先對(duì)元素的實(shí)體----原子的結(jié)構(gòu)建立起基本和清楚的認(rèn)識(shí)之后，才能探討元素之間存在怎樣的規(guī)律性聯(lián)系（本質(zhì)是元素的原子結(jié)構(gòu)屬性之間的聯(lián)系），教學(xué)反思《《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》教學(xué)反思》。對(duì)于原子結(jié)構(gòu)，我們只要求學(xué)生掌握幾代科學(xué)家建立的原子結(jié)構(gòu)模型，而對(duì)于不同種的原子具體結(jié)構(gòu)我們?cè)谶@里不做強(qiáng)調(diào)，并擴(kuò)展到離子與分子的涵義是元素周期表的科學(xué)本質(zhì)是在原子結(jié)構(gòu)水平上對(duì)元素性質(zhì)及其規(guī)律性聯(lián)系的認(rèn)識(shí)成果。而元素周期表，以及電離能，電負(fù)性等性質(zhì)的周期性變化的解讀對(duì)于學(xué)生了解元素的化合價(jià)以及物質(zhì)化合的化學(xué)式的書寫都有很大的幫助。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，并沒有建立起用原子結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)理解、分析元素性質(zhì)的聯(lián)系，所以原子結(jié)構(gòu)、元素的化合價(jià)、化合物的化學(xué)式等都成為了孤立的知識(shí)點(diǎn)。
其實(shí)《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》是在分析元素周期表，將元素周期表“立體化”，要求學(xué)生會(huì)用表，能從表中找出相應(yīng)的信息，如原子的符號(hào)、質(zhì)子數(shù)、相對(duì)原子質(zhì)量，以及在此基礎(chǔ)上的如何計(jì)算中子數(shù)，會(huì)計(jì)算相對(duì)分子質(zhì)量、物質(zhì)中各元素質(zhì)量之比或元素在改物質(zhì)中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)等等。有能力的學(xué)生還可以在此基礎(chǔ)上分析概括一類元素（同一族）的特點(diǎn)，使得對(duì)其產(chǎn)生的離子以及化合物有更深的認(rèn)識(shí)?？梢砸竽芰?qiáng)的學(xué)生從物質(zhì)看到元素，從元素看到原子，從原子看到原子結(jié)構(gòu)，從原子的孤立構(gòu)成看到核電荷數(shù)、原子半徑、核外電子、最外層電子數(shù)及其之間的關(guān)系，再看到這些原子結(jié)構(gòu)屬性與得失電子能力以及氧化還原性之間的初步關(guān)系，并對(duì)晶體類型進(jìn)一步地了解。
在《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》這部分內(nèi)容的教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生就簡(jiǎn)單的概念的定義是理解的，但是復(fù)述還是有這樣或那樣的科學(xué)術(shù)語(yǔ)的缺失，但是對(duì)一些基礎(chǔ)的解題的規(guī)范就生疏多了。因此我們一定要將這部分概念原理知識(shí)功能化。例如，要學(xué)生計(jì)算二氧化碳中各元素的質(zhì)量比，學(xué)生知道其中的氧元素和碳元素的質(zhì)量比是8：3，但是要他們寫出具體的解題過(guò)程，他們就呆住了，不知道從何下手，在復(fù)習(xí)的時(shí)候就要把要求放低，動(dòng)員每一個(gè)同學(xué)都同手寫一寫解題的格式，不在于答案而是在于過(guò)程的熟悉。
第三篇：公文思路研究之一：思路與結(jié)構(gòu)
公文寫作構(gòu)思中確立了主旨和觀點(diǎn)、選取了材料，是解決了言之有理、言之有物的問(wèn)題。要解決言之有序的問(wèn)題則必須考慮結(jié)構(gòu)的安排。
有人說(shuō)學(xué)習(xí)公文寫作，主要是解決格式問(wèn)題，掌握了不同文種的格式，就可以依樣畫葫蘆了。誠(chéng)然，公文在長(zhǎng)期的發(fā)展過(guò)程中，已逐步形成了一套約定俗成的甚至統(tǒng)一規(guī)定的文面格式和結(jié)構(gòu)方法，掌握結(jié)構(gòu)的這些低層次方法是比較容易的。但這些決不是公文結(jié)構(gòu)的全部?jī)?nèi)容，公文的結(jié)構(gòu)還有其高層次的規(guī)律有待我們?nèi)パ芯俊W(xué)習(xí)。公文結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)，是客觀事物的內(nèi)部規(guī)律和作者思維軌跡的高度統(tǒng)一。復(fù)雜的客觀事物千差萬(wàn)別，不同作者的思維也會(huì)大相徑庭，因此，公文的結(jié)構(gòu)決不可能只是千篇一律、一成不變的。我們探究公文的結(jié)構(gòu)，就不能只停留在格式這個(gè)淺層面上，而要深入到思路這個(gè)深層次領(lǐng)域中去，在思維上下功夫。本文正是要從思路與結(jié)構(gòu)的關(guān)系出發(fā)，研究公文結(jié)構(gòu)的內(nèi)容、形式、方法和藝術(shù)。
一、結(jié)構(gòu)的涵義和作用
結(jié)構(gòu)指文章內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，以及這種內(nèi)部構(gòu)造所反映出的外部形態(tài)。劉勰在《文心雕龍·附會(huì)》中說(shuō)：“何謂附會(huì)？謂總文理，統(tǒng)首尾，定與奪，合涯際，彌綸一篇，使雜而不越者也?！彼f(shuō)的“附會(huì)”，指的就是謀篇布局、安排結(jié)構(gòu)，具體說(shuō)就是要使主旨清晰地、有條有理地貫穿全文，連綴成篇，做到首尾呼應(yīng)，取舍得當(dāng)，考慮好各部分的分合接榫，使全篇文章完整嚴(yán)密，使文章內(nèi)容充實(shí)豐滿而不零亂。在構(gòu)思的過(guò)程中，安排結(jié)構(gòu)和確立主旨、選擇材料同等重要，結(jié)構(gòu)和主旨、材料必須密切配合、相互依存，才能實(shí)現(xiàn)文章的構(gòu)思。主旨是文章的靈魂，材料是文章的血肉，結(jié)構(gòu)則是文章的骨架。離開了結(jié)構(gòu)，主旨、材料就失去組成文章的依托了。在構(gòu)思、寫作的過(guò)程中，精心安排好結(jié)構(gòu)，就能使文章準(zhǔn)確、充分、清晰地表現(xiàn)主旨、表達(dá)內(nèi)容，就能激發(fā)起閱讀者的接受興趣，使他們閱后能迅速地按作者的思路，準(zhǔn)確、完整地領(lǐng)會(huì)到文章的寫作意圖和主要內(nèi)容。針對(duì)同樣的工作，寫出同樣文種的文章，有的頭頭是道、條理清晰，有的雜亂無(wú)章，前言不搭后語(yǔ)，原因之一就在于安排結(jié)構(gòu)本領(lǐng)的高下不同。有經(jīng)驗(yàn)的人寫應(yīng)用文時(shí)不貿(mào)然動(dòng)筆。不是臨文覓意，想一句寫一句，想一段寫一段，而是先把結(jié)構(gòu)考慮成熟才動(dòng)手，一氣呵成。這就像修建房屋之前，必須先搞好總體設(shè)計(jì)，畫出藍(lán)圖一樣，按圖施工，質(zhì)量才能得到保證。
二、思路的涵義
思路是思維活動(dòng)的運(yùn)行軌跡。文章的思路，就是構(gòu)思文章時(shí)，作者有規(guī)律、有條理、有方向、連貫的思維過(guò)程的“路線”。思路是作者整體思維、系統(tǒng)思考的結(jié)果。正如張志公先生在《怎樣鍛煉思路》中剖析的：“作者的思路是他對(duì)客觀事物怎樣觀察、理解、認(rèn)識(shí)的反映。思路不是憑空產(chǎn)生的，而是以客觀事物為基礎(chǔ)的?？陀^事物反映在作者頭腦里，經(jīng)過(guò)觀察、理解、認(rèn)識(shí)的過(guò)程，形成了他對(duì)這件事物的印象、看法、態(tài)度或感情。把這些印象、看法、態(tài)度或感情理出一個(gè)頭緒來(lái)，就是所謂思路?！?/p>
文章思路的發(fā)展和推進(jìn)是有一定走向的，不同文體，可分別沿著時(shí)空線、邏輯線、情感線或意識(shí)流線展開思路。公文主要沿邏輯線和時(shí)空線展開思路。
三、思路與結(jié)構(gòu)的關(guān)系
文章的結(jié)構(gòu)，和作者對(duì)客觀事物的觀察、理解、認(rèn)識(shí)以及思想脈絡(luò)是緊密相關(guān)的。因此，結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上就是作者認(rèn)識(shí)客觀事物的思想脈絡(luò)在文章構(gòu)造上的反映，是作者思路的體現(xiàn)。只是不同的文體這種反映和體現(xiàn)的程度是不同的：文藝作品的這種反映和體現(xiàn)是曲折迂回的、深藏含蓄的；而公文的結(jié)構(gòu)，通常是作者思路的直接體現(xiàn)。葉圣陶說(shuō)：“作者思有路，遵路識(shí)斯真。”（葉圣陶：《語(yǔ)文教學(xué)二十韻》）如果說(shuō)結(jié)構(gòu)是文章的骨架的話，思路則是文章的脈絡(luò)。文章的結(jié)構(gòu)，總是沿著思路展開主旨、組織材料、謀篇布局的。思路是結(jié)構(gòu)的內(nèi)核和基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)是思路的外在表現(xiàn)，有了結(jié)構(gòu)，思路就可以物化了。文章的結(jié)構(gòu)提綱，就是作者用文字把自己的思路反映出來(lái)。可見思路和結(jié)構(gòu)的關(guān)系是十分密切的。文章結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)清楚，取決于思路是否嚴(yán)密清晰。有的文章結(jié)構(gòu)雜亂無(wú)章，主要原因就是思路不清。所以“思路，這是關(guān)乎文章結(jié)構(gòu)的最根本的東西”（張志公：《怎樣鍛煉思路》）。為了完整、嚴(yán)謹(jǐn)、條理清晰地組織結(jié)構(gòu)，為了寫出通順流暢的文章，準(zhǔn)確地表達(dá)思想，就要先把思路理清、理順。
（選自葉黔達(dá)、柯世華《現(xiàn)代公文寫作技巧》四川人民出版社版）
第四篇：高考沖刺物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)一（選修三）
2020-2021學(xué)高考沖刺物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)一（選修三）
1．分析下圖信息，結(jié)合所學(xué)內(nèi)容解答問(wèn)題。
回答下列問(wèn)題:
(1)①第三周期某元素的前5個(gè)電子的電離能如圖1所示。該元素是_______填元素符號(hào)，判斷依據(jù)是_______。
②第二周期元素的第一電離能隨原子序數(shù)的變化情況如圖6，I1隨Z的遞增而呈增大趨勢(shì)，導(dǎo)致在a點(diǎn)出現(xiàn)齒峰的原因是
_______。
③鋁鎂合金是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)鈉材料，原子位于面心和頂點(diǎn)，其晶胞如圖2所示。1個(gè)鋁原子周圍有_______個(gè)鎂原子最近且等距離。
(2)配合物的熔點(diǎn)，沸點(diǎn)，可用于制備純鐵。的結(jié)構(gòu)如圖3所示。下列關(guān)于說(shuō)法不正確的是_______。
A．是非極性分子，含有δ鍵和π鍵
B．中Fe原子的配體與互為等電子體
C．含有鍵
D．反應(yīng)中沒有新化學(xué)鍵生成(3)獨(dú)立的分子中，鍵鍵角為如圖4所示是的部分結(jié)構(gòu)以及其中鍵鍵角。請(qǐng)解釋離子中鍵角變?yōu)榈脑蚴莀______。根據(jù)VSEPR模型判斷，下列微粒中所有原子都在同一平面上的一組是_______。
A．和
B．和
C．和ClO3-
D．和
(4)已知立方BN晶體硬度很大，其原因是_______;其晶胞結(jié)構(gòu)如圖5所示，設(shè)晶胞中最近的B、N原子之間的距離為anm，阿伏加德羅常數(shù)的值為，則晶體的密度為_______列式即可，用含a、的代數(shù)式表示
(5)在某種含鎂、鎳、碳3種元素的超導(dǎo)材料晶體中，鎂原子和鎳原子一起以立方最密堆積方式形成有序結(jié)構(gòu).結(jié)構(gòu)中的兩種八面體空隙，一種完全由鎳原子構(gòu)成，另一種由鎳原子和鎂原子共同構(gòu)成，碳原子只填充在由鎳原子構(gòu)成的八面體空隙中，晶胞如圖7所示。
①組成該晶體的化學(xué)式為
_______。
②完全由鎳原子構(gòu)成的八面體空隙與由鎳原子和鎂原子共同構(gòu)成的八面體空隙的數(shù)量比為
_______。
③若取碳原子為晶胞頂點(diǎn)，則鎳原子位于晶胞的_______
位置。
2．元素周期表中第四周期某些過(guò)渡元素(如Ti、Mn、Zn等)在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用?；卮鹣铝袉?wèn)題：
(1)鈦的應(yīng)用越來(lái)越受到人們的關(guān)注。
①第四周期元素中，基態(tài)原子的未成對(duì)電子數(shù)與鈦相同的有___________(填元素符號(hào))。
②鈦比鋼輕、比鋁硬，是一種新興的結(jié)構(gòu)材料。鈦硬度比鋁大的原因是___________。
(2)錳及其化合物的應(yīng)用研究是前沿科學(xué)之一
①已知金屬錳有多種晶型，γ型錳的面心立方晶胞俯視圖符合下列___________(選填字母編號(hào))。
②三醋酸錳[(CH3COO)3Mn]是一種很好的有機(jī)反應(yīng)氧化劑。三醋酸錳[(CH3COO)3Mn]中陽(yáng)離子的價(jià)層電子排布式中電子的自旋狀態(tài)___________(填“相同”或“相反”)。
③Mn2＋能形成配離子為八面體的配合物MnClm·nNH3，在該配合物的配離子中，Mn2＋位于八面體的中心。若含1
mol該配合物的溶液與足量AgNO3溶液作用可生成l
mol
AgCl沉淀，則該配離子化學(xué)式為___________。
(3)比較Fe和Mn的第三電離能，I3(Fe)___________I3(Mn)(填“大于”或“小于”)，原因是___________。
(4)某鈣鈦型復(fù)合氧化物如圖，以A原子為晶胞的頂點(diǎn)，A位可以是Ca、Sr、Ba或Pb，當(dāng)B位是V、Cr、Mn、Fe時(shí)，這種化合物具有巨磁電阻效應(yīng)。
已知La為＋3價(jià)，當(dāng)被鈣等＋2價(jià)元素A替代時(shí)，可形成復(fù)合鈣鈦礦化合物L(fēng)axA1-xMnO3，(x＞0.9)，此時(shí)一部分＋3價(jià)錳轉(zhuǎn)變?yōu)椋?價(jià)，導(dǎo)致材料在某一溫度附近有反鐵磁-鐵磁、鐵磁-順磁轉(zhuǎn)變及金屬-半導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變，則復(fù)合鈣鈦礦化合物中＋3價(jià)錳與＋4價(jià)錳的物質(zhì)的量之比為___________(用含x的代數(shù)式表示)。
(5)具有較高催化活性的材料金紅石的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。已知該晶體的密度為d
g·cm-3，Ti、O原子半徑分別為a
pm和b
pm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則金紅石晶體的空間利用率為___________(列出計(jì)算式)。
3．金屬陶瓷是一種復(fù)合材料，兼有金屬和陶瓷的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用非常廣泛，金屬基體可為，，陶瓷基體為碳化硅等.回答下列問(wèn)題：
(1)位于元素周期表中第四周期_______族，與的基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)之比為_______。
(2)與C相比，原子之間難以形成雙鍵的原因是_______。
(3)已知的一種晶體結(jié)構(gòu)與、相似，則該晶體的熔點(diǎn)比晶體的_______(填“高”、“低“)，原因是_______。
(4)鈷獻(xiàn)菁可顯著提升二次電池的充放電效率，為增強(qiáng)水溶性將其改性為四氨基鈷酞菁，其結(jié)構(gòu)如圖所示：
四氨基鈷酞菁中與鈷離子通過(guò)配位鍵結(jié)合的氮原子的編號(hào)是_______；水溶性得到有效改善的原因是_______。
(5)的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示.晶胞參數(shù)為，阿伏加德羅常數(shù)的值為，晶體的密度為_______.以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系，可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)，若圖中原子1的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為，則原于2的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為_______。
4．中國(guó)古代文獻(xiàn)中記載了大量古代化學(xué)的研究成果，《本草綱目》中記載：“(火藥)乃焰消(KNO3)、硫磺、杉木炭所合，以為烽燧銃機(jī)諸藥者”，反應(yīng)原理為S＋2KNO3＋3C=K2S＋N2↑＋3CO2↑。
(1)氮原子的價(jià)層電子排布圖為___________，煙花燃放過(guò)程中，鉀元素中的電子躍遷的方式是___________，K、S、N、O四種元素第一電離能由大到小的順序?yàn)開__________。上述反應(yīng)涉及的元素中電負(fù)性最大的是___________(填元素符號(hào))。
(2)碳元素除可形成常見的氧化物CO、CO2外，還可形成C2O3(其結(jié)構(gòu)如圖)。C2O3與水反應(yīng)可生成草酸(HOOC—COOH)。
①C2O3中碳原子的雜化軌道類型為___________，CO2分子的立體構(gòu)型為___________。
②草酸與正丁酸(CH3CH2CH2COOH)的相對(duì)分子質(zhì)量相差2，二者的熔點(diǎn)分別為101℃、－7.9℃，導(dǎo)致這種差異的最主要原因可能是___________。
③CO分子中π鍵與σ鍵個(gè)數(shù)比為___________。
(3)磷化硼是一種超硬耐磨涂層材料，晶胞如右圖所示，其密度為ρg·cm－3，設(shè)NA是阿伏加德羅常數(shù)的值，則磷原子的配位數(shù)為___________，晶胞參數(shù)為___________pm。
5．W、R、X、Y、Z是原子序數(shù)依次增大的前四周期元素，其元素性質(zhì)或原子結(jié)構(gòu)如下：
元素
元素性質(zhì)或原子結(jié)構(gòu)
W
基態(tài)原子L能層所有能級(jí)上電子數(shù)相同
R
第二周期元素基態(tài)原子中未成對(duì)電子最多
X
基態(tài)原子核外s能級(jí)上電子總數(shù)與p能級(jí)上電子總數(shù)相等，且第一電離能低于同周期相鄰元素
Y
次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)的2倍
Z
最外層只有1個(gè)電子，其它所有軌道電子均成對(duì)
請(qǐng)按要求填空：
(1)Y的基態(tài)原子有___________種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子，Z的價(jià)電子軌道表示式為___________
(2)W、R、X的簡(jiǎn)單氫化物中，鍵角由大到小排列是___________(用對(duì)應(yīng)的分子式表示)，原因___________
(3)已知：羧酸的酸性可用pKa（pKa=-lgKa）的大小來(lái)衡量，pKa越小，酸性越強(qiáng)；
羧酸
三氯乙酸()
0.65
三氟乙酸()
0.23
由表可見，酸性：三氯乙酸___________三氟乙酸(填“大于”、“小于”或“等于”)，從鍵的極性角度解釋原因___________
(4)W和Y兩種元素可形成一種熔點(diǎn)為2700、摩氏硬度為9.5的化合物，該化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，Y原子緊鄰的Y原子有___________個(gè)；若晶胞參數(shù)為a
nm，晶體密度為，則阿伏伽德羅常數(shù)為___________(列出計(jì)算式即可)。
6．過(guò)渡金屬硫族化合物為具有良好可控性的半導(dǎo)體材料，可用于太陽(yáng)能電池制備、激光技術(shù)、光催化水的裂解等領(lǐng)域。的其中一種制備方法是以CuS、ZnS、和Cu為原料高能球磨后，在氣氛中退火。回答下列問(wèn)題：
(1)所給電子排布圖中，能表示基態(tài)S原子3p軌道電子狀態(tài)的是_______(填標(biāo)號(hào))。
A．B．
C．
D．
(2)基態(tài)的價(jià)層電子排布式是_______。
(3)CuS由與反應(yīng)制備。根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型，中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為_______。的空間構(gòu)型為_______。
(4)的晶體類型與CuS相同，除上述用途外，也用于制作火柴頭?；鸩袢紵龝r(shí)，轉(zhuǎn)化為和，這三種物質(zhì)熔點(diǎn)由高到低的順序是_______。
(5)的四方晶胞如圖所示。
①Sb位于晶胞的頂點(diǎn)和體心，則圖中A代表的原子是_______。
②原子A的坐標(biāo)為，原子B的坐標(biāo)為，則原子C的坐標(biāo)為_______。
③設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為，則的密度為_______(列出計(jì)算表達(dá)式)。
7．鋰離子電池讓電動(dòng)汽車飛速發(fā)展，有利于實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。LiCoO2、LiFePO4、Li4TisO12常用作電池的電極材料，LiPF6、LiAsF6常用作鋰離子聚合物電池的載體材料。
回答下列問(wèn)題：
(1)LiCoO2中基態(tài)Co原子的電子排布式為___________，其核外電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有___________種。
(2)LiFePO4與LiPF6中所含的非金屬元素電負(fù)性由大到小的順序?yàn)開__________，PF的空間構(gòu)型為___________。
(3)含氧酸的通式可寫為(HO)mROn，根據(jù)含氧酸的結(jié)構(gòu)規(guī)律，下列酸中酸性與H3PO4相近的有___________。
a．HClO
b．H2SO4
c．HNO2
d．HNO3
(4)電池工作時(shí)，Li+可在電解質(zhì)LiPF6或LiAsF6的中發(fā)生遷移，相同條件下，Li+在___________(選填“LiPF6”或“LiAsF6”)中遷移較快，原因是___________。
(5)Li4Ti5O12中Ti元素的化合物TiO2是一種重要的瓷器釉料。研究表明，在TiO2中通過(guò)氮摻雜反應(yīng)可生成TiO2-aNb，能使TiO2對(duì)可見光具有活性，摻雜過(guò)程如圖所示。
則TiO2-aNb晶體中a=___________，b=___________。
8．鎳是一種硬而有延展性并具有鐵磁性的金屬，且抗腐蝕，是重要的合金材料和催化劑?；卮鹣铝袉?wèn)題：
(1)基態(tài)鎳原子的價(jià)電子排布式為___________。
(2)可以形成多種配離子，如[Ni(NH3)4]2+、[Ni(CN)4]2-、丁二酮肟鎳分子(見下圖)等。
①CN-中碳原子的雜化方式為___________，1
mol[Ni(CN)4]2-中含有___________molσ鍵。
②[Ni(NH3)4]2+中H-N-H鍵角比NH3分子中H-N-H鍵角___________(填“大”或“小”)，NH3極易溶于水的原因是___________。
③丁二酮肟鎳分子內(nèi)含有的作用力有___________(填字母)。
a．配位鍵
b．離子鍵
c．氫鍵
d．范德華力
(3)NiO的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，其密度是d
g/cm3，距離最近的兩個(gè)O2-之間的距離為___________(用含d、NA的代數(shù)式表示，設(shè)NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。
9．元素的金屬性、非金屬性及有關(guān)單質(zhì)和化合物的性質(zhì)與其原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)等有著密切的聯(lián)系?；卮稹Ｏ铝袉?wèn)題：
(1)下列基態(tài)原子的核外電子排布式正確的是__(填序號(hào))。
A．
B．
C．
D．
(2)第IA、IIA族部分元素氯化物的熔點(diǎn)如下表，從NaCl到CsCl熔點(diǎn)依次降低，但BeCl2的熔點(diǎn)比MgCl2的低，其原因是__。
氯化物
NaCl
KCl
RbCl
CsCl
熔點(diǎn)/℃
801
776
715
645
405
714
(3)下列物質(zhì)的變化破壞了極性共價(jià)鍵的是__(填序號(hào))。乙酸中碳原子的雜化方式為__，1
mol乙酸分子中含有的σ鍵和π鍵的個(gè)數(shù)比為__；乙酸易溶于水的原因是相似相溶，以及___。
A．二氧化硅晶體熔化
B．乙酸溶于水
C．干冰升華
D．冰融化
(4)某晶體的晶胞如圖所示，則該晶體的化學(xué)式為__；已知該晶體的晶胞邊長(zhǎng)為540 pm，阿伏加德羅常數(shù)的值為，則體積為10
cm3晶體的質(zhì)量為__g(列出計(jì)算式即可)。
10．、在電化學(xué)和催化領(lǐng)域均有重要地位.回答下列問(wèn)題：
(1)基態(tài)原子核外占據(jù)最高能層電子的電子云輪廓圖的形狀為_______；、兩種基態(tài)原子的價(jià)層電子數(shù)目之比為_______；、、的第一電離能由大到小的順序?yàn)開______。
(2)碳有多種同素異形體，其中等質(zhì)量的石墨與金剛石中共價(jià)鍵的數(shù)目之比為_______。
(3)、、的沸點(diǎn)由高到低的順序?yàn)開______，原因?yàn)開______。
(4)的酸性弱于的原因?yàn)開______；中的雜化方式為_______。
(5)的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。
①晶體中，C周圍距離最近且相等的的數(shù)目為_______。
②若阿伏加德羅常數(shù)的值為，則晶體密度_______。
11．碳(C)、銅(Cu)、錫(Sn）及其化合物有許多用途?；卮鹣铝袉?wèn)題。
(1)在元素周期表里，錫和碳同族，錫位于第五周期?；鶓B(tài)錫原子的最外層電子排布式為_______。
(2)磷化銅(Cu3P2)用于制造磷青銅，磷青銅是含少量錫、磷的銅合金。磷化銅與水反應(yīng)產(chǎn)生有毒的磷化氫(PH3)氣體，P、S的第二電離能(I2)的大小關(guān)系為I2(P)___I2(S)(填“＞”、“＜”或“=”)，原因是_。PH3分子的熱穩(wěn)定性比NH3______(填“強(qiáng)”或“弱”)。
(3)1mol苯中含鍵的數(shù)目為______。CH3CH2COOH中C的雜化方式有______；
(4)磷青銅晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，該晶體中P原子與最近的Cu原子的核間距為anm，該晶體中P原子位于由銅原子形成的正八面體的空隙中，則該正八面體的邊長(zhǎng)為__________nm，該晶體密度為______gcm-3(用含NA的代數(shù)式表示)。
12．由Mg、C和Ni組成的三元合金系統(tǒng)具有超導(dǎo)電性?；卮鹣铝袉?wèn)題：
(1)基態(tài)Ni原子核外電子排布式為_______。
(2)對(duì)羥基苯甲酸()具有防腐、防霉和X菌等作用，其中C原子的雜化軌道類型為_______，1
mol對(duì)羥基苯甲酸中鍵數(shù)目為_______(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。
(3)對(duì)羥基苯甲酸()沸點(diǎn)比鄰羥基苯甲酸()____(填“高”“低”或“相等”)，原因是_______。
(4)新型超導(dǎo)材料晶體的晶胞結(jié)構(gòu)中鎂原子和鎳原子位于頂點(diǎn)和面心，它們構(gòu)成兩種八面體空隙，一種由鎳原子構(gòu)成，另一種由鎳原子和鎂原子一起構(gòu)成，兩種八面體空隙的數(shù)量是1：3，碳原子只填充在鎳原子構(gòu)成的八面體空隙中，沿晶胞立方格子對(duì)角線取得的截圖如圖所示。
①該新型超導(dǎo)材料的化學(xué)式為_______。
②已知晶胞參數(shù)，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，Mg的C配位數(shù)為_______，該晶胞密度為_______(列出計(jì)算式即可)。
13．宋代《開寶本草》記載“取鋼煅作葉如笏或團(tuán)，平面磨錯(cuò)令光凈，以鹽水灑之，于醋甕中陰處埋之一百日，鐵上衣生，鐵華成矣?！薄拌F華”是醋酸亞鐵，其熔點(diǎn)約為195℃。回答：
(1)基態(tài)Fe原子價(jià)層電子的電子排布圖為___________，鐵所在的周期第一電離能由大到小的前三種元素是___________(用元素符號(hào)表示)。
(2)醋酸亞鐵中碳原子的雜化軌道類型有___________，該微粒中是否存在四面體結(jié)構(gòu)___________(填“存在”或“不存在”)，其晶體類型最可能是___________。
(3)鹽水若灑在煤火上會(huì)產(chǎn)生黃色火焰，此過(guò)程中相應(yīng)原子中電子躍遷方式為___________。
(4)Fe(CO)5可用作催化劑、汽油抗爆劑等。其分子中鍵和鍵的數(shù)目之比為___________。CO的沸點(diǎn)高于N2的原因是___________。
(5)鐵氮化合物在磁記錄材料領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，其中一種晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示，則一個(gè)該晶胞的質(zhì)量為___________g．若晶胞參數(shù)為d
pm，N、Fe的原子半徑分為、，則該晶胞中原子的空間利用率是___________。(用表示阿伏加德羅常數(shù)的值，表示圓周率)
14．下表中A、B、C、D、E、F為短周期主族元素，G為第四周期元素，它們的原子序數(shù)依次增大。
A．元素周期表中原子半徑最小的元素
B．原子最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的2倍
C．元素原子的核外p電子總數(shù)比s電子總數(shù)少1
D．元素價(jià)電子排布式為nsnnp2n
E．同D主族元素，且原子序數(shù)為D的2倍
F．元素的主族序數(shù)與周期數(shù)的差為4
G．基態(tài)原子最外層電子排布為4s1，內(nèi)層處于全充滿狀態(tài)
(1)C基態(tài)原子電子排布式為___________，CA3中心原子的雜化方式為___________，分子空間構(gòu)型為___________。
(2)E的最高價(jià)氧化物的VSEPR模型名稱為___________，其屬于___________(填“極性”或“非極性”)分子。
(3)A2D的沸點(diǎn)比A2E的沸點(diǎn)高，其主要原因是___________。
(4)下列關(guān)于B2A2的說(shuō)法中正確的是___________(填序號(hào))。
A．B2A2中的所有原子都滿足8電子結(jié)構(gòu)
B．B2A2分子中σ鍵和π鍵數(shù)目比為1：1
C．B2A2是由極性鍵和非極性鍵形成的非極性分子
D．B2A2分子發(fā)生加成反應(yīng)σ鍵斷裂
(5)下列圖象可表示兩個(gè)F原子間成鍵后的電子云的圖像是___________。
(6)向G2+的硫酸鹽溶液中滴加氨水直至過(guò)量，首先觀察到生成藍(lán)色沉淀，離子方程式為___________，繼續(xù)滴加氨水，沉淀溶解，得到深藍(lán)色的透明溶液，加入乙醇后有深藍(lán)色晶體析出，其溶質(zhì)的化學(xué)式為___________(不用寫結(jié)晶水)。
15．蘆筍中的天冬酰胺(結(jié)構(gòu)如圖)和微量元素硒、鉻、錳等，具有提高身體免疫力的功效。
(1)天冬酰胺中_______(名稱)元素基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)最多。
(2)天冬酰胺中碳原子的雜化軌道類型有_______種。
(3)畫出基態(tài)O原子的價(jià)電子排布圖_______。
(4)寫出BH的等電子體_______(分子、離子各寫一種)。
(5)某錳氧化物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，該氧化物的化學(xué)式為_______。
參考答案
1．Mg
是的5倍多，說(shuō)明最外層有2個(gè)電子
基態(tài)N原子的2p能級(jí)半充滿
C、D
氨分子與形成配合物后，孤對(duì)電子與形成配位鍵，原孤對(duì)電子與成鍵電子對(duì)之間的排斥作用減弱，所以鍵鍵角變大
B
立方BN晶體是原子晶體，鍵鍵能大，所以質(zhì)地堅(jiān)硬
1:3
棱心
【詳解】
(1)①由圖1可知電離能I3是I2的5倍多，說(shuō)明最外層有2個(gè)電子，結(jié)合該元素是第三周期元素，則該元素為第三周期第ⅡA族元素，此元素為鎂元素，元素符號(hào)為Mg；
②第二周期元素的第一電離能隨原子序數(shù)的變化情況如圖6，同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大的趨勢(shì)，但第ⅡA元素第一電離能大于第ⅢA元素，第ⅤA族的第一電離能大于第ⅥA族元素，即I1隨Z的遞增而呈增大趨勢(shì)，而導(dǎo)致在a點(diǎn)出現(xiàn)齒峰的原因是基態(tài)N原子的2p能級(jí)半充滿；
③根據(jù)圖示，1個(gè)鋁原子周圍有8個(gè)鎂原子最近且等距離；
(2)
A.根據(jù)配合物的結(jié)構(gòu)圖，是三角雙錐結(jié)構(gòu)，正負(fù)電荷分布均勻，是非極性分子，分子中含有δ鍵和π鍵，選項(xiàng)A正確；
B.中Fe原子的配體是CO，價(jià)電子數(shù)是10，與互為等電子體，選項(xiàng)B正確；
C.含有鍵，選項(xiàng)C不正確；
D.是化學(xué)變化，有化學(xué)鍵的斷裂和生成，斷裂配位鍵、生成金屬鍵，選項(xiàng)D不正確；
答案選CD；
(3)分子與Zn2+形成配合物后，孤對(duì)電子與Zn2+成鍵，原孤對(duì)電子與成鍵電子對(duì)之間的排斥作用變?yōu)槌涉I電子對(duì)之間的排斥作用，排斥作用減弱，所以鍵鍵角變大；
A.中S原子價(jià)電子對(duì)個(gè)數(shù)＝，含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以為三角錐形結(jié)構(gòu)，中N原子價(jià)電子對(duì)個(gè)數(shù)＝，含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以為V形結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)A不符合；
B.中N原子價(jià)電子對(duì)個(gè)數(shù)＝，沒有孤電子對(duì)，所以為平面結(jié)構(gòu)，中S原子價(jià)電子對(duì)個(gè)數(shù)＝，沒有孤電子對(duì)，所以為平面結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)B符合；
C.中O原子價(jià)電子對(duì)個(gè)數(shù)＝，含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以為三角錐形結(jié)構(gòu)，ClO3-中Cl原子價(jià)電子對(duì)個(gè)數(shù)＝，含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以為三角錐形結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)不C符合；
D.中P原子價(jià)電子對(duì)個(gè)數(shù)＝，沒有孤電子對(duì)，所以為四面體結(jié)構(gòu)，中S原子價(jià)電子對(duì)個(gè)數(shù)＝，含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以為三角錐形結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)D不符合；
答案選B；
(4)立方BN晶體是原子晶體，鍵鍵能大，所以質(zhì)地堅(jiān)硬；
根據(jù)均攤原則，1個(gè)晶胞中含有N原子數(shù)是4、含有B原子數(shù)是，晶胞中最近的B、N原子之間的距離為anm，則晶胞體對(duì)角線為4anm，晶胞邊長(zhǎng)是nm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則晶體的密度為＝；
(5)①根據(jù)均攤法，C原子位于晶胞內(nèi)部，個(gè)數(shù)為1，Mg原子位于頂點(diǎn)，個(gè)數(shù)為1，Ni原子位于面心，個(gè)數(shù)為3，所以化學(xué)式為MgNi3C；
②據(jù)圖可知鎳原子構(gòu)成的八面體空隙數(shù)目為1，每條棱上的兩個(gè)鎂原子與相鄰面心的鎳原子構(gòu)成正八面體空隙的，所以鎳原子和鎂原子共同構(gòu)成的八面體空隙為3，則完全由鎳原子構(gòu)成的八面體空隙與由鎳原子和鎂原子共同構(gòu)成的八面體空隙的數(shù)量比為1：3；
③若取碳原子為晶胞頂點(diǎn)，鎳原子和鎂原子共同構(gòu)成的八面體空隙中有2個(gè)鎂原子、4個(gè)鎳原子，則鎳原子位于晶胞的棱心位置。
2．Ni、Ge、Se
Ti原子的價(jià)電子數(shù)比Al多，金屬鍵更強(qiáng)
D
相同
小于
Mn2+的3d能級(jí)是半充滿的相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，較難失去電子
【詳解】
(1)①Ti是22號(hào)元素，價(jià)電子排布是，Ti的基態(tài)未成對(duì)電子數(shù)為2個(gè)，同周期中未成對(duì)電子數(shù)為2個(gè)的價(jià)電子排布還有Ni()、Ge()、Se()共3種；
②Ti原子的價(jià)電子數(shù)比Al多，金屬鍵更強(qiáng)；
(2)①金屬錳的晶胞構(gòu)型和氯化鈉的相同，都屬于面心立方構(gòu)型，晶胞俯視圖符合D；
②Mn是25號(hào)元素，根據(jù)構(gòu)造原理知，Mn的基態(tài)原子核外電子排布式[Ar]3d54s2，失電子時(shí)，從最外層失去，即失去4s上2個(gè)電子和3d上一個(gè)電子，Mn3+核外價(jià)電子排布為3d4，則電子的自旋狀態(tài)相同；
③配離子是八面體，即中心離子的配體共6個(gè)，含1
mol該配合物的溶液與足量AgNO3溶液作用可生成l
mol
AgCl沉淀，說(shuō)明外界有1個(gè)Cl-，其余Cl-和氨都在內(nèi)界，作為配體，外界是一個(gè)單位負(fù)電荷，則整個(gè)內(nèi)界應(yīng)帶一個(gè)單位正電荷，錳離子有兩個(gè)單位正電荷，氨不帶電荷，只需要一個(gè)帶負(fù)電荷的氯離子即可，故配離子的化學(xué)式為；
(3)Fe的電子排布是[Ar]3d64s2，Mn的電子排布為[Ar]3d54s2，則Fe2+的電子排布為[Ar]3d6，Mn2+的電子排布為[Ar]3d5，Mn2+的3d能級(jí)是半充滿相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，較難失去電子，故第三電離能I3(Fe)較??；
(4)設(shè)中三價(jià)錳與四價(jià)錳的物質(zhì)的量分別是m和n，則有3x+2(1-x)+3m+4n=6，m+n=1，解得m=x，n=1-x，則中三價(jià)錳和四價(jià)錳的物質(zhì)的量之比為；
(5)晶胞中Ti原子數(shù)目=，O原子數(shù)目=，因此該物質(zhì)的化學(xué)式為TiO2，則晶胞中原子總體積為，晶胞的質(zhì)量=，則晶胞體積=，故晶胞的空間利用率是
3．Ⅷ
3:1
Si的原子半徑大于C的原子半徑，原子間難以形成π鍵
高
碳氧鍵的鍵長(zhǎng)比硅氧鍵短、鍵能比硅氧鍵大，碳氧鍵的共價(jià)鍵比硅氧鍵強(qiáng)
1,3
氨基中氮原子能與水分子形成氫鍵
【詳解】
(1)鈷元素的原子序數(shù)為27，位于元素周期表第四周期Ⅷ族；鉻元素的原子序數(shù)為24，價(jià)電子排布式為3d54s1，核外有6個(gè)不成對(duì)電子，鎳元素的原子序數(shù)為28，價(jià)電子排布式為3d84s2，核外有2個(gè)不成對(duì)電子，則鉻與鎳的基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)之比為3:1，故答案為：Ⅷ；3:1；
(2)
C原子的原子半徑較小，C原子中p軌道能形成肩并肩的π鍵，與C原子相比，Si原子的原子半徑較大，Si原子中p軌道難以形成肩并肩的π鍵，則Si原子之間難以形成雙鍵，故答案為：Si的原子半徑大于C的原子半徑，原子間難以形成π鍵；
(3)由題意可知，二氧化碳晶體和二氧化硅晶體都為原子晶體，原子晶體的熔點(diǎn)取決于共價(jià)鍵的強(qiáng)弱，由于碳原子的原子半徑比硅原子小，非金屬性比硅原子強(qiáng)，二氧化碳晶體中碳氧鍵的鍵長(zhǎng)比二氧化硅晶體中硅氧鍵短、鍵能比硅氧鍵大，則二氧化碳晶體中碳氧鍵的共價(jià)鍵二氧化硅晶體中比硅氧鍵強(qiáng)，熔點(diǎn)比二氧化硅晶體大，故答案為：大；碳氧鍵的鍵長(zhǎng)比硅氧鍵短、鍵能比硅氧鍵大，碳氧鍵的共價(jià)鍵比硅氧鍵強(qiáng)；
(4)
含有孤對(duì)電子的氮原子與鈷離子通過(guò)配位鍵結(jié)合，形成配位鍵后氮原子能形成4個(gè)共價(jià)鍵，由鉆酞菁的結(jié)構(gòu)可知，1、3號(hào)氮原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，2、4號(hào)氮原子形成3個(gè)共價(jià)鍵，則四氨基鈷酞菁中與鈷離子通過(guò)配位鍵結(jié)合的氮原子為1、3號(hào)；四氨基鈷酞菁中含有4個(gè)氨基，氨基中氮原子能與水分子形成氫鍵，增大在水中的溶解性，故答案為：1、3；氨基中氮原子能與水分子形成氫鍵；
(5)由晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中位于頂點(diǎn)和面心的碳原子的個(gè)數(shù)為8×+6×=4，位于體內(nèi)的硅原子個(gè)數(shù)為4，設(shè)晶體的密度為dg/cm3，由質(zhì)量公式可得：=(c×10—10)3，解得d=；由位于體對(duì)角線四分之一處上部原子1的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為可知，晶胞的邊長(zhǎng)為1，則位于體對(duì)角線四分之一處下部原子2的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為，故答案為：。
4．由高能量狀態(tài)躍遷到低能量狀態(tài)
N>O>S>K
O
sp2
直線型
草酸分子間能形成更多氫鍵
2∶1
【詳解】
(1)基態(tài)N原子價(jià)電子排布式為2s2p3，結(jié)合泡利原理、洪特規(guī)則，價(jià)電子排布圖為；煙花燃放過(guò)程中，鉀元素中的電子由高能量狀態(tài)躍遷到低能量狀態(tài)，以光的形式釋放能量；金屬的第一電離能小于非金屬元素的，N原子元素2p能級(jí)為半充滿穩(wěn)定狀態(tài)，N元素的第一電離能高于O元素的，同主族自上而下第一電離能減小，故第一電離能：N>O>S>K；同周期自左而右電負(fù)性增大、同主族自上而下電負(fù)性減小，故O的電負(fù)性最大，故答案為：，由高能量狀態(tài)躍遷到低能量狀態(tài)，N>O>S>K，O。
(2)①C2O3中碳原子沒有孤對(duì)電子、形成3個(gè)σ鍵，雜化軌道數(shù)目為3，C原子采取sp2雜化；CO2分子中碳原子沒有孤對(duì)電子，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2，其立體構(gòu)型為直線形，故答案為：sp2，直線形。
②草酸分子含有2個(gè)“O—H”鍵，正丁酸分子含有1個(gè)“O—H”鍵，草酸分子之間形成更多的氫鍵，故草酸的沸點(diǎn)比正丁酸高的多，故答案為：草酸分子之間形成更多的氫鍵。
③CO分子與N2互為等電子體，結(jié)構(gòu)相似，故CO的結(jié)構(gòu)式為C≡O(shè)，三鍵含有1個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵，故CO分子中π鍵與σ鍵個(gè)數(shù)比為2：1，故答案為：2：1。
(3)根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)可知每個(gè)B原子被四個(gè)距離相等且最近的P原子包圍，每個(gè)P原子被四個(gè)距離相等且最近的B原子包圍，所以P原子的配位數(shù)是4；在一個(gè)晶胞中含有的P原子數(shù)目：8×＋6×=4，在一個(gè)晶胞中含有的B原子數(shù)目：4×1=4，即1個(gè)晶胞中含有4個(gè)BP，晶胞的質(zhì)量是m==g，由于晶胞密度為ρg·cm-3，所以晶胞的體積為==cm3，所以晶胞參數(shù)為cm=×1010pm，故答案為：4，×1010。
5．14
CH4＞NH3＞H2O
NH3中心原子有一對(duì)孤電子對(duì)H2O中心原子有兩對(duì)孤電子對(duì)，CH4中心原子沒有孤電子對(duì)，而孤電子對(duì)排斥力比鍵合電子對(duì)排斥力大，所以孤電子對(duì)越多，鍵角減小
小于
F的電負(fù)性比Cl大，F(xiàn)-C極性大于Cl-C的極性，使F3C-C極性大于Cl3C-C的極性，導(dǎo)致三氟乙酸的羧基中的羥基的極性更大，更易電離出氫離子
【分析】
W基態(tài)原子L能層所有能級(jí)上電子數(shù)相同，W的電子排布式為1s22s22p2，為C元素；R第二周期元素基態(tài)原子中未成對(duì)電子最多，故R為N元素；X基態(tài)原子核外s能級(jí)上電子總數(shù)與p能級(jí)上電子總數(shù)相等，且第一電離能低于同周期相鄰元素，X為O元素；Y次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)的2倍，K、L、M層電子數(shù)分別為2、8、4，故Y為Si元素；Z最外層只有1個(gè)電子，其它所有軌道電子均成對(duì)，電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，為Cu元素。
【詳解】
(1)根據(jù)分析，Y是Si元素，核外所有電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)均不同，因此有14種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子；Z為Cu，價(jià)電子為3d104s1，價(jià)電子排布圖為；
(2)
W、R、X的簡(jiǎn)單氫化物分別為CH4、NH3、H2O，三個(gè)分子的中心原子均為sp3雜化，孤電子對(duì)排斥力比鍵合電子對(duì)排斥力大，所以孤電子對(duì)越多，鍵角減小，CH4、NH3、H2O中中心原子的孤電子對(duì)分別為0、1、2，故鍵角CH4＞NH3＞H2O；
(3)由于pKa越小，酸性越強(qiáng)，由表可以看出，三氯乙酸的pKa大于三氟乙酸的，故酸性三氯乙酸小于三氟乙酸；同主族元素電負(fù)性從上到下依次減弱，F(xiàn)的電負(fù)性比Cl大，所以F與C形成的共價(jià)鍵極性較大，CF3COOH中F3C-C極性大于CCl3COOH中Cl3C-C的極性，導(dǎo)致三氟乙酸的負(fù)電性偏向-CF3，致使羧基中的羥基的極性更大，更易電離出氫離子，酸性更強(qiáng)；
(4)由均攤法可知，晶胞中W的個(gè)數(shù)為8×+6×=4，Y的個(gè)數(shù)為4，故該物質(zhì)的化學(xué)式為SiC，由圖可以看出，C在8個(gè)頂點(diǎn)和6個(gè)面心，與C緊鄰的C有12個(gè)，由于化學(xué)式為SiC，故Si原子緊鄰的Si原子也有12個(gè)；晶胞密度，故NA=。
6．AC
正三角形
Cu
(1，)
【詳解】
(1)硫元素的原子序數(shù)為16，基態(tài)硫原子的價(jià)電子排布式為3s23p4；
A．符合核外電子排布規(guī)律，故正確；
B．由洪特規(guī)則可知，電子在能量相同的軌道上排布時(shí)，總是盡可能分占不同的軌道且自旋方向相同，則違背洪特規(guī)則，故錯(cuò)誤；
C．
符合核外電子排布規(guī)律，故正確；
D．由泡利不相容原理可知，一個(gè)原子軌道里最多只能容納2個(gè)電子，而且自旋相反，則違背泡利不相容原理，故錯(cuò)誤；
AC正確，故答案為：AC；
(2)銅元素的原子序數(shù)為29，價(jià)層電子排布式為3d104s1，則基態(tài)亞銅離子的價(jià)層電子排布式為3d10，故答案為：3d10；
(3)硫化氫分子中硫原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4；硝酸根離子中氮原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，孤孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為0，則離子的空間構(gòu)型為平面正三角形，故答案為：4；正三角形；
(4)分子晶體的熔點(diǎn)小于離子晶體，二氧化硫?yàn)榉肿泳w，三氧化二銻和三硫化二銻都為離子化合物，則二氧化硫的熔點(diǎn)最低；離子晶體中，離子鍵越強(qiáng)，晶體的熔點(diǎn)越高，由于氧離子的離子半徑小于硫離子，銻離子和氧離子形成的離子鍵強(qiáng)于銻離子和硫離子形成的離子鍵，三氧化二銻的熔點(diǎn)高于三硫化二銻，則三種物質(zhì)熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)?，故答案為：?/p>
(5)
①由晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中位于頂點(diǎn)和體心的銻原子個(gè)數(shù)為8×+1=2，位于面上的小黑球的個(gè)數(shù)為8×=4，位于面心和棱上的小灰球的個(gè)數(shù)為2×+4×=2，位于體內(nèi)的大白球的個(gè)數(shù)為8，由晶體的化學(xué)式為可知，小黑球A、B、C均為銅原子，小灰球?yàn)殇\原子，大白球?yàn)榱蛟?，故答案為：Cu；
②由位于yz面上的原子A的坐標(biāo)為和位于xz面上的原子B的坐標(biāo)為可知，位于xyz面上的原子C的坐標(biāo)為(1，)，故答案為：(1，)；
③設(shè)晶胞的密度為dg/cm3，由晶胞的質(zhì)量公式可得：=[
(a×10—10)
×2a×10—10]×d，解得d=，故答案為：。
7．1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2
F>O>P
正八面體形
C
LiAsF6
PF的半徑比AsF的小，PF與Li+的作用比AsF的強(qiáng)，遷移速度就慢
【詳解】
(1)基態(tài)Co原子核外有27個(gè)電子，根據(jù)能量最低原理書寫電子排布式為1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2；s軌道有一種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，p軌道有三種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，d軌道有五種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因此基態(tài)Co廈于的核外電于的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有15種，故答案為：1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2；15；
(2)LiFePO4與LiPF6中所含的非金屬元素為P、O、F，電負(fù)性由大到小的順序?yàn)镕>O>P；PF的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為6+(5+1-6)=6，沒有孤電子對(duì)，空間構(gòu)型為正八面體形，故答案為：F>O>P；正八面體形；
(3)H3PO4的通式可寫為(HO)3PO，HClO的通式可寫為HOCl，H2SO4的通式可寫為(HO)2PO2，HNO2的通式可寫為HONO，HNO3的通式可寫為(HO)3N，HNO2和H3PO4的非羥基氧原子數(shù)n相同，酸性相近，故答案為：C；
(4)PF的半徑比AsF的小，PF與Li+的作用比AsF的強(qiáng)，遷移速度就慢，故答案為：LiAsF6；PF的半徑比AsF的小，PF與Li+的作用比AsF的強(qiáng)，遷移速度就慢；
(5)由圖可知，在TiO2
晶胞中，Ti
原子位于頂點(diǎn)、面上和體心處，O
原子位于面上、棱邊以及晶胞內(nèi)部，因此
個(gè)晶胞中含有的Ti
原子個(gè)數(shù)為：8×+4×+1=4，O
原子個(gè)數(shù)為：8×+8×+2=8，進(jìn)行
N
摻雜后，棱邊上和晶胞內(nèi)部分別有
個(gè)
O
原子形成氧空穴，面上有
個(gè)
O
原子被
N
原子替代，則摻雜后晶體中
N
原子個(gè)數(shù)為：12，O
原子個(gè)數(shù)為：8?1??=，晶胞內(nèi)各原子數(shù)為：Ti4ON，將
Ti
原子數(shù)定為
1，可得：TiON，即2-a=，a=，b=，故答案為：。
8．3d84s2
sp
大
氨氣和水都是極性分子，且它們之間能形成氫鍵
ac
【詳解】
(1)Ni是28號(hào)元素，根據(jù)構(gòu)造原理，可知基態(tài)Ni原子核外電子排布是1s22s22p63s23p63d84s2，則基態(tài)鎳原子的價(jià)電子排布式為3d84s2；
(2)①在CN-中C、N原子之間以共價(jià)三鍵結(jié)合，C原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為1+=1，所以C原子雜化方式是sp雜化；
在[Ni(CN)4]2-中，中心Ni2+與4個(gè)配位體CN-之間以配位鍵結(jié)合，配位鍵屬于σ鍵；在CN-中含有1個(gè)C≡N鍵，其中1個(gè)為σ鍵，2個(gè)為π鍵，因此1個(gè)[Ni(CN)4]2-中含有σ鍵含有4+1×4=8個(gè)σ鍵，則在1
mol
[Ni(CN)4]2-中含有8
mol
σ鍵；
②NH3中N原子上有1對(duì)孤電子對(duì)，在[Ni(NH3)4]2+中NH3的孤電子對(duì)形成配位鍵后，使N-H成鍵電子對(duì)所受斥力減小，鍵角增大，則[Ni(NH3)4]2+中H-N-H鍵角大于NH3分子中的H-N-H鍵角；氨氣和水都是極性分子，根據(jù)相似相溶原理可知NH3易溶于水；且NH3、H2O分子之間能形成氫鍵，增加了分子之間的吸引作用，也增大了氨在水中溶解度；
③在丁二酮肟鎳分子內(nèi)，配位體的N原子與中心Ni原子之間以配位鍵結(jié)合；N=O鍵的O原子與O-H鍵的H原子之間以氫鍵結(jié)合，故丁二酮肟鎳分子內(nèi)含有的作用力有配位鍵、氫鍵，合理選項(xiàng)是ac；
(3)在NiO晶胞中含有Ni原子數(shù)為：，含有的O原子數(shù)為；晶胞質(zhì)量m=，晶胞體積邊長(zhǎng)L=，O原子在晶胞邊長(zhǎng)L的一半，則晶胞中距離最近的兩個(gè)O2-之間的距離為a=。
9．C
從NaCl到CsCl均為離子晶體，陽(yáng)離子半徑逐漸增大，離子鍵逐漸減弱，熔點(diǎn)降低；但BeCl2是分子晶體，MgCl2是離子晶體，分子晶體的熔點(diǎn)低于離子晶體
AB
sp3、sp2
7∶1
乙酸分子與水分子間能形成氫鍵
ZnS
【詳解】
(1)A．根據(jù)構(gòu)造原理可知原子的核外電子排布式應(yīng)該為，A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)構(gòu)造原理可知原子的核外電子排布式應(yīng)該為是；
C．原子核外電子排布遵循構(gòu)造原理，C正確；
D．原子核外3d軌道全滿時(shí)原子處于穩(wěn)定狀態(tài)，則其電子排布式應(yīng)該是，D錯(cuò)誤；
故合理選項(xiàng)是C；
(2)NaCl、KCl、RbCl、CsCl均為離子晶體，由于金屬陽(yáng)離子半徑按Na+、K+、Rb+、Cs+順序逐漸增大，離子半徑越大，離子鍵越弱，斷裂離子鍵消耗的能量就越低，物質(zhì)的熔點(diǎn)就越低，所以從NaCl到KCl、RbCl、CsCl逐漸降低；而BeCl2在固態(tài)時(shí)屬于分子晶體，分子之間通過(guò)分子間作用力結(jié)合，分子間作用力比化學(xué)鍵弱，因此其熔沸點(diǎn)比較低；而MgCl2屬于離子晶體，Mg2+與Cl-通過(guò)離子鍵結(jié)合，離子鍵是一種強(qiáng)烈的相互作用力，斷裂消耗能量較高，所以BeCl2的熔點(diǎn)比MgCl2低；
(3)A．SiO2為共價(jià)晶體，熔化時(shí)將破壞Si-O共價(jià)鍵，Si-O屬于極性共價(jià)鍵，A符合題意；
B．乙酸溶于水時(shí)電離產(chǎn)生H+和CH3COO-，破壞的是H-O共價(jià)鍵，H-O共價(jià)鍵屬于極性共價(jià)鍵，B符合題意；
C．干冰是固體CO2，由分子通過(guò)分子間作用力結(jié)合而成。干冰氣化破壞的是分子間作用力，與分子內(nèi)的共價(jià)鍵無(wú)關(guān)，C不符合題意；
D．冰是固體H2O，由分子通過(guò)分子間作用力結(jié)合而成。冰熔化破壞的是分子間作用力，與分子內(nèi)的共價(jià)鍵無(wú)關(guān)，D不符合題意；
故合理選項(xiàng)是AB；
乙酸是由分子構(gòu)成的物質(zhì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是CH3COOH，其中甲基(-CH3)中的碳原子形成4個(gè)單鍵，雜化軌道數(shù)目為4，采用的是sp3雜化；羧基(-COOH)中的碳原子形成3個(gè)σ鍵，雜化軌道數(shù)目為3，采用的是sp2雜化，因此乙酸分子中C原子雜化類型為sp3、sp2雜化；
在1個(gè)CH3COOH分子中含有7個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵，因此在一個(gè)CH3COOH分子中含有的σ鍵和π鍵的個(gè)數(shù)比為其個(gè)數(shù)比為7∶1；
乙酸分子、水分子都是極性分子，且乙酸分子與水分子間會(huì)形成氫鍵，增加了分子間的作用力，因此乙酸易溶于水；
(4)晶胞中Zn在8個(gè)頂角和6個(gè)面心上，所以每個(gè)晶胞中含有Zn原子個(gè)數(shù)為，在每個(gè)晶胞內(nèi)部含有4個(gè)S原子，晶體中Zn、S原子個(gè)數(shù)比為4：4=1：1，所以該晶體的化學(xué)式為ZnS；每個(gè)晶胞的質(zhì)量為m=，晶胞體積為V=(540×10-10cm)3，則晶胞密度ρ=，故體積為10
cm3的晶體的質(zhì)量m(晶體)=。
10．球形
2∶3
3∶4
分子間能形成氫鍵，的相對(duì)分子質(zhì)量大于，分子間作用力大于
中非羥基氧原子數(shù)小于中非羥基氧原子數(shù)，中的正電性弱于中的正電性，更難電離出氫離子
【詳解】
(1)為28號(hào)元素，基態(tài)原子價(jià)層電子排布式為，的電子云輪廓圖的形狀為球形；基態(tài)原子的價(jià)層電子排布式為、基態(tài)原子的價(jià)層電子排布式為，二者的價(jià)層電子數(shù)目之比為2∶3；同周期元素的原子半徑越小，第一電離能往往越大，故、、的第一電離能由大到小的順序?yàn)椋?/p>
(2)石墨與金剛石的質(zhì)量相等，物質(zhì)的量相等，石墨中含有共價(jià)鍵，金剛石中含有共價(jià)鍵，二者數(shù)目之比為3∶4；
(3)三種物質(zhì)中，分子間能形成氫鍵，沸點(diǎn)最高，的相對(duì)分子質(zhì)量大于，分子間作用力更大，沸點(diǎn)高于，則三種物質(zhì)沸點(diǎn)由高到低的順序?yàn)椋?/p>
(4)同種元素形成的含氧酸中，非羥基氧原子數(shù)越多，酸性越強(qiáng)；中的價(jià)層電子對(duì)數(shù)目為4，雜化方式為雜化；
(5)①由的組成和晶胞結(jié)構(gòu)知，晶胞頂角處為C，與之距離最近且相等的的數(shù)目為6；
②由晶胞結(jié)構(gòu)知，每個(gè)晶胞中含有1個(gè)C和2個(gè)，則晶體密度。
11．5s25p2
＜
P失去的是3P2上的電子，S失去的是3P3上的電子，3P3為半充滿結(jié)構(gòu)、較穩(wěn)定、難失去電子
弱
12NA
sp3、sp2
【詳解】
(1)錫和碳同族，碳屬于ⅣA族元素，價(jià)電子排布式為2s22p2，則基態(tài)錫原子的最外層電子排布式為5s25p2。答案為：5s25p2；
(2)P失去1個(gè)電子后，其價(jià)電子排布式為3s23p2，S失去1個(gè)電子后，其價(jià)電子排布式為3s23p3，從價(jià)電子排布式可以看出，失去1
個(gè)電子后的S最外層處于半滿狀態(tài)，所以P、S的第二電離能(I2)的大小關(guān)系為I2(P)＜I2(S)，原因是P失去的是3P2上的電子，S失去的是3P3上的電子，3P3為半充滿結(jié)構(gòu)、較穩(wěn)定、難失去電子；元素的非金屬性越弱，其氫化物的穩(wěn)定性越差，P、N屬于同主族元素，P在N的下方，P的非金屬性比N弱，所以PH3分子的熱穩(wěn)定性比NH3弱。答案為：＜；P失去的是3P2上的電子，S失去的是3P3上的電子，3P3為半充滿結(jié)構(gòu)、較穩(wěn)定、難失去電子；弱；
(3)苯的結(jié)構(gòu)式為，但苯不是單雙鍵交替，而是形成大π鍵，所以1mol苯中含有6
NA個(gè)碳碳鍵和6
NA個(gè)碳?xì)滏I，鍵的數(shù)目為12NA。CH3CH2COOH中，-CH3、-CH2-中C原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)都為4，-COOH中C的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，所以C的雜化方式有sp3、sp2。答案為：sp3、sp2；
(4)該正八面體的邊長(zhǎng)為晶體中P原子與最近的兩個(gè)Cu原子構(gòu)成的直角三角形的斜邊，所以該正八面體的邊長(zhǎng)為nm；在晶胞中，含有1個(gè)P原子、Sn原子個(gè)數(shù)為、Cu原子個(gè)數(shù)為，則該晶體密度為=gcm-3。答案為：。
【點(diǎn)睛】
當(dāng)原子或離子的價(jià)電子軌道處于全滿、半滿或全空時(shí)，電子的能量低，原子或離子穩(wěn)定，再失去1個(gè)電子時(shí)的電離能大。
12．sp2
16NA
低
高兩個(gè)化合物都可以形成氫鍵，但前者因取代基在對(duì)位，易形成分子間氫鍵，沸點(diǎn)較高；后者因取代基在鄰位，易形成分子內(nèi)氫鍵，故沸點(diǎn)較低
MgCNi3
【詳解】
(1)Ni為第四周期VIII族的28號(hào)元素，基態(tài)原子核外電子排布式為或。
(2)對(duì)羥基苯甲酸()苯環(huán)中C原子和羧基中C原子的雜化軌道類型均為sp2；單鍵是一根σ鍵，雙鍵含一根σ鍵，苯環(huán)中6個(gè)碳原子間形成6根σ鍵，則1
mol對(duì)羥基苯甲酸中σ鍵數(shù)目為16NA。
(3)對(duì)羥基苯甲酸()沸點(diǎn)比鄰羥基苯甲酸()高，原因是兩個(gè)化合物都可以形成氫鍵，但前者因取代基在對(duì)位，易形成分子間氫鍵，沸點(diǎn)較高；后者因取代基在鄰位，易形成分子內(nèi)氫鍵，故沸點(diǎn)較低。
(4)①在如圖晶胞中，八面體空隙位于體心位置和所有棱心位置，它們的比例是1：3，體心位置的八面體由鎳原子構(gòu)成，可填入碳原子，而棱心位置的八面體由2個(gè)鎂原子和4個(gè)鎳原子一起構(gòu)成，不填碳原子，所以C處于體心位置，則Mg處于頂點(diǎn)位置，Ni處于面心位置，該超導(dǎo)材料晶體的結(jié)構(gòu)如圖所示：，含Mg的個(gè)數(shù)為=1，含Ni的個(gè)數(shù)為=3，含C的個(gè)數(shù)為1，該新型超導(dǎo)材料的化學(xué)式為MgCNi3。
②由圖可知，與Mg距離最近的C的個(gè)數(shù)為8，該晶胞密度。
13．Kr＞Br＞As
sp3、sp2
存在分子晶體
由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)(或由較高能量的軌道躍遷到較低能量的軌道)
1：1
二者相對(duì)分子質(zhì)量相同，CO為極性分子，N2為非極性分子，CO的分子間作用力大于N2的(即相對(duì)分子質(zhì)量相同，組成和結(jié)構(gòu)相似，極性越強(qiáng)，分子間作用力越大，沸點(diǎn)越高。)
【詳解】
(1)Fe是26號(hào)元素，根據(jù)構(gòu)造原理可知基態(tài)Fe原子核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，則其價(jià)層電子的電子排布式是3d64s2，原子核外電子總是盡可能成單排列，而且自旋方向相同，則其基態(tài)價(jià)電子排布圖為；
Fe位于第四周期第VIII族，一般情況下同一周期元素的原子序數(shù)越大，其第一電離能就越大，當(dāng)元素處于第IIA、第VA時(shí)，其第一電離能大于同一周期相鄰元素，故鐵所在的周期第一電離能由大到小的前三種元素是Kr＞Br＞As；
(2)Fe(CH3COO)2中甲基C形成4個(gè)σ鍵，為sp3雜化；羰基C形成了碳、氧雙鍵，為sp2雜化；故Fe(CH3COO)2中C原子雜化類型為sp3、sp2雜化；
由于其中含有CH3—，與該C原子連接的4個(gè)原子構(gòu)成的是四面體結(jié)構(gòu)，故該微粒中是否存在四面體結(jié)構(gòu)；醋酸亞鐵的熔點(diǎn)約為195℃，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較低，因此其晶體類型可能是分子晶體；
(3)鹽水若灑在煤火上會(huì)產(chǎn)生黃色火焰，這是由于NaCl中的Na+在灼燒時(shí)，電子由能量低基態(tài)躍遷到能量高的激發(fā)態(tài)，電子處于高能量狀態(tài)不穩(wěn)定，會(huì)再回到能量比較低的基態(tài)，多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，即此過(guò)程中相應(yīng)原子中電子躍遷方式為由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)(或由較高能量的軌道躍遷到較低能量的軌道)；
(4)Fe(CO)5為絡(luò)合物，F(xiàn)e與5個(gè)CO形成配位鍵，配位鍵屬于σ鍵；在配位體CO分子中含有1個(gè)鍵和2個(gè)鍵，則Fe(CO)5分子中鍵和鍵的數(shù)目之比為(5+5)：(2×5)=1:1；
CO、N2為等電子體，CO的沸點(diǎn)高于N2是由于二者相對(duì)分子質(zhì)量相同，CO為極性分子，N2為非極性分子，CO的分子間作用力大于N2的(即相對(duì)分子質(zhì)量相同，組成和結(jié)構(gòu)相似，極性越強(qiáng)，分子間作用力越大，沸點(diǎn)越高)；
(5)在一個(gè)晶胞含有的Fe原子數(shù)目為：；含有的N原子數(shù)為：1個(gè)，則晶胞質(zhì)量為m=；
晶胞體積為V(晶胞)=(d×pm)3=
d3pm3；在一個(gè)晶胞中含有的4個(gè)Fe原子和1個(gè)N原子的體積為V(Fe)總+V(N)=()，故該晶胞中原子空間利用率是。
14．1s22s22p3
sp3
三角錐
平面三角形
非極性
水分子之間存在氫鍵
C
B
Cu2++2NH3?H2O=Cu(OH)2↓+2
NH
[Cu(NH3)4]SO4
【分析】
A為元素周期表中原子半徑最小的元素，則A為H元素，B原子最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的2倍，則B為C元素，C元素原子的核外p電子總數(shù)比s電子總數(shù)少1，則C為N元素，D元素價(jià)電子排布式為2s22p4，則D為O元素，E與D同主族，且原子序數(shù)為D的2倍，則E為S元素，G基態(tài)原子最外層電子排布為4s1，內(nèi)層處于全充滿狀態(tài)，則G為Cu元素，據(jù)此分析解題。
【詳解】
(1)C為N元素，基態(tài)原子電子排布式為：1s22s22p3；CA3為NH3，有三條σ鍵一個(gè)孤電子對(duì)，中心原子的雜化方式為sp3雜化，分子空間構(gòu)型為三角錐形。
(2)E的最高價(jià)氧化物為SO3無(wú)孤對(duì)電子，VSEPR模型名稱為平面三角形，SO3是平面三角形分子，鍵角120度，因此它是非極性分子。
(3)A2D(H2O)的沸點(diǎn)比A2E(H2S)的沸點(diǎn)高，其主要原因是因?yàn)樗肿又g存在氫鍵。
(4)下列關(guān)于B2A2(C2H2)為乙炔含有三鍵，A．B2A2中的氫原子不滿足8電子結(jié)構(gòu)，故A錯(cuò)誤；
B．B2A2分子中σ鍵和π鍵數(shù)目比為3：2，故B錯(cuò)誤；
C．B2A2是由極性鍵(C-H)和非極性鍵(CC)形成的非極性分子，故C正確；
D．B2A2分子發(fā)生加成反應(yīng)Π鍵斷裂，故D錯(cuò)誤；
故選C。
(5)兩個(gè)F原子間成鍵后為F2，圖象可表示其電子云的圖像是B，因?yàn)镕原子之間形成p-pσ鍵。
(6)向Cu2+的硫酸鹽溶液中滴加氨水直至過(guò)量，首先觀察到生成藍(lán)色沉淀，沉淀為氫氧化銅，離子方程式為：Cu2++2NH3?H2O=Cu(OH)2↓+2NH，繼續(xù)滴加氨水，沉淀溶解，得到深藍(lán)色的透明溶液，生成[Cu(NH3)4]2+，加入乙醇后有深藍(lán)色晶體析出，其溶質(zhì)的化學(xué)式為[Cu(NH3)4]SO4。
15．氮
CH4、NH
MnO2
【詳解】
(1)根據(jù)天冬酰胺結(jié)構(gòu)可判斷所含元素為碳、氫、氧、氮；C、H、N、O的價(jià)電子排布式分別為：2s22p2、1s1、2s22p3、2s22p4，未成對(duì)電子分別為：2、1、3、2，所以氮元素未成對(duì)電子最多，答案為：氮；
(2)根據(jù)題干給的天冬酰胺結(jié)構(gòu)可以看出碳原子形成的化學(xué)鍵的類型有單鍵和雙鍵，碳原子以sp3和sp2雜化，所以碳原子的雜化類型有2種，正確答案：2；
(3)基態(tài)O原子的價(jià)電子排布式為:：2s22p4，則O原子的價(jià)電子排布圖為：。
(4)原子數(shù)和價(jià)電子數(shù)都相等的為等電子體，所以BH的等電子體的分子有CH4，離子有NH。
(5)在立方晶胞的八個(gè)頂點(diǎn)各有一個(gè)Mn，立方晶胞體心也有一個(gè)Mn，根據(jù)均攤法可知一個(gè)晶胞中含有8×+1=2個(gè)Mn；在立方晶胞上下兩個(gè)面上共含有4個(gè)O，立方晶胞內(nèi)含有2個(gè)O，所有一個(gè)晶胞含有4×+2=4個(gè)O，Mn的個(gè)數(shù)與O的個(gè)數(shù)比為1：2，所以該氧化物的化學(xué)式為：MnO2。
第五篇：新課標(biāo)高中化學(xué)選修教材《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》
新課標(biāo)高中化學(xué)選修教材《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》—三種版本的比較研究
作者：蔡文聯(lián) 文章來(lái)源：：《化學(xué)教學(xué)》2007年01期 點(diǎn)擊數(shù)：31 更新時(shí)間：2008-3-24
新課標(biāo)高中化學(xué)選修教材《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》—三種版本的比較研究
蔡文聯(lián)
饒志明
余靖知
摘要：根據(jù)2003年出版的《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn)》)編定的高中化學(xué)教材已通過(guò)審定的有三種版本，分別由人民教育出版社、江蘇教育出版社、山東科技出版社出版。高中化學(xué)課程8個(gè)模塊中選修3“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”是屬于化學(xué)基本理論知識(shí)的模塊。本文將對(duì)新版三種教材(選修3“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”)的設(shè)計(jì)思路、體系結(jié)構(gòu)、欄目設(shè)置等方面進(jìn)行比較研究，以期有助于教師理解新課標(biāo)、選擇教材、教法以及把握教學(xué)尺度。
為了適應(yīng)我國(guó)21世紀(jì)初化學(xué)課程發(fā)展的趨勢(shì)，化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)研制組經(jīng)過(guò)深入的調(diào)查研究，多次討論修改，于2003年出版了《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》。他們將高中化學(xué)課程采用模塊的方式分為必修和選修兩部分，共8個(gè)模塊，其中必修模塊2個(gè)，選修模塊6個(gè)。新課程“在保證基礎(chǔ)的前提下為學(xué)生提供多樣的、可供選擇的課程模塊”，兼顧“學(xué)生個(gè)性發(fā)展的多樣化需要”，適應(yīng)不同地區(qū)和學(xué)校的條件。目前以高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)和基礎(chǔ)教育課程改革綱要為指導(dǎo)編寫的新版高中化學(xué)教材經(jīng)全國(guó)中小學(xué)教材審定委員會(huì)初審?fù)ㄟ^(guò)的共有3種，分別是由人民教育出版社出版（宋心琦主編，以下簡(jiǎn)稱人教版），江蘇教育出版社出版（王祖浩主編，以下簡(jiǎn)稱蘇教版），山東科技出版社出版（王磊主編，以下簡(jiǎn)稱山東科技版）。
在6個(gè)選修模塊中，選修3“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”模塊突出化學(xué)學(xué)科的核心觀念、基本概念原理和基本思想方法。在以“提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)”為主旨的高中化學(xué)課程改革中，如何將新課程理念很好地融合進(jìn)化學(xué)基本概念和基礎(chǔ)理論的教學(xué)中，轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的意義，是值得廣大化學(xué)教師研究、推敲的。因此，針對(duì)上述三種版本的教材（選修3物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)）進(jìn)行具體的分析、比較、評(píng)價(jià)，對(duì)教師在選擇教材、教法以及把握教學(xué)尺度方面都具有十分重要的意義。
1.“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”模塊教材的簡(jiǎn)介
1.1教材的設(shè)計(jì)思路
結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，進(jìn)而影響到物質(zhì)的用途。隨著時(shí)代的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，化學(xué)與生活、生產(chǎn)中的各個(gè)方面越來(lái)越緊密的聯(lián)系在一起。物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論“揭示了物質(zhì)構(gòu)成的奧秘，物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，有助于人們理解物質(zhì)變化的本質(zhì)，預(yù)測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)，為分子設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)”，并且物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論還與醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、能源科學(xué)信息科學(xué)等多門學(xué)科息息相關(guān)。物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論為這些科學(xué)提供理論依據(jù)，為科學(xué)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
高中化學(xué)課程改革將“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”作為選修模塊3，就是在以提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為核心的前提下，幫助學(xué)生體會(huì)科學(xué)探究的過(guò)程和方法，通過(guò)學(xué)生自己不斷探索，理解物質(zhì)構(gòu)成的奧秘，增強(qiáng)學(xué)習(xí)化學(xué)理論知識(shí)的興趣，提高抽象思維能力，是在高中化學(xué)必修課程之后，對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論的拓展與加深。
本著這個(gè)宗旨，三種教材（選修3物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)）在設(shè)計(jì)上的總體思路均為：讓學(xué)生“了解人類探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的重要意義和基本方法，研究物質(zhì)構(gòu)成的奧秘，認(rèn)識(shí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力”。
1.2教材的主要內(nèi)容
教材從原子、分子水平上介紹物質(zhì)是怎樣構(gòu)成的，圍繞著“微粒之間的不同作用力”這條基本主線展開，主要包括兩部分內(nèi)容：一是有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本概念和原理；二是有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本觀點(diǎn)和基本方法。教材通過(guò)各種欄目或附加的資料展示相關(guān)的化學(xué)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生在化學(xué)學(xué)科的背景下去掌握物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識(shí)，體會(huì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索是無(wú)止境的。
2.三種教材內(nèi)容的編排
2.1以課程標(biāo)準(zhǔn)為本，整體設(shè)置教材的體系結(jié)構(gòu)
三種教材（物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)）所編排的內(nèi)容都是嚴(yán)格按照高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求設(shè)置的，但在此基礎(chǔ)上編者根據(jù)各自的設(shè)計(jì)風(fēng)格整體設(shè)置教材的具體結(jié)構(gòu)，對(duì)教材的編寫形式、側(cè)重方向的確定都有很大的自由度，使得三種教材具有各自鮮明的特色和編寫方式。
針對(duì)三種教材的體系結(jié)構(gòu)與化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的比較（見附錄）。通過(guò)比較可以看到三種教材在內(nèi)容編排上的異同。
2.1.1人教版
教材的引言部分體現(xiàn)了課標(biāo)主題4“研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的價(jià)值”的大部分內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，其中包括“人類探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的價(jià)值、研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的意義”等等。第1章“原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”基本上是按照化學(xué)課標(biāo)主題1“原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)”所要求的內(nèi)容進(jìn)行編寫，主要包括“原子結(jié)構(gòu)的構(gòu)造原理、核外電子的能級(jí)分布、電子排布、能級(jí)躍遷”等內(nèi)容，此外在第2節(jié)“原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)”還包含課標(biāo)主題4“研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的價(jià)值”中“認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)與元素周期系的關(guān)系，了解元素周期系的應(yīng)用價(jià)值”這部分內(nèi)容；第2章“分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”主要內(nèi)容包括“共價(jià)鍵的形成、類型、鍵參數(shù)，共價(jià)分子的結(jié)構(gòu)，分子間作用力對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響，氫鍵的存在對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響”同時(shí)還密切聯(lián)系實(shí)際說(shuō)明了“手性分子”、“等電子原理”、“無(wú)機(jī)含氧酸的酸性”等知識(shí)，這一章包括了主題2“化學(xué)鍵與物質(zhì)的性質(zhì)”與主題3“分子間作用力與物質(zhì)的性質(zhì)”的部分內(nèi)容；主題2與主題3的其余內(nèi)容編排在教材第3章“晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”中，所包含的內(nèi)容與課標(biāo)一致，只是知識(shí)出現(xiàn)的順序有所不同。
2.1.2蘇教版
根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的4個(gè)主題進(jìn)行整體編排，將選修3“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”教材劃分為5個(gè)專題。專題1“揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)的奧秘”及專題5“物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索無(wú)止境”與課標(biāo)主題4“研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的價(jià)值”相對(duì)應(yīng)；專題2“原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)”中所編排的內(nèi)容與課標(biāo)主題2“原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)”基本上一致，其中第二單元“元素性質(zhì)的遞變規(guī)律”還包含課標(biāo)主題4中“認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)與元素周期系的關(guān)系，了解元素周期系的應(yīng)用價(jià)值”這部分內(nèi)容；教材專題3和專題4將課標(biāo)主題2“化學(xué)鍵與物質(zhì)的性質(zhì)”、主題3“分子間作用力與物質(zhì)的性質(zhì)”的內(nèi)容進(jìn)行融合，重新編排，從另一個(gè)角度劃分為“微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)”、“分子空間結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)”，專題3包含了“離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵、分子間作用力”及其構(gòu)成的晶體等主要內(nèi)容，專題4則著重編排了“分子或離子的構(gòu)型、配合物的成鍵情況”及其與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系等內(nèi)容，并通過(guò)實(shí)例介紹了“手性分子”、“等電子原理”的應(yīng)用。
2.1.3山東科技版
教材把課程標(biāo)準(zhǔn)中的4個(gè)主題融合為三章進(jìn)行編寫，課標(biāo)主題1“原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)”與教材第1章“原子結(jié)構(gòu)”的內(nèi)容編排一致，其中課標(biāo)主題4“研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的價(jià)值”中“認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)與元素周期系的關(guān)系，了解元素周期系的應(yīng)用價(jià)值”這部分內(nèi)容也被分散到教材第1章第2節(jié)“原子結(jié)構(gòu)與元素周期表”里；教材第2章“微粒間的相互作用”與第3章“物質(zhì)的聚集狀態(tài)與物質(zhì)性質(zhì)”對(duì)應(yīng)于課標(biāo)主題2“化學(xué)鍵與物質(zhì)性質(zhì)”、主題3“分子間作用力與物質(zhì)性質(zhì)”，在內(nèi)容安排上是把兩個(gè)主題內(nèi)容進(jìn)行融合，重新分類，第2章的主要內(nèi)容為“共價(jià)鍵、離子鍵、配位鍵、金屬鍵、分子間作用力、分子的立體模型”等，第3章的內(nèi)容是在承接第2章的基礎(chǔ)上，主要編排了在微粒間作用力的作用下形成的“金屬晶體、離子晶體、原子晶體、分子晶體以及這些物質(zhì)的性質(zhì)”，還包括了“物質(zhì)聚集的其他狀態(tài)”的內(nèi)容。
2.1.4三種教材內(nèi)容編排具體實(shí)例
三種版本的教材在呈現(xiàn)“晶體”的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，編排的方式不同。人教版、山東科技版的編排方式較為類似，它們是將微粒間的相互作用與物質(zhì)的聚集狀態(tài)分為兩章來(lái)設(shè)置，而蘇教版是將二者合并，教材中每介紹一種微粒間的相互作用接下來(lái)就引出這種相互作用所形成的晶體，如：金屬鍵—金屬晶體、共價(jià)鍵—原子晶體。從內(nèi)容的設(shè)置來(lái)看，蘇教版的編排，使得相關(guān)知識(shí)排列緊湊，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中會(huì)感到有章可循，而教師在教學(xué)中更容易找到學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”進(jìn)行適當(dāng)指導(dǎo)。
但是，在“物質(zhì)的聚集狀態(tài)”這方面的內(nèi)容，蘇教版僅僅是根據(jù)新課標(biāo)介紹了幾種晶體，而人教版、山東科技版的教材在這方面有所拓展。人教版除了介紹“晶體”外還簡(jiǎn)單介紹了“非晶體”的知識(shí)；山東科技版則拓展得較深，教材用一節(jié)的篇幅來(lái)介紹除“晶體”以外的物質(zhì)的聚集狀態(tài)，如非晶體、液晶、納米材料、等離子體。
2.2通過(guò)多樣化的教材欄目，轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式
新版的三種教材關(guān)注學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)，重在培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力，因此編者在編寫教材時(shí)，穿插了豐富多彩的欄目，將其作為轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式的一種重要手段。通過(guò)閱讀這些內(nèi)容生動(dòng)的欄目，學(xué)生遵循欄目的提示，明確自我學(xué)習(xí)的方向，獲得自主學(xué)習(xí)化學(xué)的思想和方法，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的興趣。同時(shí)，在教師和學(xué)生之間，更突出了以學(xué)生為課堂的主體，讓學(xué)生體驗(yàn)到不同的學(xué)習(xí)方式，增強(qiáng)師生之間以及教材與學(xué)生之間的互動(dòng)，同時(shí)提高了學(xué)習(xí)的效果。
表1教材欄目設(shè)置及出現(xiàn)頻次統(tǒng)計(jì)
人教版
欄目 思考與交流 學(xué)與問(wèn) 資料卡片 科學(xué)探究 實(shí)踐活動(dòng)
科學(xué)視野 科學(xué)史1話
頻次 5 11 8 6 2 12 6
蘇教版 欄目 你知道嗎
活動(dòng)與探究 交流與討論 觀察與思考 問(wèn)題解決 信息提示 化學(xué)史話 拓展視野 整理與歸納 回顧與小結(jié) 練習(xí)與實(shí)踐 資料卡 頻次 13 5 25 1 12 5 5 12 3 9 2 山東科技版
欄目 聯(lián)想 置疑 觀察 思考 活動(dòng) 探究 交流 研討 身邊的化學(xué) 身體內(nèi)的化學(xué) 化學(xué)與技術(shù) 資料 在線 思維 歷程 頻次 32 3 4 13 3 2 5 7 5 欄目 精要 概括 追根 尋源 拓展 視野
學(xué)海 無(wú)涯 知識(shí) 支持 方法 引導(dǎo) 工具欄 遷移 應(yīng)用
頻次 11 5 12 5 4 3 2 9
上表對(duì)三種教材所包含的欄目進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，以下針對(duì)欄目的類型及其設(shè)置的意義進(jìn)行分析：
表2教材欄目歸類分析
欄目
人 教 版 學(xué)與問(wèn) 交流與 思考 科學(xué)探 究實(shí)踐 活動(dòng) 資料卡片
科學(xué)視 野科學(xué) 史話 歸納與 整理習(xí)題 蘇 教 版 你知道 嗎 活動(dòng)與 探究交 流與討論 資料卡 信息提 示
化學(xué)史 話 拓展視野 整理歸 納 回顧總結(jié) 練習(xí)與 實(shí)踐 問(wèn)題解決 山東 科技 版 聯(lián)想· 質(zhì)疑 觀察· 思考 活動(dòng)· 探究
交流· 研討 工具欄 方法導(dǎo) 引 知識(shí)支 持 身邊的 化學(xué) 身體里 的化學(xué) 化學(xué)與 技術(shù) 資料在 線 思維歷 程 追根尋 源 拓展視 野 學(xué)海無(wú) 涯 精要 概括 遷移應(yīng) 用 欄 目 設(shè) 置 的 目 的 通常設(shè) 在新課 學(xué)習(xí)之
前，根 據(jù)學(xué)生 已有經(jīng) 驗(yàn)，營(yíng) 造問(wèn)題 情境，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī) 在學(xué)習(xí)過(guò) 程中 培養(yǎng) 學(xué)生 觀察、思考、討論、探究 的自 主學(xué)習(xí)能 力 為學(xué)生 進(jìn)一步 學(xué)習(xí)提 供必要 的知識(shí) 儲(chǔ)備，如數(shù)
據(jù)、背景、條件等 引導(dǎo)學(xué) 生多角 度認(rèn)識(shí) 物質(zhì)的 密切關(guān) 系，聯(lián)系 生活，社 會(huì)、技
術(shù)，學(xué)以 致用 在原有 知識(shí)基 礎(chǔ)上拓 展學(xué)生 的知識(shí) 層面，使得部 分學(xué)生 能夠向 更高水平發(fā)展 幫助學(xué) 生構(gòu)建 良好的 知識(shí)網(wǎng) 絡(luò)，系 統(tǒng)地掌 握知 識(shí)，提 高學(xué)習(xí)效率 通過(guò)設(shè) 置多樣 化的問(wèn) 題，培 養(yǎng)學(xué)生 分析問(wèn) 題、解 決問(wèn)題 的能 力，對(duì) 所學(xué)知 識(shí)有所 反饋
三種教材中所出現(xiàn)的欄目種類眾多，各種欄目也都具備各自的內(nèi)容和功能，培養(yǎng)了學(xué)生各方面的能力。但在上述的分析比較后，我們發(fā)現(xiàn)有些具備同一功能的欄目又細(xì)分為幾個(gè)欄目，如山東科技版的教材中為學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)提供基本資料的欄目有“工具欄”、“知識(shí)支持”，將學(xué)生所學(xué)知識(shí)與現(xiàn)實(shí)聯(lián)系的欄目有“身邊的化學(xué)”、“身體里的化學(xué)”、“化學(xué)與技術(shù)”等，這些功能相同的欄目設(shè)計(jì)過(guò)多會(huì)顯得重復(fù)、累贅，使教材不夠整體自洽，建議將其合并。
2.3運(yùn)用豐富的插圖，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)
“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”是一門理論性的課程，學(xué)生在學(xué)習(xí)這些化學(xué)基本概念和理論時(shí)容易產(chǎn)生枯燥乏味的感覺，導(dǎo)致疲乏被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)。因此，編者在編寫教材時(shí)根據(jù)高中生的特點(diǎn)穿插了豐富的圖片，增加了理論知識(shí)的趣味性，喚起學(xué)生的求知欲，以下是對(duì)三種教材中的圖片的分類統(tǒng)計(jì)和分析：
表3三種教材中圖片的分類、統(tǒng)計(jì)
從上表的分類統(tǒng)計(jì)，可以看出三種教材中數(shù)量占多數(shù)的插圖是“理論、模型、分類、歸納”。這是由“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”這門課程的特點(diǎn)決定的。這類圖片有助于學(xué)生在學(xué)習(xí)抽象的化學(xué)理論知識(shí)時(shí)，將抽象化為形象，幫助學(xué)生形成正確的認(rèn)識(shí)；教材中還安排了部分“實(shí)驗(yàn)儀器裝置”的插圖，將現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)展示給學(xué)生，讓學(xué)生初步“了解研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本方法和實(shí)驗(yàn)手段”，擴(kuò)大學(xué)生的視野；“生產(chǎn)、生活、科技”類插圖是讓學(xué)生體會(huì)到物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論在實(shí)際中的應(yīng)用，認(rèn)識(shí)到“人類探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的價(jià)值”，了解20世紀(jì)化學(xué)發(fā)展的基本特征和21世紀(jì)化學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，這類插圖在人教版和山東科技版中出現(xiàn)得較多，在蘇教版中較少；“人物”這類插圖是為學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)提供良好的學(xué)科背景，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。
2.4編排多樣化的習(xí)題，注重實(shí)踐性探究，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力
習(xí)題的編排在教材編寫中占有很重要的地位。通過(guò)多樣化的習(xí)題可以培養(yǎng)學(xué)生多方面的能力，同時(shí)學(xué)生解決問(wèn)題的程度也能反映出學(xué)生掌握知識(shí)，運(yùn)用知識(shí)的程度。新教材中習(xí)題的編排數(shù)量不多，但是形式多樣，綜合性強(qiáng)，不僅有適量的鞏固性習(xí)題用以評(píng)價(jià)學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)的情況，還出現(xiàn)了如調(diào)查報(bào)告、小論文、查閱資料等實(shí)踐性題型。這些新題型的出現(xiàn)既突出了新課程的理念以提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為主旨，又使學(xué)生能夠在知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀各方面取得相應(yīng)的發(fā)展。
表4教材習(xí)題分類統(tǒng)計(jì)及所占百分比
注：習(xí)題數(shù)量統(tǒng)計(jì)包括每一章（專題）后的習(xí)題
從統(tǒng)計(jì)比較結(jié)果來(lái)看，新教材的習(xí)題與以往教材的習(xí)題相比有兩大特色，其一是主觀題在總習(xí)題數(shù)中所占的比例較大，三種教材中的問(wèn)答題、調(diào)查研討以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)這些題型占大部分，而客觀題如選擇題只占了20%～30%左右，蘇教版則更少一些。這樣的習(xí)題構(gòu)成有助于在立足于基礎(chǔ)知識(shí)的要求上，更加全面地考核學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力；其二，在大量的主觀題中出現(xiàn)了具有新穎性、啟發(fā)性和探索性的新題型，其中包括小論文、調(diào)查咨詢、查閱資料、用計(jì)算機(jī)制作物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型、方案設(shè)計(jì)等，這是新教材習(xí)題設(shè)計(jì)的又一大亮點(diǎn)。人教版中編排的習(xí)題新題型出現(xiàn)得較多，蘇教版中傳統(tǒng)題型較多。學(xué)生通過(guò)這類新題型可以有更多機(jī)會(huì)主動(dòng)體驗(yàn)到科學(xué)探究的過(guò)程，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作的精神，充分利用課程資源，感受到化學(xué)對(duì)人類社會(huì)發(fā)展的密切關(guān)系，在多個(gè)方面取得不同程度的發(fā)展。
3.對(duì)三種教材的幾點(diǎn)評(píng)價(jià)與建議
3.1三種教材根據(jù)這門課程的特點(diǎn)在整體安排上的指導(dǎo)思想是相同的，首先是設(shè)置問(wèn)題情境，利用化學(xué)基本概念和原理的知識(shí)特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生推理、論證，體驗(yàn)科學(xué)思維的過(guò)程，培養(yǎng)抽象思維能力，在教學(xué)過(guò)程中拓展學(xué)生視野，向?qū)W生滲透化學(xué)思想方法，養(yǎng)成積極思考的習(xí)慣，最后幫助學(xué)生歸納總結(jié)，做到知識(shí)傳授與能力培養(yǎng)兼顧。
3.2三種教材內(nèi)容總體編排是遵照化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的，但不同版本有些內(nèi)容呈現(xiàn)方式與課標(biāo)之間還是有些不符。如課標(biāo)主題4“研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的價(jià)值”，人教版將其大部分內(nèi)容安排在引言和第一章，蘇教版在專題
1、專題
2、專題5中分散編排相關(guān)內(nèi)容，而山東科技版中只出現(xiàn)了“原子結(jié)構(gòu)與元素周期系的關(guān)系”這一內(nèi)容，其余內(nèi)容雖然通過(guò)部分欄目有所表現(xiàn)，但并不完整，知識(shí)呈現(xiàn)不夠系統(tǒng)化。
3.3“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”是一門屬于化學(xué)基本概念和原理的課程，如果在教學(xué)中多采用活動(dòng)探究如實(shí)驗(yàn)、模型制作、方案設(shè)計(jì)來(lái)引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，啟迪思維，對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)有很大幫助。三種教材都安排了一些需要學(xué)生動(dòng)手的活動(dòng)探究，蘇教版教材中包含實(shí)驗(yàn)部分較多。教師在選擇與運(yùn)用教材時(shí)可根據(jù)教學(xué)設(shè)計(jì)的需要適當(dāng)補(bǔ)充一些有助于學(xué)生建構(gòu)知識(shí)成的實(shí)踐活動(dòng)，幫助學(xué)生體驗(yàn)理論探究的過(guò)程。
3.4習(xí)題的編排在三種教材中都體現(xiàn)出發(fā)展學(xué)生多元智能,從多方面評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,但不足的是在教材中很少出現(xiàn)習(xí)題范例。習(xí)題范例作為學(xué)生學(xué)習(xí)解題的示范，具有很好的借鑒性、參照性和引導(dǎo)性，對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中培養(yǎng)正確的思維方式有很大的幫助，而三種教材在這方面的編排都略顯不足。同樣，蘇教版的教材在欄目“問(wèn)題解決”中設(shè)置的諸多問(wèn)題也
欠缺一些適當(dāng)?shù)膮⒄铡⒁龑?dǎo)，讓學(xué)生獨(dú)立解決這些問(wèn)題的難度增大，因此，教師在使用教材的過(guò)程中要注意為學(xué)生提供適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)。
3.5已通過(guò)初審三種新版教材在印刷方面采用的是全彩印，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中眼前色彩豐富，有助于激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，不易產(chǎn)生疲勞、枯燥、厭學(xué)的情緒，而且教材印刷用紙紙質(zhì)較好，防水，經(jīng)久耐用。
點(diǎn)擊咨詢 