大家请看下题,这是2023年新课标卷第9题:

这是一道关于物质结构的试题,考点涉及氢键的判断、第一电离能大小比较、原子结构电子排布、杂化类型判断等知识点。结合图形,学生不难得出正确答案A。但考后,有不少师生对于D项是有疑问的,他们认为D项也是正确的。理由是:结合图形,很容易判断B和O原子都采取了sp3杂化方式,而N原子以氨基的形式连在C原子上,N原子周围有3个σ键,还有一个孤电子对,价层电子对数为4,也应采取sp3杂化,故D项也是正确的。好像挺有道理的,果真如此吗?如果N原子采取sp3杂化,那么[C(NH2)3]+结构中所有原子就不可能在同一平面上,这和题干中”[C(NH2)3]+为平面结构“是矛盾的。正确的思路是:以”[C(NH2)3]+为平面结构“为切入点,尝试用轨道杂化理论来解释[C(NH2)3]+的平面结构。
2017版普通高中化学课程标准(以下简称“新课标”)40页明确指出:”结合实例了解共价分子具有特定的空间结构,并可运用相关理论和模型进行解释和预测。依据此,新授课时,老师会带领同学了解甲烷、乙烯、乙炔和苯等一些常见分子的空间结构,并用杂化轨道理论来解释。
中心原子轨道杂化方式
| 分子空间结构
| 实例
|
| sp3 | 四面体、三角锥等
| CH4、-CH3、NH3 |
| sp2 | 平面
| CH2=CH2、C6H6、HCHO |
| sp | 直线
| CO2、CH≡CH |
在此基础上,还总结了计算价层电子对数、观察中心原子成键情况等判断杂化方式的方法。回过头看,为了应试总结出的方法也不一定正确,这似乎偏离课标中要求“学习轨道杂化理论”的初衷。用一句流行语来说:我们走了好远,但忘了当初我们为什么出发。新课标42页的学业要求:“能根据给定的信息分析常见简单分子的空间结构,能利用相关理论解释简单分子的空间结构……”正是此题的命题依据。

无独有偶,2023年全国高考甲卷第35题(2)第1空的命题思路和2023年新课标卷第9题的D项如出一辙。我们看,题干中提到“酞菁分子中所有原子共平面”,这点可以用酞菁分子中所有的C、N原子均采取sp2杂化解释,其中标号为①和②的N原子均有一对电子占据了一个杂化轨道,其p轨道只能提供1个电子参与形成π键,标号为③的N原子的3个sp2杂化轨道上各有一个未成对电子与其他原子的未成对电子配对形成σ键,而其中未参与杂化的p轨道能提供一对电子参与形成π键。出题人理解课标中要求“学习轨道杂化理论”的初衷的基础上再来出杂化类型判断的试题时,一定要把共价分子的空间结构(或局部的空间结构)明确给出。(关于这一点,在我5月17日的推文《这些原子的杂化方式,你判断对了吗?》已有阐述,感兴趣的朋友可以点开阅读。)否则的话,这样的试题就成了“无源之水、无根之木”了。
2023年高考两道结构题给我们带来的启示:无论在新授课还是在高考复习备考阶段,都一定要重视学习新课标,正确、合理解读新课标,并依据课标展开日常教学活动,这样才会少走弯路,起到事半功倍的效果。