结构思想解决化学问题古田一中运用结构思想解决化学问题主要体现在“结构决定性质，性质反映结构”。这是化学学科核心观点与思想方法，贯穿整个高中化学学习与研究过程的始终。这一思想观念有原子结构与性质的关系、分子结构与性质的关系、晶体结构与性质的关系、元素周期表中“性、位、构”的关系、无机物性质与结构的关系、有机物性质与结构的关系，等等，要学会用此思想观点去解释一些化学现象，预测一些物质的有关性质。本文借助于近年各地高考试题的解析，谈谈如何运用结构思想解决有关化学问题的体会。一、原子结构与性质的关系原子结构影响物质或元素的性质，特别是元素的性质主要决定于元素原子的最外层电子数，与价电子密切相关。如金属元素的原子最外层电子数一般少于4个，在化学反应中易失去电子，表现出金属性；而非金属元素的最外层一般多于4个电子，在化学反应中易得到电子，表现出非金属性。稀有气体元素的原子最外个电子(氦是2个)的稳定结构化学性质较稳定，一般条件下不与其它物质发生化学反应。又如Al和Al，由于电子层结构不同，它们的性质差别较大。还如电子跃迁的能级大小不一样，焰色反应的颜色不同、物质的颜色不一样。还有元素的电离能、电负性、化合价、原子半径、离子半径等都与原子的最外层电子有关。例．(2013四川高考4)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W、X原子的最外电子层电子数之比为43，ZA．W、Y、Z的电负性大小顺序一定是ZYW的原子半径大小顺序可能是WXYZC．Y、Z形成的分子的空间构型可能是正四面体D．WY键的数目之比是21解析：题设最外层电子数WX43，故W的最外层电子的原子序数依次增加，所以W为C，X为Al，Z为Cl，可能为Si、P、S。若Y为Si时，则电负性应该为ZWY，选项A时，空间构型是正四面体，选项B正确；W处于X、Y、Z上一周期，电子层少一层，原子半径不可能为W最大，选项C时，可形成CS，其结构式为S＝C＝S，σπ=11，选项D错。正确答案现场体验：1．(2012海南高考19)下列有关元素锗及其化合物的叙述中正A．锗的第一电离能高于碳而电负性低于碳B．四氯化锗与四氯化碳分子都是四面体构型C．二氧化锗与二氧化碳都是非极性的气体化合物D．锗和碳都存在具有原子晶体结构的单质2．(2013江苏高考10)短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，且原子最外层电子数之和为13。X的原子半径比Y同主族，Z是地壳中含量最高的元素。下列说法正确的是(A．原子半径的大小顺序：r(Y)＞r(Z)＞r(W)B．元素Z、W的简单离子的电子层结构不同C．元素Y的简单气态氢化物的热稳定性比Z三种元素的化合物，可能是离子化合物，也可能是共价化合物答案：1．BD2．D【专题强化训练】1．(2013安徽高考25)X、Y、Z、W是元素周期表中原子序数依次增大的四种短周期元素，其相关信息如下表：(1)W位于元素周期表第周期第族；W的原子半径比由固态变为气态所需克服的微粒间作用力是；氢元素、X、Y子可共同形成多种分子，写出其中一种能形成同种分子间氢键的物质名称(3)振荡下，向Z单质与盐酸反应后的无色溶液中滴加NaOH溶液直至过量，能观察到的现象是；W的单质与氢氟酸反应生成两种无色气体，该反应的化学方程式是(4)在25、101KPa下，已知13.5g气体中完全燃烧后恢复至原状态，放热419kJ，该反应的热化学方程种元素的代号。请回答下列问题(除特别说明外，凡涉及用元素回答的问题均用具体元素符号表示)：的第一电离能：X____Y(填“”、“”或“=”)，其理由是___________。(4)在双原子分子中，最稳定单质的电子式为_______；有一种酸HX溶液与NaOH溶液反应的离子方程式为______________。【参考答案】分子间作用力(范德华力)甲醛(甲酸)(3)先产生白色沉淀，后沉淀溶解Si+4HF==SiF-1675kJmol-1由于N原子的2p轨道电子数为半满状态，较稳定，所以N一电离能大于O的第一电离能。二、分子结构与性质的关系分子结构主要影响物质的物理性质和化学性质。键能、键长、键角是共价键的三个参数，键能、键长决定了分子的稳定性；键长、键角决定了分子的空间构型；键能、键长、键角决定了物质的性质。如N分子很稳定，化学性质不活泼。极性分子与非极性分子同属于共价分子，非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂，有了这一“相似相溶”的规律，可帮助理解有关物质的溶解性。如NH是极性分子，CH是非极性分子，而水是极性分子，根据“相似相溶”原理，NH不易溶于水。并且氨分子与水分子之间还可形成氢键，使得NH更易溶于水。分子间作用力、氢键与分子结构可影响物质的熔沸点等物理性质。如溴化氢的沸点比氯化氢的沸点高，是由于溴化氢的分子间作用力强，氟化氢的沸点比氯化氢、溴化氢都高，是由于氟化氢分子间存在氢键。原子数相同、价电子数也相同的微粒为等电子体。CO等电子体性质相似。例．(2013全国高考37节选)碳和的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是解析：烷烃分子中的C－C键和C－H键键能较大，形成的烷烃较稳定，而硅烷分子中的Si－Si键和Si－H键键能较小，易断裂，导致长链硅烷不易生成，因而造成硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多。C－H键的键能大于C－O定，而Si－H键的键能却小于Si－O键的键能，Si－H键不稳定，故容易形成稳定性更强的Si－O键，所以硅更易生成氧化物。现场体验：1．(2011四川高考2)下列推论正确的(也为正四面体结构C．CO晶体也是分子晶体D．C也是碳链为直线型的非极性分子2．(2013海南高考19)下列化合物中，含有非极性共价键的离子化合物是(答案：1．B2．AC【专题强化训练】1．(2013江苏高考21)元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。元素Z的原子最外层电子数是其内层的3个晶胞中，X离子的数目为的空间构型为(用文字描述)。写出一种与YZ配合物中含有σ键的数目为元素，其中X是形成化合物种类最多的元素，Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子，W的原子序数为29。回答下列问题：分子中Y原子轨道的杂化类型为，1mol含有σ键的数目为(3)元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体，元素Z的这种氧化物的分子式是(4)元素W的一种氯化物晶体的晶胞结构如下图所示，该氯化物的化学式是，它可与浓盐酸发生非氧化还原反应，生成配合物HZnS(2)sp(4)正四面体CCl或166.0210232．(1)sp或36.021023
