高中化学新教材培训选择性必修2《物质结构与性质》教学建议(人教版)2020年11月

HAINANMIDDLESCHOOL报告目录一.学习本模块的作用与价值。二.新课标中关于本模块学习主题的划分。三.本模块的核心教学策略。四.具体章节教学活动建议。五.高考评价导向之体验。HAINAN

MIDDLE

SCHOOL1.物质结构理论揭示了物质构成的奥秘、物质结构与性质的关系，有助于人们理解物质变化的本质，为功能性分子设计提供科学依据。2.本模块将从原子-分子水平认识物质构成的规律，以微粒之间不同的作用力为线索，侧重研究不同类型物质的有关性质。帮助高中生丰富认知，提升分析、解决问题的能力。3.发展学生“宏观辨识与微观探析”、“证据推理与模型认知”等核心素养。一.《物质结构与性质》模块的作用与价值HAINAN

MIDDLE

SCHOOL二.新课标（2017年版）中关于《物质结构与性质》模块相关主题的划分,明确注重并利于统摄性认识的形成。主题1：原子结构与元素性质主题2：微粒间作用与物质性质主题3：研究物质结构的方法与价值1.1

原子核外电子的运动状态2.1微粒间的相互作用3.1物质结构的探索是无止境的1.2核外电子排布规律2.2共价键的本质和特征3.2研究物质结构的方法1.3核外电子排布与元素周期律（表）2.3分子的空间结构3.3研究物质结构的价值2.4晶体和聚集状态适度简介“超分子”、“液晶与等离子体”的结构与功能；增加对配合物的结构与性质的认知。发展学生“从物质的内在本质预测其表观性质的思维”。HAINAN

MIDDLE

SCHOOL附：本模块中三个主题相关内容的主要变化（与旧课标比较）主题1：（1）增加对核外电子运动模型历史发展过程的了解。进一步解释电子运动状态的含义将“核外电子排布”明确为“基态”元素性质侧重认识其周期性变化趋势，增强对“电负性”的认识主题2：（1）突出从“物质构成微粒、微粒间作用、微粒的空间排布”三个视角完整地认识物质的结构，外显整体性认知。显著调整晶体相关内容的教学重心。（将原子晶体改为共价晶体、弱化“四类晶型”渗透混合键型晶体，着重认识晶体的周期性，建立原子坐标的描述或表征）适度强化配合物、氢键的认知（增加“简单配合物形成”的实验），适度降低对金属晶体堆积模型要求（删减了等电子原理、晶格能等内容）主题3：加强了关于研究物质结构的方法与手段的介绍，发展学生“基于证据推理和建立模型认知的”核心素养。HAINAN

MIDDLE

SCHOOL充分了解学生关于本模块学习时的原有基础水平，有的放矢地组织教学活动。注重学生对有关概念的理解和认识发展的培育。联系生活生产科研实际，增强教学内容的吸引力。重视化学史教学，促进学生对科学发展过程的体验。三.本模块的核心教学策略——实施教学评一体化（1）充分认识本模块学科核心内容与发展前沿信息，重视研究近年来高考命题与评价的趋向。HAINAN MIDDLESCHOOL一核——立德树人、服务选才、引导教学——强调基础扎实（必备知识）综合性——强调融会贯通（关键能力）应用性——强调学以致用（学科素养）创新性——强调创新意识和创新思维（思维品质如：发散、逆向、批判性等）在引导教学评一体化的实践中，特别需要注重 ，以此作为教学过程及高考评价体系中的考查载体！招考评价-教-学三位一体的关系7HAINAN

MIDDLE

SCHOOL评价引领-课标依据-教材载体HAINANMIDDLESCHOOL高考评价体系（目标）明确一核、四层、四翼的含义；揭示了高考的核心功能 、学科新课标（纲要）学科核心素养、课程目标及学业质量水平。呈现了化学核心素养内涵，新教材（蓝本）教与学的文本资源（含教参、光盘等媒介）是新课标落实细化考查内容及考查要求。 是教学与考试命题和评价的依据

。 的具体承载方式。HAINAN

MIDDLE

SCHOOL四. 本模块具体章节教学活动建议1.原子结构与电子排布涉及到“光谱”知识，可从生活中的“霓虹灯、LED灯的照明现象”,节日燃放的焰火，可见光的色彩变化等学生已有的经验，切入深化，明确太阳光是连续光谱、氢、钠元素光谱是线状光谱。进而指导学生认识核外电子运动的“量子化”特征，初步知晓能层、能级、原子轨道、自旋方向，学会利用（价）电子排布式和电子排布图、表征电子运动状态，加深对“构造原理”的认识与运用。还可通过师生体验活动进行交流研讨，强化基态原子的电子排布所遵循的三原理。（也须指出个别特例：Nb:4d45s1

、W：5d46s2

等），感受物质世界的多样性。HAINAN

MIDDLE

SCHOOL2.元素性质的周期性变化建议引导学生从元素价电子排布特征上，归纳出现代元素周期表的周期、族、分区等结论，引导学生通过一系列测定数据（原子半径、第一电离能、元素电负性）的分析，体验元素位置、结构、性质之间的内在联系，进而初步学习运用元素周期律预测未知元素的有关性质和应用价值。（根据学情，可简介元素对角线性质相似性规则等。）3.共价键教学可从人们生活中经验入手，为何在强烈阳光下需要在皮肤表面涂擦“防晒霜”？说明紫外线会破坏分子结构，进而引入共价键。从原子轨道重叠视角体会共价键的方向性与饱和性。结合模型和数据，深化理解σ键、π键以及键能、键角、键长。体会键参数的测定与价值。HAINAN

MIDDLE

SCHOOL4.分子空间结构的教学可结合有机分子的实例，引导学生了解利用现代波谱技术测定分子结构的手段。进而了解共价分子具有特定的空间结构，体会共价分子的多样性与复杂性。并借助实物模型（球棍模型和比例模型）或动画感知。通过实例分析，简介价电子对互斥模型预测简单分子（ABn型）的空间结构，发展学生的模型认知素养。课内外可发动学生利用橡皮泥、牙签等工具搭建有关共价分子的模型，进一步深化理解学以致用。通过问题驱动，激发学生深度学习，结合实例简介杂化轨道理论模型，从而有助于学生思维方式的改进与提升。更好地多角度感知和认识共价分子的空间结构特征。HAINAN

MIDDLE

SCHOOL5.分子结构与物质性质的教学（1）适度加强证据推理训练、引导学生建构模型认知的能力。引导学生依据成键原子的电负性，判断共价键的极性；依据分子的空间结构，利用空间向量法则，判断共价分子有无极性。体会键的极性大小对物质化学性质的影响（诱导效应，共轭效应、定位效应等）。认识分子结构修饰改良对分子性质的作用（比如：药物分子药效，甜味剂改良）HAINAN

MIDDLE

SCHOOL（2）适度加强对“分子间作用力、氢键”的教学近来关于超分子的研究，促进了传统对“分子间作用力、氢键”等次级键的认识。建议结合生物大分子的多肽链的形成，DNA碱基配对等素材，引导学生比较适度地重视“次级键”对物质性质的作用。利用相似相溶规则和分子间、分子内氢键的形成，加深对物质溶解性，熔沸点等。（3）关于分子手性的教学鉴于有机化学中有关手性分子合成的应用，此处建议结合实例（如乳酸分子）初步认识简单分子具有手性（不对称）的原因，通过搭建分子模型体会手性分子结构特征，了解手性分子与其镜像分子是一对同分异构体的关系（常常称为手性异构或光学异构）——属于立体异构范畴。简介手性药物分子研发的前景与价值。HAINAN

MIDDLE

SCHOOL6.晶体结构与性质的教学本章内容分两个部分：晶体结构及其表征、配合物与超分子。以前者为主干，后者为拓展。新教材还适度增加了反映学科新成就的内容：包括物质聚集状态（等离子体、液晶、离子液体）、准晶、X射线衍射法测定晶体结构、过渡型晶体、纳米晶体、超分子、配离子等。第1节对晶体作了概述，简述晶体与非晶体的本质差异、晶胞的概念（建议简单表征“原子坐标”）与划分、晶体结构测定方法与价值。第2、3节依据构晶粒子种类与作用力不同，结合实例介绍了分子晶体、共价晶体、金属晶体与离子晶体四类经典晶型的结构特征与性质。恰如其分地渗透过渡晶体与混合型晶体的实例，完善对晶体的认知层次。HAINAN

MIDDLE

SCHOOL（4）第4节新教材中，适度强化配合物的结构与性质的体验，认知研究配合物的价值。规定了“简单配合物形成”的实验活动要求。对于“超分子”简述，是通过“杯酚”分离C60与C70作用和“冠醚”识别碱金属离子作用的典例，让学生感知体验，本模块学业质量要求：期待学生通过各章节系统学习后，能够比较全面认知物质结构与性质，能够举例说明物质在原子、分子、超分子、聚集态等不同尺度上的结构特点以及对物质性质的影响。初步建构“宏微辨识”和“模型认知”的核心素养。HAINAN

MIDDLE

SCHOOL附：

教学难点化解之策(1）增强趣味性和应用性，凝练核心内容。结构化学内容：古风一首（自拟）HAINAN

MIDDLE

SCHOOL（2）适度拓展，了解科研前沿信息，提升专业水平。(

一)

晶体点阵的认知（1）晶体是指由基本微粒（原子、分子、离子）在三维空间周期性排列所形成的固体。宏观上具有自范性、各向异性、固定的熔点和对X射线产生衍射效应等性质。若将具体晶体的构成微粒抽象为几何点，这些点便组成了按连接其中任意两点的向量平移均能复原的点阵。一个点阵点代表的具体内容即为该晶体中的结构基元，决定点阵单位形状大小的a、b、c及其夹角α、β、γ称为点阵参数。若将点阵单位中的各个点阵点用结构基元替代，点阵单位便成为晶胞。其中abc和αβγ称为晶胞参数。空间点阵单位中只有1个点阵点的素单位对应于素晶胞，即素晶胞中只有一个结构基元；复晶胞中不只一个结构基元。HAINAN

MIDDLE

SCHOOL（

2

）

根据保持晶体的最高对称性、直角最多及体积最小的原则，人们将晶体划分为7

大晶系（立方、六方、四方、三方、正交、单斜和三斜）和14

种空间点阵形式（简单P、体心I、底心C、面心F）。并用原子（或分数）坐标表示点阵中的点的位置。例如简单格子P中只有一个点阵点，表示为（

0

、0

、0

）；体心格子I中有两个点阵点，表示为（

0

、0

、0

）和（

1/2

、1/2

、1/2

）；底心格子C中有两个点阵点，表示为（

0

、0

、0

）和（

1/2

、1/2

、,0

）；面心格子F中的点阵点数目为4

，表示为（

0

、0

、0

）、（

1/2

、1/2

、,0

）、（

1/2

、0

、1/2

）、（

0

、1/2

、1/2

）。（3）晶体可分解成一组相互平行的等距的晶面，相邻两个晶面的距离称为晶面间距dhkl，晶面的取向可用晶面指标hkl表示。由于晶体具有点阵式结构，相邻两个晶面的波程差若等于X射线的波长的整数倍，便可产生衍射现象。（满足Bragg方程：2dhklsinθhkl=nλ）因此确定某固体是否属于晶体的最有效方法即是X射线衍射法。HAINAN

MIDDLE

SCHOOL三维点阵与晶胞图示HAINAN

MIDDLE

SCHOOL引导学生明确晶体结构中的主干知识核心要点（1）常见金属晶胞中原子堆积方式与其密度的关系晶系堆积方式晶体实例密度公式立方六方简单立方（A4

）面心立方（A1

）体心立方（A2

）六方最密堆积（A3

）釙（Po）铜（Cu）钠（Na）镁(Mg

)ρ=

M/a3NAρ=4M/a3NAρ=2M/

a3NAρ=2M/a2

csin60°NAHAINAN

MIDDLE

SCHOOL（二）经典晶胞示意图集萃1.离子晶体系列晶胞HAINAN

MIDDLE

SCHOOL2.共价晶体系列晶胞HAINAN

MIDDLE

SCHOOL3.金属晶体（含合金）的系列晶胞HAINAN

MIDDLE

SCHOOL4.其他晶体的晶胞示例分子晶体混合型晶体HAINAN

MIDDLE

SCHOOL拓

展（二） 富勒烯与石墨烯的异同人们很早就认识到地球上稳定的碳元素可形成结晶碳（如金刚石与石墨）和无定形碳（炭黑、木炭、活性炭）两类碳单质。直至20世纪80年代，由于纳米材料与技术的使用，人们陆续研究并开发了新型纳米碳材料，丰富并完善了结晶碳元素家族的成员。按照晶体结构的维度划分依次为0、1、2、3；对应的代表各为：富勒烯、碳纳米管、石墨烯、金刚石与石墨。其结构示意图如下。HAINAN

MIDDLE

SCHOOL富勒烯（

fullerene）是指一系列由碳原子构成的具有高对称性的球形笼状分子或封闭的多面体纯碳原子簇。比如C

26

、C

60

、C

70

、C

90

等，其中典型代表是C

60

，其名称是各种意见中和并约定俗成的结果。由于凝聚态物理理论和实验指出：完美的二维结构无法在非绝对温度下稳定存在。人们忽视了石墨烯的存在，直至2004

年才由A.

海姆（荷兰）和K.诺沃肖洛夫（俄罗斯、英国）利用高定向热解石墨剥离法获得石墨烯。石墨烯可视为石墨的二维层状薄片，换言之，石墨晶体就是由若干层石墨烯重叠并依据分子间力构造而成。剂、生物药• 剂开发领域。运用前景石墨烯可广泛用于：光导材料信息产业、超导体研发制备，高效储氢材料、高效催化石墨烯可用于：锂离子电池电极材料、替代硅作半导体材料、储能与新型显示器、传感器、生物医学材料的研发领域制备方法传统电弧法、水下放电法、苯焰燃烧法、催化热解法（气相沉积法CVD）等。机械剥离法、氧化还原法（适度氧化石墨→水中剥离→化学或催化还原等）、有机聚合法、气相沉积法等。HAINAN

MIDDLE

SCHOOL富勒烯、石墨烯的结构特征①C60

分子是空心球形笼状结构，球面是由60个顶点、90条棱、12个五边形与20个类似苯环的正六边形构成的。②每个碳原子分别与相邻的3

个碳原子形成3

个σ键，∠C-C-C=116.3

°，呈现球面形。每个碳采取sp2.28

杂化，③每个碳原子剩余的一个轨道（s0.09

p

0.90

）可视为2p未杂化轨道近似垂直于球面（∠=101.6

°），彼此相互重叠形成一个含60个电子的离域π键。石墨烯结构上即是具有碳原子尺寸厚度的单层石墨层片。①所有碳原子均以sp2

杂化轨道成键，形成具有六角点阵的平面二维结构晶体。②每个碳原子与相邻的3个碳原子形成3个σ键，∠C-C-C=120°，晶体中除边界碳原子外，其内部

的碳原子均彼此成键，③每个碳原子剩余未杂化2p轨道垂直于整个晶面，彼此重叠形成巨大的离域π键（类似金属键）主要性能：

富勒烯呈笼状中空结构，可以将大小适宜的金属原子包封于其中，形成具有一定离子性的“

内含式”

配合物。例如La@C62

等。此外金属离子或原子还可在碳笼外形成外接式富勒烯金属配合物Mm

Cn

，例如K3

C60

等具有超导性能。石墨烯具有完美的二维晶体结构，σ键骨架赋予其优异的力学性能和结构刚性。由于巨大的离域π键导致石墨烯呈现优异的导电性与导热性。此外单层石墨烯近乎完全透明，呈现出良好的透光性。HAINANMIDDLESCHOOL五.

高考评价导向之体验——高考和选择性考题示例分析请从下列视角思考评价试题：【例题1】海南2020等级模拟考题选编（19题）某种富镍三元层状氧化物LiNi0.8

Co0.1

Mn0.1

O2

（代号为：NCM811）作为新型锂离子电池的正极材料，应用前景广泛，纳米级TiO2

包覆在其表面可明显提升其性能。回答下列问题：Li在元素周期表中的位置是___________，基态Ni原子的电子排布式为___________，基态Co3+含有______个未成对电子。制备NCM811的过程中，残余Li2

CO3

会破坏材料的界面。其中CO32-

的空间结构是___________，碳原子的杂化方式为___________。HAINAN

MIDDLE

SCHOOL（3）该电池初始充电时，会有微量气体C2

H4

产生。C2

H4

分子中的σ键和π键的个数比为___________。（4）TiO2

其晶胞如图所示（ɑ=β=γ=90°）.则氧的配位数为_____，其晶胞参数为a=b=459pm、c=295pm，该晶体的密度为

ρ

= ___________g/cm3

（列出计算式）相对原子质量：Ti-48;O-16HAINANMIDDLESCHOOL参考答案第二周期、ⅠA族；[Ar]3d84s2

;4平面三角形，sp2（3）5：1（4）3；ρ=2M（TiO2）/

abcNA=[2×48+4×16]

/[459×459×295×10-30×6.02×1023]HAINAN

MIDDLE

SCHOOL【例题2】钛元素在地壳中的含量为0.45%，金属钛的性能优异用途广泛。试回答：钛（22

Ti）原子的核外电子运动状态有_______种，基态钛原子的价电子构型为_______，钛元素位于周期表的_______族。已知四氯化钛常温下是无色刺激性的液体，沸点409K，预计固体四氯化钛是_______晶体，晶体内部存在的作用力有_______；电负性的大小顺序是：Ti______Cl(填写

“<”或“>” )。工业上，将金红石（主要成分是TiO2

）与焦炭粉碎后，通入氯气在高温下反应制备四氯化钛，同时获得一氧化碳。该反应的化学方程式为：___________________________________

。HAINAN

MIDDLE

SCHOOL（4）已知金属钛是六方最密堆积结构，其晶胞如图所示，若钛原子半径为r

cm。则钛原子的配位数为________，该晶体的晶胞参数:边长为a

=________cm，高b为正四面体的高的2倍，即b

= ；该晶体的密度为：________(用含r,

NA和M的代数式表达，已知sin60°=设钛的相对原子质量为M

)g/cm3；HAINANMIDDLESCHOOL【参考答案】（1）22,3d24s2,

ⅣB（2）分子晶体，共价键和范德华力

,<（3）（4）12 ；

a

=

2r

；

21/2M

/

8NA

r3HAINAN

MIDDLE

SCHOOL【例题3】黄铜矿是工业炼铜的原料，含有的主要元素是硫、铁、铜，请回答下列问题。（l）基态硫原子中核外电子有____种空间运动状态。Fe2+的电子排布式是

___。液态SO2

可发生自偶电离2SO2

=SO2++SO32-，SO32-的空间构型是___。CuCl熔点为426℃，融化时几乎不导电，CuF的熔点为908℃，沸点1100℃，都是铜（I）的卤化物，熔沸点相差很大的原因是

___。乙硫醇（C2

H5

SH）是一种重要的合成中间体，分子中硫原子的杂化形式是____。乙硫醇的沸点比乙醇的沸点____（填“高”或“低”），原因是____。HAINAN

MIDDLE

SCHOOL（5）黄铜矿主要成分X的晶胞结构及晶胞参数如图所示，X的化学式是___，其密度为___g／cm3

（阿伏加德罗常数的值用NA表示）。【答案】16三角锥形1s22s22p63s23p63d6

(或[Ar]3d6)CuCl为分子晶体，CuF为离子晶体，离子晶体的熔沸点比分子晶体高 sp3 低乙醇分子间有氢键，而乙硫醇没有 CuFeS2HAINAN

MIDDLE

SCHOOL其中（5）详细解析如下：对晶胞结构分析可知，晶胞中的Cu原子数目=8×（1/8）+4×(1/2)+1=4，Fe原子数目=6×(1/2)+4×(1/4)=4，S原子数目为8，

X的化学式中原子个数比为：Cu:Fe:S=1:1:2，所以X的化学式为：CuFeS2

。由图可知晶胞内共含4个“CuFeS2

”单元，据此计算：晶胞的质量m=4×M（CuFeS2）/NA

=晶胞的体积V=a2

•b10-21cm3

，所以晶胞的密度ρ=m/V

=HAINAN

MIDDLE

SCHOOL【例题4】按要求回答下列问题（已知：1pm=10-12

m）某二价金属离子有9个价电子，价电子的能级为3d。该元素位于周期表中的第____周期、第___族。氰酸钾KOCN阴离子的组成元素中，第一电离能最大的是_____、电负性最大的是___（填元素符号）；其中阴离子的空间结构是_________，C的杂化方式为_____。已知阿伏伽德罗常数为NA，立方硫化锌（M=97g/mol）晶胞如图所示：其晶胞棱长为δpm、则其密度为______g/cm3

（用含δ的代数式表示）；其中顶点位置a的S2-

离子与其相邻位置b的Zn2+离子之间的距离为__________pm(用含δ的代数式表示)。a、b位置S2-

离子和的Zn2+离子的分数坐标各为______,______。HAINANMIDDLESCHOOL参考解答（1）4、ⅠB；（2）N、O、直线型、sp

；（3）4×97×1030/NAδ3

、 31/2δ/4、（0、0、0）、（1/4、1/4、1/4）附：确定晶胞内指定微粒的原子坐标方法是：HAINAN

MIDDLE

S