对2019年高考理综2卷第35（化学）题的解析

教师常说“高考是指挥棒”，指的是高考题才最清晰地勾画出了高中各科教学的广度和深度，反映出了命题者对该学科中一些知识及理论的认识程度和要求。

从今年理综2卷35题当然也可以看出，业务主管部门打算在化学教学再增添哪些“新知识”和“新能力”。

该题如下。

 

一、对第（1）题的解析

这个小题有3问。

1.  对第一问的解答

这是一个涉及价层电子对互斥理论，及分子空间构型判断，这样两个知识点的考题。

从AsH₃的化学组成可计算出，中心原子As的价层电子对数。

其计算过程为，As原子原有5个价电子。每个H原子各向其提供1个价层电子。这样As原子的价层电子数为8（4对）。

所以它为sp³杂化。

由此可以判断出，该分子电子云的空间构型为四面体。

由于其4个杂化轨道中，有一个要被孤电子对占据。

所以，该分子为三角锥型。

这里，并没有什么新知识和新方法的增加。

2.  对第二问的解答

涉及的是氢键、及分子间作用力，相互影响的问题。

需要比较的是AsH₃与同主族NH₃间的沸点。两者间隔了一个PH₃。

这样，该题就有一定难度了。

因为，对于同主族元素的某类物质，随分子量增大，分子间作用力要增大。从这个角度看，其氢化物的熔沸点，都是要依次升高的。也就是熔沸点，NH₃₃₃。

而从氢键存在的角度看，会有NH₃>PH₃。

由于参照物是PH₃。有NH₃>PH₃，还有PH₃₃。那么究竟是NH₃的沸点高，还是AsH₃的沸点高呢？这恐怕不是一个逻辑学所能解决的问题（就好比问小学生，爸爸比你高，妈妈也比你高。爸爸和妈妈哪个会更高呢）。

也就是说。NH₃的沸点是否还会高于AsH₃，甚至于高于SbH₃，这都需要用实验数据来验证。查得：

物质	NH3	PH3	AsH3	SbH3
沸点	-33	-88	-57	-17

 用更直观的折线图表示为，

   

可见，AsH₃确实是低于NH₃的沸点。但是，SbH₃就会高于NH₃的沸点。

这个“考点”有剑走偏锋的意味。如果再追问一句“SbH₃是否低于NH₃的沸点”，那就真是一刀见血了。因为，哪个教师也没有给学生讲过，氢键造成的影响要到哪里才不如分子间作用力的递增值。难道是要学生去背这些沸点及熔点的数据或变化曲线吗？

即便是在无机化学教学中，氢键对熔沸点的影响，通常也就限于HF与HCl、H₂O与H₂S、NH₃与PH₃，这些二、三周期元素间的讨论。要“扩展”到第四、第五周期，是需要教师有点“灵感”与“勇气”的。

其实，不止是沸点，熔点也是这样。如，

物质	HF	HCl	HBr	HI
熔点	-83	-114	-87	-51

用折线图表示为，

       

如果将HF与HCl的“比较”扩展到HBr，那就要十分小心了（两者的熔点只有4之差）。到HI，那就完全是分子间作用力在占主导地位。

这个小题，给氢键知识的教学带来了一个新观点，也是一个新挑战。

3. 对第三问的解答

由于，AsH₃确实低于NH₃的沸点。所以只能回答为“氢键的作用，仍强于分子间作用力”。氢键在这里居然还能起主导作用。

只说“氢键作用”，这样的解释是有瑕疵的。因为学生很可能是认为，“只要是有氢键，其熔沸点就会在同族的这类物质中最高”（这当然不符合事实）。

二、对第（2）题的解答

该小题有两问。都关系到电子排布式的书写，及原子的失电子顺序问题。

写原子的电式子排布，要根据“轨道填充顺序图”。

原子失电子顺序则是按照，从内到外的，(n-1)d、ns、np。从最高能级（也就是最外能级、该序列的右端）来依次失电子。

1.  对第一问的回答

这样，先写出26号元素Fe的电子排布式，1s²、2s²、2p⁶、3s²、3p⁶、3d⁶、4s²。

就可以知道，它先失去的是电子4s（它没有4p电子）。

2.  对第二问的回答

在给出Sm的电子构型为，4f⁶、6s²（它没有5d电子）的情况下。它要成Sm³⁺离子，就是要从其原子的电子构型中再失去3个电子。

当然，这就要在先失去6s²的基础上，再失去1个4f电子。

所以，最终的结果就是4f⁵。

这个题告诉我们，原来告诉学生的原子失电子顺序(n-1)d、ns、np，有些不够用了。要将镧系元素囊括近来，而补充为(n-2)f、(n-1)d、ns、np。

在知道这个完整的顺序后（大学也够用），学生在考试时才不至于犯糊涂。

三、对第（3）题的解答

这是一个比较同一周期阴离子大小的问题。

注意到同周期阴离子不仅外层电子数均相同（都是8电子），核外电子层数及核外电子总数也相同。所以，决定离子半径的，就只有核电荷数目的多少。

F^-离子与O^2-离子都有2个电子层，10个电子（第一层2个、第二层8个电子）。但是F^-离子的核电荷数为9（它是第9号元素），也就是它带有9个单位的正电荷。

而O^2-离子的核电荷数为8。与带有9个单位的正电荷的F^-原子核比较，O^2-原子核对外层电子的吸引作用，明显要弱一些。也就是O^2-离子的半径会更大一些。

F- 所以有，F^-离子半径小于O^2-离子半径。

    四、对第（4）题的解答

该题中有4个小问。

1.  对第一个小问的回答

这主要是一个晶胞中各种微粒个数计算，及化学式确定的问题。

从晶胞的上下表面可以看出，O和F原子加在一起、一共有2个（8个顶点、2个面心）。

As原子一共有2个（4个面上）。.

Sm原子也是2个（4个面上）。

Fe原子还是2个（4个棱上、1个在内部）。

这样，按电负性（也就是金属性减弱-非金属增强）排序，就可以写出实验式，Sm₂Fe₂As₂O_2-xF_x。

其最简式则是，SmFeAsO_1-xF_x。

2.  对第二个小问的回答

该物质密度的计算，可以通过一定量物质的质量与体积之比（也可以是摩尔质量与摩尔体积之比）来计算。

如果取SmFeAsO_1-xF_x为基本单元，也就是图示晶胞的一半为基本单元。

则其摩尔质量为，150+56+75+(1-x)×16+x×19=281+(16-16x)+19x=297+3x（gmol^-1）。

其摩尔体积为，0.5×a²c×10^-30×N_A(cm³mol^-1)。

所以密度，（gcm^-3）。

3.  对第三、四小问的回答

这是一个确定坐标原点，及确定各坐标轴上单位长度的问题。

由于原子1的坐标为(1./2、1/2、1/2)。可知坐标原点在长方体下底面的左后角。单位长度就是晶胞参数的a、a、c。

这样在下底面上的原子2，坐标就为(1./2、1/2、0)。与原子1比较，它只是纵坐标变了。

这样在中截面上的原子2，坐标就为(0、0、1/2)。与原子1比较，它只有纵坐标没变。

这个小题更像是一个数学题。

总之，这是一个考查内容虽平常，但是暗中有两处知识要扩展的考题。

参考文献

[1][澳]G.H.艾尔沃德 T.J.V.芬德利. 周宁怀译. SI化学数据手册. 高等教育出版社. 1985年