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初中化学教材中反映“物质的组成和结构决定物质性质”的具体典型实例
初中化学教材中反映“物质的组成和结构决定物质性质”的具体典型实例化学是研究物质的组成（宏观上指物质由哪些元素组成；微观上指物质由分子、原子、离子等微粒构成）、结构（宏观上指物质的气、液、固状态及块状、粉末状、晶体等形态；微观上指由哪种微粒及怎样组合在一起）、性质（宏观上是指颜色、状态、密度等物理性质及能发生哪些化学变化；微观上是指这些性质与构成物质的微粒种类及结构有关）、转化（宏观上是指一种物质变成一种新物质；微观上是指微粒是怎样重新组合在一起的）及应用（宏观上是指物质在生产、生活当中的用途；微观上是指如何根据物质的组成及变化规律来制造新物质）的一门基础学科。 “物质的组成与结构决定物质的性质，物质的性质决定物质的用途”，这是化学学科的重要核心观念之一。 下面，我们大致分成四种情况来归纳一下，哪些具体典型实例反映出“物质的组成和结构决定了物质的性质”： 一、原子结构（原子核外电子排布情况，尤其是最外层电子数）的不同，影响元素的化学性质，进而影响单质的化学性质： （例1）氦He、氖Ne、氩Ar等稀有气体不易与其他物质发生反应，化学性质比较稳定，是因为它们的原子最外层一般都有8个电子（氦有两个电子），这样的结构是一种相对稳定的结构。 （例2）Na、Mg、Al等金属元素的原子最外层电子一般都少于4个，在化学反应中易失去电子；Cl、O、S、N、P等非金属元素的原子最外层电子一般都多于4个，在化学反应中易得到电子，它们都趋向于达到相对稳定的结构。金属、非金属的化学性质与其原子的核外电子排布，特别是最外层电子的数目有关。 （例3）碳原子的最外层电子数是4，既不容易失去电子，也不容易得到电子，所以常温下碳单质的化学性质不活泼。 （例4）Na、Mg、Al都在第三周期，原子核外电子层数相同，最外层电子数分别是1、2、3；从Na到Al，随核电荷数依次增加，原子半径逐渐减小，原子核对最外层电子的吸引力逐渐增强，失电子能力依此减弱，因此金属活泼性Na>Mg>Al，这也与它们在金属活动性顺序中的位置相一致。 （例5）氧原子核外最外层电子数为6个，2个氧原子构成1个氧分子，单质氧气O2的化学性质比较活泼；氮原子核外最外层电子数为5个，2个氮原子构成1个氮分子，氮气N2的化学性质不活泼。 （例6）钠Na原子的最外层有1个电子，氯原子Cl的最外层有7个电子，当金属单质Na与非金属单质氯气Cl2反应时，钠原子最外层的一个电子转移到氯原子的最外层，分别成为钠离子、氯离子，两者都形成相对稳定的结构，化合成氯化钠。 二、由分子构成的物质，分子构成的不同决定了化学性质的差异： （例1）氧气O2和臭氧O3（教材没有给出臭氧的化学式）： 氧气O2和臭氧O3都由氧元素组成，但它们的分子构成不同，氧气分子由2个氧原子构成，臭氧分子由3个氧原子构成，分子构成不同，因此性质不同，臭氧不如氧气稳定。 （例2）水H2O和过氧化氢H2O2： 都由氢元素和氧元素组成，但分子构成不同，一个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成，一个过氧化氢分子由两个氢原子和两个氧原子构成，它们的化学性质不同：水在常温下比较稳定，而过氧化氢在常温下就能缓慢分解，在二氧化锰催化下能较快分解成水和氧气，实验室中常用过氧化氢分解制取氧气。 （例3）一氧化碳CO和二氧化碳CO2： 一个一氧化碳分子比一个二氧化碳分子少一个氧原子，它们的性质有很大不同（具体性质的比较，将另文归纳）。 三、微粒排列或内部结构不同，影响物质的性质： （例1）红磷和白磷：红磷和白磷都由磷元素组成，但磷原子在两种单质中排列的方式不同，微观结构不同，虽然都可以在氧气的支持下燃烧，但是白磷的着火点较低，在常温空气中更容易燃烧，而红磷着火点高，常温下不易燃烧。（教材中书写“磷”在空气中燃烧生成五氧化二磷的化学方程式时，没有明确区分“红磷”或者“白磷。） （例2）金刚石、石墨和C60： 透明的金刚石、灰黑色的石墨和分子结构与足球相似的C60都是由碳元素组成的单质。但是它们的原子在空间的排列方式不同，物理性质存在着明显差异。 金刚石是天然存在的最硬的物质；石墨是一种灰黑色的有金属光泽的固体，石墨很软，熔点高，有优良的导电性能。（木炭、焦炭、活性炭和炭黑等等这些物质的主要成分也是碳单质，它们的结构与石墨类似。） C60的独特结构决定了它具有一些特殊的物理和化学性质。 （例3）木炭和活性炭： 由于木炭具有疏松多孔的结构，因此有较好的吸附能力，活性炭的吸附作用比木炭的还要强。 （例4）纯金属单质与合金： 如果在纯金属中加热熔合某些金属或非金属，就可以制得具有金属特征的合金。合金的很多性能与组成它们的纯金属不同，使合金更适合于不同的用途。 生铁和钢就是含碳量不同的两种铁合金。生铁的含碳量为2%~4.3%，钢的含碳量为0.03%~2%。由于在纯金属铁中熔合了一定量的碳、硅、锰或碳、铬、镍等，组成发生改变，合金性能也随之发生改变。例如：纯铁较软，而生铁比纯铁硬，不锈钢不仅比纯铁硬，而且其抗锈性能也比纯铁好得多。 四、溶液中起作用的离子（这些能自由移动的、带电荷的离子使得溶液能够导电）决定酸、碱、盐的性质： 酸、碱、盐在水溶液中会解离出离子：酸溶液中都含有离解出的氢离子，碱溶液中都含有离解出的氢氧根离子，盐溶液中通常含有离解出的金属离子或铵根离子以及酸根离子。不同的酸具有相似性质是因为酸溶液中都有离解出的氢离子，不同的碱具有相似性质是因为碱溶液中都有离解出的氢氧根离子。不同的盐性质不同，是因为它们离解出的离子不同。（关于酸、碱、盐的性质，将另有专题讨论。） 初中教材中的以上这些典型实例，都是“物质的组成和结构决定物质性质”这一微观本质在宏观现象上的直观体现。另一方面，我们在教材中也能找到这样的典型实例：可以通过宏观现象反映出来的物质性质，去逆向推导和认知物质的组成和结构。“见微知著，循果索因”，关于这方面的内容，将于下一篇文章继续归纳。 【附本人声明：本人公众号《桐欣谈中考化学》的所有原创文章，未经本人授权，禁止任何机构、个人转载或抓取文中内容，用于训练AI大模型等用途。】
