2013年全国高考理综卷（新课程1）第37题点评

2015-10-25 21:08:23   来源：   撰稿：董啸   摄影摄像：    ;  评论：0 点击：

2013年全国高考理综卷（新课程1）第37题点评

董啸

（陕西省西安市第89中学 710003）

2013年全国高考，陕西、山西、江西、河南、河北、湖南、湖北等省区采用同一理综试卷（新课程1），该卷第37题考查选修3《物质结构与性质》，笔者对此题予以点评。

一、题目：[化学——选修3：物质结构与性质]

硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。回答下列问题：

（1）基态原子中，电子占据的最高能层符号为       ，该能层具有的原子轨道数为       、电子数为         。

（2）硅主要以硅酸盐、         等化合物的形式存在于地壳中。

（3）单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以       

相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献        个原子。

（4）单质硅可通过甲硅烷（）分解反应来制备。工业上采用和在液氨介质中反应制得，该反应的化学方程式为                         。

（5）碳和硅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：

①碳与硅同族，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                                                     。

②的稳定性小于，更易生成氧化物，原因是                 

                                                               。

（6）在硅酸盐中，四面体[如下图（a）]通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图（b）为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中原子的杂化形式为         ，与O的原子数之比为      ，化学式为                    。

二、分析

本题以硅为考点中心，考查了电子层、原子最外层的原子轨道数、电子数；考查了硅在地壳中存在的状态或形式；考查了金刚石的结构（面心上的原子数或面心上原子对晶胞贡献的原子数）；完成和的反应方程式；由键能大小讨论硅烷在种类和数量上都远不如烷烃，同样由键能大小说明的稳定性小于，更易生成氧化物；考查原子在多硅酸根中的杂化形式、与O原子数之比及化学式。

题目考查角度较广，但大多较为基础。

第（1）问设问很基础，是第3周期，最高能层是第3层，能层符号为M，第三层的原子轨道有s、p、d轨道，其轨道数为1+3+5=9个，处于ⅣA族，最外层电子数为4。

第（2）问考查硅在地壳中主要以化合态形式存在，具体以硅酸盐及二氧化硅等化合物的形式存在。

第（3）问实际考查金刚石的结构。教材上给出了金刚石的晶胞图，在金刚石的立方晶胞示意图中，8个C原子位于立方体的顶点、6个位于面心、4个位于立方体内。顶点上的位置贡献晶胞个C原子，面心上的位置贡献晶胞个C原子，立方体内贡献晶胞4个C原子，一个晶胞共有8个C原子。原子与原子之间以共价键结合。

第（4）问说明单质硅可通过甲硅烷分解反应来制备，而可通过和在液氨介质中反应制得。反应物为和、产物为，其反应方程式为：

第（5）问给出的六种键能为两组键能——C组和组，相对的键能进行比较，就可回答题中的问题。

为什么烷烃的种类多、数量多？由于C—C、C—H键的键能较大（对比Si—Si、Si—H键能），所形成的烷烃稳定，这样烷烃的种类和数量就多。相对应的，硅烷中Si—Si、Si—H键的键能较小，尤其Si—Si键容易断裂，导致长链硅烷难形成。

比较与的稳定性以及更易生成氧化物。这是由于C—H键的键能大于C—O键的键能，C—H键比C—O键稳定；而Si—H键的键能小于Si—O键的键能，即键稳定性小于Si—O键，Si—H键倾向于稳定性更强的Si—O键。

（6）图（b）中的原子的杂化形式等同于图（a）中的杂化形式，在（a）与（b）图中，原子均位于四面体中心，原子采用杂化。在图（b）中，多硅酸根的长单链结构“重复单元”是什么？从图上可以看出其“重复单元”为，该“重复单元”的化学式为“”或，则无限长单链结构为或。

三、参考答案

（1）M   9   4

（2）二氧化硅

（3）共价键    3

（4）

（5）①C—C键和C—H键较强，所形成的烷烃稳定。而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能低，易断裂，导致长链硅烷难以生成。

②C—H键的键能大于C—O键，C—H比C—O键稳定；而Si—H键的键能却远小于Si—O键，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键。

（6）   1:3   （或）

四、点评

本题考查物质结构与性质模块的内容，题目考查的视野开阔，题目所设6问由简易到有些难度。第（1）（2）（3）（4）问相对简单，只有第（3）问中，考查了金刚石的晶胞结构，学生要熟悉其晶胞结构内原子的位置关系，设问相对简单，只问了其立方晶胞的面心上的原子数目，或面心上原子对晶胞的贡献，也就是“折算率”。

第（5）问给出了碳和硅的有关化学键的键能，这些键能实则是对应的两组键能，主要看键能的大小，学生要有键能大就稳定的化学意识。再对问题用相应的键能进行回答。①问中的核心是“硅烷在种类上和数量上都远不如烷烃多”，就要比较C—C键与Si—Si键、C—H键与Si—H键，尤其是Si—Si键比C—C键小得多，说明Si—Si键易断裂，导致长链硅烷难以生成。②问中的稳定性小于,由于C—H键的键能大于Si—H键的键能；而易成氧化物，由于Si—H键的键能比Si—O键的键能小得多，Si—H键转向Si—O键的趋势较大。相反，C—H键的键能大于C—O键的键能，前者转向后者的趋势就小。

第（6）问中，对于结构图，学生会知道其中原子采用杂化形式，而学生也知道与中，原子的杂化形式是一样的，因而学生容易知道多硅酸中的原子的杂化形式。从图（b）中，如何确定与O原子数之比?看长链图时，少算一端就容易看出“重复单元”为“”,进而知道多硅酸根中与O原子数之比为1:3，化学式为（简约为）。第②问中学生易错之处是看不懂图（b）中的“重复单元”，把“重复单元”误认为“”。

本题从考查层次来看，有识记层次，也有理解层次；有数据分析，也有空间想象；有原子、分子、化合物，也有长链大分子。题目基本上紧扣教材，没有超越教材，难度适中，学生也容易上手。该题考点多些，考查的细致但不偏不难，形式上有所创新，有别于往年的题目类型。