河南 靳思增

元素周期律和元素周期表是幫助學(xué)生建構(gòu)“位—構(gòu)—性”認(rèn)知模型和培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理與模型認(rèn)知核心素養(yǎng)的重要載體。從原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)或元素周期律與元素周期表的角度解釋物質(zhì)的宏觀性質(zhì)，發(fā)展學(xué)生的宏觀辨識(shí)與微觀探析素養(yǎng)。元素周期律是高考的必考考點(diǎn)，近幾年高考試題通過優(yōu)化試題情境，考查學(xué)生解決真實(shí)情境問題的能力，本文對(duì)2022年全國乙卷理綜化學(xué)第11題評(píng)析并進(jìn)行變式練習(xí)，提出有關(guān)“元素周期律”的復(fù)習(xí)備考建議。

1.2018—2022年高考全國乙卷關(guān)于“元素周期律”的考查分析

試卷年份20222021202020192018素材情境五硼酸銨晶體嫦娥五號(hào)探測(cè)器帶回的月壤約里奧居里夫婦利用核反應(yīng)人造放射性核素科學(xué)家合成的新化合物無一般信息短周期元素,原子序數(shù)依次增加,且加和為21,YZ2分子的總電子數(shù)為奇數(shù),常溫下為氣體短周期,原子序數(shù)依次增大,最外層電子數(shù)之和為15,同周期相鄰元素,且均不與W同族X為金屬原子,X、Y的最外層電子數(shù)之和為8同一短周期元素,Z核外最外層電子數(shù)是X核外電子數(shù)的一半主族元素,原子序數(shù)依次增加,且均不大于20W、X、Z最外層電子數(shù)之和為10,W與Y同族特殊信息熱重曲線構(gòu)成與地球土壤類似核反應(yīng)方程式化合物的結(jié)構(gòu)式化合物可與濃硫酸反應(yīng),其生成物可腐蝕玻璃考查元素H、N、B、OO、Mg、Al、SiAl、PNa、Si、P、ClF、Na、Cl、Ca考查視角1.常溫下單質(zhì)的狀態(tài)2.最高價(jià)氧化物的水化物酸性3.加熱至一定溫度時(shí),失重的物質(zhì)和剩余固體物質(zhì)的計(jì)算和判斷1.原子半徑大小比較2.化合物中的化學(xué)鍵類型3.單質(zhì)的導(dǎo)電性強(qiáng)弱比較4.氧化物的水化物的酸性強(qiáng)弱1.核素的相對(duì)原子質(zhì)量2.某元素能否形成三氯化物3.原子半徑大小比較4.元素含氧酸的種類1.組成物質(zhì)的水溶液的酸堿性2.元素非金屬性的強(qiáng)弱順序3.元素的最高價(jià)氧化物的水化物是強(qiáng)、弱酸4.化合物中原子是否滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)1.單質(zhì)在常溫常壓下的狀態(tài)2.元素的氫化物是否為離子化合物3.組成物質(zhì)的水溶液的酸堿性4.元素的最高化合價(jià)是否相同

筆者對(duì)近五年高考化學(xué)試題進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，關(guān)于元素周期律的考查形式有三種：一是“位—構(gòu)—性”的綜合考查，通過純文字的推斷與分析考查內(nèi)容；二是“位—構(gòu)—性”的綜合考查，通過文字與圖示相結(jié)合的推斷與分析，圖示主要有陌生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式、元素周期表片段等；三是原子晶體和分子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，該形式主要出現(xiàn)在新高考化學(xué)單科試卷中。

2019年以來考查元素周期律的試題中已知條件呈現(xiàn)形式情境化、多樣化，考查學(xué)生在真實(shí)情境中提取學(xué)科問題、分析解決問題的能力。如2019年全國卷Ⅰ給出新化合物的結(jié)構(gòu)式、2020年全國卷Ⅰ給出核反應(yīng)方程式、2022年全國乙卷給出復(fù)雜物質(zhì)的化學(xué)式和熱重曲線圖，考查形式由單一逐漸到綜合，充分體現(xiàn)出《中國高考評(píng)價(jià)體系》中試題的綜合性和創(chuàng)新性，在新高考中教師要重點(diǎn)關(guān)注物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊在此部分試題的考查，原因是其出題角度可以更加多樣靈活，能有效落實(shí)高考“服務(wù)選才”功能和充分發(fā)揮高考“引導(dǎo)教學(xué)”功能。

2.真題分析

【例題】(2022·全國乙卷·11)化合物(YW4X5Z8·4W2Z)可用于電訊器材、高級(jí)玻璃的制造。W、X、Y、Z為短周期元素，原子序數(shù)依次增加，且加和為21。YZ2分子的總電子數(shù)為奇數(shù)，常溫下為氣體，該化合物的熱重曲線如圖1所示，在200℃以下熱分解時(shí)無刺激性氣體逸出。下列敘述正確的是

圖1

( )

A.W、X、Y、Z的單質(zhì)常溫下均為氣體

B.最高價(jià)氧化物的水化物酸性：Y

C.100～200℃階段熱分解失去4個(gè)W2Z

D.500℃熱分解后生成固體化合物X2Z3

【參考答案】D

【試題情境】本題情境屬于學(xué)術(shù)探索情境，以一種制造電訊器材和高級(jí)玻璃的材料的組成元素的推斷為載體，在陌生的研究對(duì)象及問題情境下，體現(xiàn)對(duì)物質(zhì)組成和性質(zhì)、熱重定量分析不同階段的物質(zhì)組成的基礎(chǔ)性、綜合性和創(chuàng)新性的考查。

【必備知識(shí)】本題主要考查兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)，一是物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，主要包括物質(zhì)的狀態(tài)、最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性強(qiáng)弱；二是定量分析某階段失去的物質(zhì)以及推斷剩余的物質(zhì)成分。

【關(guān)鍵能力】本題考查的關(guān)鍵能力有兩點(diǎn)：一是理解與辨析能力，要求學(xué)生能夠掌握原子結(jié)構(gòu)、元素周期律等基礎(chǔ)知識(shí)；二是分析與推測(cè)能力，要求學(xué)生根據(jù)題給物質(zhì)的化學(xué)式與所組成元素的原子序數(shù)的關(guān)系，推斷出元素，并能結(jié)合熱重分析曲線進(jìn)行定量判斷某階段失去的物質(zhì)以及剩余的物質(zhì)成分。

【綜合素質(zhì)】本題對(duì)考生綜合素質(zhì)的考查側(cè)重于兩個(gè)方面：一是化學(xué)觀念，要求考生能夠根據(jù)原子序數(shù)之和、分子中的電子數(shù)等微觀視角去推斷元素，分析物質(zhì)的性質(zhì)等；二是思維方法，要求考生能基于證據(jù)對(duì)物質(zhì)組成進(jìn)行定量分析推理，判斷失去的物質(zhì)或剩余物質(zhì)的化學(xué)式等。

【解題思路】

圖2

綜上所述，答案為D。

3.熱重分析

熱重曲線是利用熱分析天平記錄的熱分析曲線，它反映了樣品的殘留質(zhì)量或固體殘留率(即質(zhì)量分?jǐn)?shù))隨溫度或時(shí)間的變化關(guān)系。通過分析熱重曲線，就可以知道被測(cè)物質(zhì)在哪個(gè)溫度段發(fā)生了什么變化，有無質(zhì)量損失、失重率是多少、分幾步分解、分解的溫度范圍、熱穩(wěn)定性、結(jié)晶水的鑒定等信息，并且可根據(jù)物質(zhì)失去的重量，求出百分比，由此也可推斷出從體系中分離的是什么物質(zhì)。

圖3

4.原創(chuàng)變式訓(xùn)練

a

( )

A.X、Y、Z、W的單質(zhì)常溫下均為固體

B.Z、W的簡單離子半徑的大小順序?yàn)閆>W

C.400℃熱分解將失去18個(gè)X2Y

D.1 100℃熱分解后生成固體化合物Z2Y3，且工業(yè)上通過電解熔融的Z2Y3制備單質(zhì)Z

【參考答案】D

【解題思路】

圖5

【分析】本題結(jié)合化合物Al2(SO4)3·18H2O的熱重曲線、沉淀變化圖像和元素周期律進(jìn)行命題，重點(diǎn)考查學(xué)生綜合分析圖像和定量計(jì)算的能力。

【變式2】化合物(WY2Z4·X2Z)中的四種元素X、Y、Z、W為前20號(hào)元素，且原子序數(shù)依次增加，Y和Z位于同周期的不同主族，W最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物是檢驗(yàn)YZ2氣體的常用試劑，該化合物的熱重分析曲線如圖6所示。

圖6

下列敘述正確的是

( )

A.X、Y、Z、W四種元素只能形成一種離子化合物W(XYZ3)2

B.200～400℃階段熱分解將失去1個(gè)X2Z

C.600℃熱分解后生成固體化合物WYZ3，且該反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)

D.化合物YZ2中的只有Z原子滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

【參考答案】B

【解題思路】

圖7

【分析】本題通過典型的常見氣體的檢驗(yàn)為突破口進(jìn)行推斷，考查C、H和O可以形成多種酸根離子、CO2的結(jié)構(gòu)問題、熱重曲線定量計(jì)算化合物熱分解中各成分的變化及變化過程中反應(yīng)類型的推理，注重考查的基礎(chǔ)性和綜合性。

5.復(fù)習(xí)備考建議

(1)夯實(shí)基礎(chǔ)，自主構(gòu)建必備知識(shí)導(dǎo)圖

扎實(shí)掌握元素周期表、元素周期律和元素化合物的必備知識(shí)，教師可引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)自己的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于沒有充分思考過的規(guī)則進(jìn)行死背，只能獲得表面的知識(shí)，而表面的知識(shí)是很難在記憶中保持的。因此概括整合、歸納簡化是高效學(xué)習(xí)的關(guān)鍵，學(xué)生通過主動(dòng)整合和理解內(nèi)化，把必備知識(shí)嵌入自己已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)中，以形成更大的必備知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

(2)創(chuàng)設(shè)情境，教研中開展原創(chuàng)試題的命制

集體教研是教師交流研討、相互學(xué)習(xí)、統(tǒng)一思路的重要活動(dòng)，通過全組教師積極尋找素材，模仿創(chuàng)新高考考點(diǎn)及考查視角進(jìn)行有關(guān)習(xí)題的命制，注重考查的基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性在命題中的體現(xiàn)，讓學(xué)生在真實(shí)素材情境中解決問題，在有限的復(fù)習(xí)時(shí)間內(nèi)提高復(fù)習(xí)備考的效率，也是積極促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展的有效途徑之一。

(3)精準(zhǔn)施策，提升學(xué)生解決真問題的能力

基于“審析答”助力學(xué)生快速解決問題?！皩彙本褪且页鲱}干中的顯性條件和隱形條件，挖掘圖表中信息，把文字、圖示轉(zhuǎn)化為具體的化學(xué)用語，做醒目標(biāo)記，以備解答問題時(shí)能快速找到信息對(duì)應(yīng)點(diǎn)。“析”就是對(duì)信息進(jìn)行加工和整合，聯(lián)想回顧已有知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，推測(cè)知識(shí)進(jìn)行深度分析。進(jìn)行嘗試、驗(yàn)證、解答?！按稹笔侵缸鞔饡r(shí)要做到：規(guī)范性、準(zhǔn)確性和完整性。