第 3 章 · 物質の構成
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| シラバス项目 | Ⅰ 1–4(物質の成分と構成元素、構成粒子、化学結合、量的取扱いと化学式) |
| 国内书对应 | 第 1 章(物质的量)、第 2 章(化学用语)、第 3 章 3.2 节(分类)、第 14–18 章(原子结构、周期律、化学键、分子结构、晶体)、第 37、38 章(分离、检验) |
| 本章新内容的分量 | 質量モル濃度、組成式(実験式)、電子親和力、分子結晶与共有結合結晶的判断、アモルファス、同素体与元素確認的日文说法 |
| 过去问出现次数 | 20 回共 98 题(每回平均 4.9 次),是频率最高的一章 |
国内对原子结构、周期表、化学键、晶体讲得比 EJU 深:国内要求能级、轨道、杂化、晶胞计算,EJU 只要电子殻、最外殻電子、価電子、周期表的位置和性质递变。但 EJU 有几处国内没有或讲得浅:質量モル濃度、組成式(実験式)、電子親和力、分子結晶与共有結合結晶的判断、アモルファス,以及炎色反応、沈殿反応的日文说法。这一章的写法是:国内讲过的只换术语,国内没有的从定义写起。
3.1 与国内的对照
Section titled “3.1 与国内的对照”| シラバス小項目・術語(日文原文) | 国内书位置 | 相同 / 讲法不同 / 国内没有 | 本章哪节讲 |
|---|---|---|---|
| 純物質,混合物,物質の分離・精製 | 第 3 章 3.2 节、第 37 章、第 38 章 | 相同 + 讲法不同 | 不单列(3.7 题型、3.8 术语) |
| 元素,単体,化合物,同素体,元素の確認(炎色反応,沈殿反応) | 第 3 章 3.2 节、第 6 章 6.6 节、第 38 章 38.2 节 | 相同 + 讲法不同 | 3.6 |
| 物質の三態,状態変化 | 第 18 章 18.2 节 | 相同(定量部分在第 4 章) | 第 4 章 |
| 電子,陽子,中性子,原子番号,質量数,同位体 | 第 14 章 14.2 节 | 相同 | 不单列(3.7 题型) |
| 電子殻,原子の性質,周期表,最外殻電子,価電子 | 第 14 章 14.3 节、第 15 章 | 相同 + 讲法不同 | 不单列(3.7 题型) |
| イオン結合,イオン結晶,イオン化エネルギー,電子親和力,電解質 | 第 16 章 16.2 节、第 18 章 18.4 节、第 4 章 4.2 节 | 讲法不同 + 国内没有 | 3.4 |
| 金属結合,自由電子,金属結晶,展性・延性 | 第 16 章 16.2 节、第 18 章 18.4 节 | 相同 | 3.5 |
| 共有結合,配位結合,共有結合結晶,分子結晶,結合の極性,電気陰性度 | 第 16 章 16.2–16.6 节、第 17 章 17.2–17.4 节、第 18 章 18.3 节 | 相同 + 讲法不同 | 3.5 |
| ファンデルワールス力,水素結合 | 第 17 章 17.5–17.6 节 | 相同 | 3.5 |
| 融点,沸点,密度,溶解度,電気伝導性,熱伝導性 | 第 17 章 17.7 节、第 18 章 18.3–18.4 节 | 相同 + 讲法不同 | 3.5 |
| 原子量,分子量,式量,物質量,モル濃度,質量パーセント濃度,質量モル濃度 | 第 1 章 1.2–1.5 节 | 相同 + 讲法不同 | 3.2 |
| 分子式,電子式,構造式,組成式(実験式) | 第 2 章 2.2、2.5 节、第 30 章 30.3 节 | 相同 + 讲法不同 | 3.3 |
3.2 質量モル濃度と濃度換算
Section titled “3.2 質量モル濃度と濃度換算”宏观:溶液浓度有几种写法:モル濃度 (mol/L 溶液)、質量パーセント濃度 (溶质质量 / 溶液质量 × 100%)、質量モル濃度 (mol/kg 溶剂)。国内高中常用前两种,EJU 的依数性(沸点上昇、凝固点降下)要用質量モル濃度,因为它只随溶质和溶剂的质量变化,不随温度变化。
微观:モル濃度按溶液的体积算,温度升高时溶液体积膨胀,浓度变小;質量モル濃度按溶剂的质量算,温度变化时质量不变,所以依数性公式用它。配制一定質量モル濃度溶液时,称溶剂的质量,而不是量溶液的体积。
符号:。由モル濃度 换算:取 1 L 溶液,质量 g( 单位 ),溶质质量 g,溶剂质量 g,所以
是溶质的モル質量(g/mol)。
- 题目给モル濃度和密度,问質量モル濃度(依数性公式也用 ) → 取 1 L 溶液,先算溶液质量,再减去溶质质量,得溶剂质量,最后 。
- 题目给質量パーセント濃度 and 密度,问モル濃度 → 取 1 L 溶液,算溶质质量和物质的量,再除以 1 L。
- 質量モル濃度 的分母是溶剂 1 kg,不是溶液 1 kg,也不是溶液 1 L。
- モル濃度 随温度变化;質量モル濃度 不随温度变化。
- 换算时密度单位常用 ,1 L = 1000 cm³,所以 1 L 溶液质量 = g。
- 公式 只适用于「溶质质量 = 」的单一溶质;混合溶质要分别算。
- 日本题面写「モル濃度」「質量パーセント濃度」「質量モル濃度」;「質量モル濃度」读作「しつりょうモルのうど」。
由 求 :取 1 L 溶液。溶液质量 g,溶质质量 g,溶剂质量 g。溶质的物质的量是 mol,所以
(关键一步:分母是溶剂质量,不是溶液质量。)
由 求 :取 100 g 溶液,溶质 g,物质的量 mol;溶液体积 L(因为 100 g 溶液体积 = cm³ = L)。所以
用百分数的数值(如 10% 代 10), 用 。
例 1 (场景:给モル濃度 and 密度 → 取 1 L 溶液 → 算溶剂质量 → 求 )
問題 0.50 mol/L の塩化ナトリウム水溶液の密度は である。この溶液の質量モル濃度は約何 mol/kg か。最も近い値を,次の①~④の中から一つ選びなさい。ただし,塩化ナトリウムのモル質量を とする。
① 0.25 mol/kg ② 0.50 mol/kg ③ 0.98 mol/kg ④ 1.0 mol/kg
解答 1 L の溶液を考える。溶液の質量は 。溶質の質量は ,溶媒の質量は 。よって
検算:溶質は約 29 g,溶媒は約 991 g, は とほぼ同じ。 答 ②
中文翻译 题目:0.50 mol/L 氯化钠水溶液的密度为 。这个溶液的质量摩尔浓度约为多少 mol/kg?从①~④中选一个最接近的值。不过,氯化钠的摩尔质量为 。解答:取 1 L 溶液。溶液质量为 。溶质质量为 ,溶剂质量为 。所以 。检验:溶质约 29 g,溶剂约 991 g, 与 几乎相同。答案 ②。
解说 用到的是「取 1 L 溶液,先算溶液质量,再减溶质质量」。容易卡在:直接用 当 ,或者把 1 L 溶液质量当成 1000 g(忽略密度)。选项排除:① 是一半;③④ 是把溶剂质量算成 0.5 kg 左右的结果。本题密度接近 1, 与 数值接近,但概念不同。另一种解法:用 。
例 2 (场景:给質量パーセント濃度 and 密度 → 取 1 L → 求モル濃度)
問題 10% の塩化ナトリウム水溶液の密度は である。この溶液のモル濃度は約何 mol/L か。最も近い値を,次の①~④の中から一つ選びなさい。ただし,塩化ナトリウムのモル質量を とする。
① 0.91 mol/L ② 1.8 mol/L ③ 2.7 mol/L ④ 3.6 mol/L
解答 1 L の溶液を考える。溶液の質量は 。10% なので溶質は ,物質量は 。よって 。検算:1 L に約 107 g の NaCl,1.8 mol 程度。 答 ②
中文翻译 题目:10% 氯化钠水溶液的密度为 。这个溶液的摩尔浓度约为多少 mol/L?从①~④中选一个最接近的值。不过,氯化钠的摩尔质量为 。解答:取 1 L 溶液。溶液质量为 。10% 所以溶质为 ,物质的量为 。所以 。检验:1 L 中约 107 g NaCl,约 1.8 mol。答案 ②。
解说 用到的是「1 L 溶液质量 = ,再乘质量分数」。容易卡在:用 100 g 溶液算,忘了换成 1 L;或者把 10% 当成 10 g/L。选项排除:① 是 5% 的结果;③④ 是把质量分数当成了 15%、20%。另一种解法:。
- ;( 用百分数数值)。
- 稀溶液(, 小)时,;浓溶液两者差别大。
- 依数性公式(、、)里, 和 不能混用。
- 温度变化时 变、 不变;配溶液时称溶剂质量更稳。
- 错在哪:把質量モル濃度当成モル濃度。 为什么错: 的分母是溶剂 kg, 的分母是溶液 L。 正确做法:看单位:mol/kg 是 ,mol/L 是 。
- 错在哪:换算时用 1000 g 当 1 L 溶液质量。 为什么错:溶液密度不是 1,1 L 质量是 g。 正确做法:先乘密度,再减溶质质量。
- 错在哪:把質量パーセント濃度 10% 当成 10 g/L。 为什么错:10% 是质量分数,要乘溶液质量才是溶质质量。 正确做法:先算 1 L 溶液质量,再乘 。
モル濃度像「一杯溶液里有多少溶质」,杯子大小会随温度变;質量モル濃度像「一千克水里放了多少溶质」,水不会随温度变多或少。依数性看的是「水中粒子的多少」,所以用后者。
- 前置:国内书第 1 章 1.5 节物质的量浓度、质量分数。
- 后续:本书 5.4 节蒸気圧降下、5.5 节凝固点降下、5.6 节浸透圧(都用 或 )。
- 常一起考:国内书第 40 章 40.2 节溶液配制;本书第 5 章溶液の性質。
3.3 組成式(実験式)と化学式の決定
Section titled “3.3 組成式(実験式)と化学式の決定”宏观:由化合物的质量组成(各元素的质量分数或质量比)求出的最简整数比,叫組成式(実験式,实验式/最简式)。分子式是組成式的整数倍:。例如葡萄糖的組成式是 ,分子式是 ,。EJU 常给元素的质量分数或氧化物、盐的质量,要求反推原子量、組成式或分子式。
微观:化合物中原子按固定个数比结合,质量比 = 原子个数比 × 原子量比。所以由质量分数除以原子量,就得到个数比;把个数比化成最简整数比,就是組成式。
符号:设化合物含元素 A、B、C,质量分数 ,原子量 ,则个数比
化成最简整数比就是組成式。分子式 = ,。
- 题目给元素的质量分数(和摩尔质量),求組成式或分子式 → 分别除以原子量,化成最简整数比;有摩尔质量时再算 。
- 题目给金属氧化物的质量 and 金属的摩尔质量,求化学式 → 算金属和氧的物质的量比。
- 质量分数之和必须是 100%;如果题目给的是质量比,先化成质量分数或直接用质量比除以原子量。
- 除以原子量后得到的是「物质的量比」,不是质量比;要化成最简整数比。
- 組成式不一定等于分子式: 是葡萄糖的組成式, 是分子式。
- 日本题面写「組成式」「実験式」「分子式」;「実験式」和「組成式」在高中化学里常作同义词。
- 原子量按题面给的值;没给时用 H 1.0、C 12、O 16 等。
由质量分数求組成式:设 100 g 化合物,元素 A 有 g,物质的量 ;B、C 同理。个数比等于物质的量比,所以
把各项除以最小值,得到最简整数比。(关键一步:先除以原子量,再化整数比;不能直接用质量比。)
由組成式求分子式:,所以 。
由氧化物质量求原子量:设金属 M 的氧化物为 ,由金属和氧的质量比及 M 的摩尔质量,算出 ,再定化学式。
例 1 (场景:给质量分数 → 除以原子量 → 化最简整数比)
問題 ある化合物は,質量パーセントで炭素 40.0%,水素 6.7%,酸素 53.3% を含む。この化合物の組成式として正しいものを,次の①~④の中から一つ選びなさい。ただし,原子量を H = 1.0,C = 12,O = 16 とする。
① ② ③ ④
解答 100 g の化合物を考える。各元素の物質量は
比は なので,組成式は 。検算: の質量比は C 12 : H 2 : O 16,合計 30,C は 40%。 答 ①
中文翻译 题目:某化合物按质量百分比含碳 40.0%、氢 6.7%、氧 53.3%。这个化合物的组成式正确的是哪一个?不过,原子量为 H = 1.0、C = 12、O = 16。① ② ③ ④ 。解答:考虑 100 g 化合物。各元素的物质的量为 ,,。比为 ,所以组成式为 。检验: 的质量比为 C 12 : H 2 : O 16,合计 30,C 占 40%。答案 ①。
解说 用到的是「质量分数 ÷ 原子量 → 物质的量比 → 最简整数比」。容易卡在:直接用 40:6.7:53.3 当个数比,得到 之类的错误。选项排除:② 的 C:H:O = 2:4:1,H 太多;③ 的 C:H:O = 1:4:1;④ 的 C:H:O = 2:6:1。另一种解法:先假设 100 g,算三种元素的 mol,再同时除以最小的 3.33。
例 2 (场景:给氧化物质量 → 算金属和氧的物质的量比 → 定化学式)
問題 ある金属 M の酸化物 2.0 g を分析すると,金属 M が 1.6 g 含まれていた。M の原子量を 64 とすると,この酸化物の化学式として正しいものを,次の①~④の中から一つ選びなさい。ただし,酸素の原子量を 16 とする。
① ② ③ ④
解答 酸素の質量は 。物質量は
比は なので,化学式は 。検算: の質量比は M 64 : O 16 = 4:1,M は g。 答 ①
中文翻译 题目:分析某金属 M 的氧化物 2.0 g,含金属 M 1.6 g。M 的原子量为 64,这个氧化物的化学式正确的是哪一个?不过,氧的原子量为 16。① ② ③ ④ 。解答:氧的质量为 。物质的量为 ,。比为 ,所以化学式为 。检验: 的质量比为 M 64 : O 16 = 4:1,M 为 g。答案 ①。
解说 用到的是「质量 → 物质的量 → 最简比」。容易卡在:直接用质量比 1.6:0.4 = 4:1 当原子个数比,得到 。选项排除:② 的 M:O = 2:1;③ 2:3;④ 1:2。另一种解法:先假设化学式 ,由 得 。
- 质量分数 ÷ 原子量 = 物质的量比;再化成最简整数比 = 組成式。
- 分子式 = ,。
- 金属氧化物中,金属与氧的物质的量比就是化学式中的下标比。
- 质量分数之和为 100%;若给的是质量比,先转成质量分数或直接用质量比除以原子量。
- 错在哪:直接用质量分数比当原子个数比。 为什么错:不同元素的原子量不同,质量比不等于个数比。 正确做法:先除以原子量,再化最简整数比。
- 错在哪:把組成式当成分子式。 为什么错:組成式只表示最简整数比,分子式可能乘了 。 正确做法:用摩尔质量算 ,再乘。
- 错在哪:忘记质量分数之和是 100%,漏掉氧。 正确做法:先算所有元素的质量分数,缺的用 100% 减。
組成式像「配方比例」:做蛋糕面粉、糖、蛋的比例是 2:1:1,不管做多大份,比例不变;分子式像「实际做了一份多大的蛋糕」,可能把比例乘了几倍。葡萄糖的配方是 ,实际一份是 。
- 前置:国内书第 2 章 2.2 节化学式与化合价、第 1 章摩尔质量。
- 后续:本书第 12 章有机物的分子式与结构式、第 14 章高分子单体。
- 常一起考:国内书第 30 章 30.6 节分子式与结构的确定;本书第 5 章溶液浓度。
3.4 電子親和力
Section titled “3.4 電子親和力”宏观:**イオン化エネルギー(电离能)**是气态原子失去 1 个电子所需的最小能量;電子親和力(电子亲和能)是气态原子得到 1 个电子成为 −1 价离子时放出的能量。电离能越大,越难失电子;電子親和力越大,越容易得电子。两者都随周期表的位置变化:同周期从左到右,电离能总体增大,電子親和力总体增大(稀有气体除外);同族从上到下,电离能减小,電子親和力总体减小(有例外)。
微观:原子核吸引电子,电子之间排斥。最外层电子越靠近核、核电荷越大,越难失去、越容易得到电子。稀有气体最外层是 8 电子稳定结构,既难失电子,也几乎没有電子親和力。
符号:イオン化エネルギー (kJ/mol,吸热,符号为正);電子親和力 (kJ/mol,放热,常给正值表示放出的能量)。日本题面常问「電子親和力が最も大きい元素」「イオン化エネルギーが最も大きい元素」。
- 题目问「最容易失电子/得电子的元素」(如为什么 Cl 容易形成 ) → 失电子看电离能小,得电子看電子親和力大。
- 题目给周期表局部,问电离能、電子親和力的递变 → 同周期从左到右增大,同族从上到下减小。
- 電子親和力是放出的能量,符号常和电离能相反;题目给正值时,数值越大表示放出的能量越多。
- 稀有气体(He、Ne、Ar)電子親和力接近 0,不要选它们。
- 同族从上到下電子親和力总体减小,但 F 和 Cl 是例外(Cl 的電子親和力略大于 F);高中题一般考「同周期递变」或「卤素很大」,不考 F/Cl 的细微比较。
- 电离能和電子親和力都针对气态原子,不是溶液或固体。
- 日本题面写「イオン化エネルギー」「電子親和力」「価電子」「最外殻電子」。
同周期递变:从左到右,核电荷增大,电子层数不变,原子半径减小,核对外层电子的吸引增强。所以失电子更难(电离能增大),得电子更容易(電子親和力增大)。
同族递变:从上到下,电子层数增多,原子半径增大,核对外层电子的吸引减弱。所以电离能减小,電子親和力总体减小。
稀有气体:最外层 8 电子(He 为 2)稳定结构,电离能很大,電子親和力接近 0。
例 1 (场景:同周期比较 → 核电荷增大 → 電子親和力增大)
問題 Na,Mg,Al,Cl のうち,電子親和力が最も大きい元素として正しいものを,次の①~④の中から一つ選びなさい。
① Na ② Mg ③ Al ④ Cl
解答 Na、Mg、Al、Cl はすべて第 3 周期で、左から右へ核電荷が増え、原子半径が小さくなる。電子親和力は同周期で左から右へ大きくなるので、最も右の Cl が最も大きい。よって ④。検算:Cl はハロゲンで、 になりやすい。 答 ④
中文翻译 题目:Na、Mg、Al、Cl 中,电子亲和能最大的元素是哪一个?① Na ② Mg ③ Al ④ Cl。解答:Na、Mg、Al、Cl 都是第三周期,从左到右核电荷增大、原子半径减小。电子亲和能在同周期从左到右增大,所以最右边的 Cl 最大。所以是 ④。检验:Cl 是卤素,容易变成 。答案 ④。
解说 用到的是「同周期从左到右電子親和力增大」。容易卡在:把金属性(Na 最强)当成電子親和力大;金属性强的元素容易失电子,不是容易得电子。选项排除:①②③ 都是金属,電子親和力小;④ 是卤素,最大。另一种解法:记「卤素電子親和力最大,稀有气体最小」。
例 2 (场景:电离能和電子親和力的定义 → 判断叙述)
問題 イオン化エネルギーと電子親和力についての記述として正しいものを,次の①~④の中から一つ選びなさい。
① イオン化エネルギーは電子を得るときに放出されるエネルギーである。 ② 電子親和力は電子を失うときに必要なエネルギーである。 ③ イオン化エネルギーが大きい元素ほど陽イオンになりやすい。 ④ 電子親和力が大きい元素ほど陰イオンになりやすい。
解答 ① 誤り:イオン化エネルギーは電子を失うときに必要なエネルギー。② 誤り:電子親和力は電子を得るときに放出されるエネルギー。③ 誤り:イオン化エネルギーが大きいほど電子を失いにくいので、陽イオンになりにくい。④ 正しい:電子親和力が大きいほど電子を得やすく、陰イオンになりやすい。よって ④。 答 ④
中文翻译 题目:关于电离能和电子亲和能的叙述,正确的是哪一个?① 电离能是得到电子时放出的能量。② 电子亲和能是失去电子时需要的能量。③ 电离能越大的元素越容易成为阳离子。④ 电子亲和能越大的元素越容易成为阴离子。解答:① 错误:电离能是失去电子时需要的能量。② 错误:电子亲和能是得到电子时放出的能量。③ 错误:电离能越大越难失去电子,越难成为阳离子。④ 正确:电子亲和能越大越容易得到电子,越容易成为阴离子。所以是 ④。答案 ④。
解说 用到的是两个定义的方向。容易卡在:把「电离能大」和「容易失电子」弄反;或者把「電子親和力大」和「容易失电子」弄反。选项排除:①② 定义说反;③ 结论说反;④ 两项都对。另一种解法:记「电离能 = 失电子要吸热;電子親和力 = 得电子放热」。
- 同周期从左到右:电离能增大、電子親和力增大、原子半径减小、非金属性增强。
- 同族从上到下:电离能减小、電子親和力总体减小、原子半径增大、金属性增强。
- 稀有气体电离能很大、電子親和力接近 0。
- 电离能大 → 难成阳离子;電子親和力大 → 易成阴离子。
- 错在哪:把電子親和力当成「失去电子需要的能量」。 为什么错:電子親和力是得到电子时放出的能量,方向相反。 正确做法:电离能 = 失电子吸热;電子親和力 = 得电子放热。
- 错在哪:认为金属性强的元素電子親和力大。 为什么错:金属性强是容易失电子,電子親和力大是容易得电子,方向相反。 正确做法:同周期从左到右,金属性减弱、電子親和力增大。
- 错在哪:把稀有气体排在電子親和力最大的位置。 为什么错:稀有气体稳定结构,電子親和力接近 0。 正确做法:卤素電子親和力最大,稀有气体最小。
电离能像「从家里把孩子拉出门要花的力气」,電子親和力像「孩子自己跑进家里放出的能量」。稀有气体是「门已经锁好、不想进也不想出」的家庭。
- 前置:国内书第 15 章 15.7 节电离能、15.8 节电负性;第 14 章电子排布。
- 后续:本书 3.5 节結晶の種類、第 10–11 章无机物的性质(离子形成的难易)。
- 常一起考:国内书第 16 章化学键(离子键、共价键的极性)。
3.5 分子結晶・共有結合結晶・アモルファス
Section titled “3.5 分子結晶・共有結合結晶・アモルファス”宏观:固体按构成粒子和结合力分为四类:金属結晶(金属阳离子和自由电子)、イオン結晶(阳离子和阴离子)、共有結合結晶(共价晶体)(原子之间用共价键连成网络)、分子結晶(分子之间用分子间力)。**アモルファス(非晶态)**没有长程周期结构,也没有固定熔点,玻璃、橡胶是常见例子。判断晶体类型时,先看构成粒子,再看结合力。
微观:分子結晶中,分子内部的共价键很强,但分子之间只有范德华力或氢键,所以熔点低、软、不导电(极性分子溶于水后电离的除外)。共有結合結晶中,原子之间全是共价键,形成三维网络,所以熔点很高、很硬、不导电(除石墨等层状结构)。离子晶体中,离子键强,熔点高、硬而脆,熔融或溶于水导电。金属晶体中,自由电子使金属导电、导热、有延展性。
符号:分子結晶的例子:(干冰)、、(冰)、;共有結合結晶:金刚石、(石英)、;离子晶体:、;金属晶体:、。アモルファス:玻璃、橡胶、塑料。
- 题目给物质,问「哪种是共有結合結晶/分子結晶」 → 看构成粒子和熔点:高熔点、硬、不导电的原子网络是共有結合結晶;低熔点、软的是分子結晶。
- 题目问「为什么 熔点低、 熔点高」「玻璃为什么没有固定熔点」 → 是分子結晶(分子间力弱), 是共有結合結晶(共价网络),玻璃是アモルファス(无长程有序)。
- 分子結晶和共有結合結晶都由非金属元素组成,区别在「分子之间」还是「原子网络」: 是分子結晶, 是共有結合結晶。
- 分子結晶的分子内是共价键,分子间是分子间力;不要因为「有共价键」就判成共有結合結晶。
- 石墨是层状结构,层内共价键、层间分子间力,能导电;金刚石是三维共价网络,不导电。两者都是碳的同素体。
- アモルファス不是「晶体的一种」,没有固定熔点,X 射线衍射没有尖锐峰。
- 日本题面写「分子結晶」「共有結合結晶」「イオン結晶」「金属結晶」「アモルファス」。
判断晶体类型:
- 构成粒子是离子 → イオン結晶;
- 构成粒子是金属原子/阳离子 + 自由电子 → 金属結晶;
- 构成粒子是原子,且原子之间用共价键连成三维网络 → 共有結合結晶;
- 构成粒子是分子,分子之间用分子间力 → 分子結晶。
熔点高低:一般に,共价网络 > 离子晶体 > 分子結晶;金属晶体差别很大,不能一概而论。分子間力越强(氢键 > 范德华力),分子結晶熔点越高。
アモルファス:冷却时黏度增大、来不及排列成晶体,形成无定形结构;没有固定熔点,只有一个软化温度范围。
例 1 (场景:给四种物质 → 按构成粒子和结合力分类)
問題 次の物質のうち,共有結合結晶であるものを一つ選びなさい。
① ② ③ ④
解答 は分子結晶(分子間力)、 は原子が共有結合で三次元網目をつくる共有結合結晶、 はイオン結晶、 は金属結晶。よって ②。検算: は高融点・硬・不導体で、共有結合結晶の典型。 答 ②
中文翻译 题目:下列物质中,属于共价晶体的是哪一个?① ② ③ ④ 。解答: 是分子晶体(分子间力), 是原子以共价键形成三维网络的共价晶体, 是离子晶体, 是金属晶体。所以是 ②。检验: 高熔点、硬、不导电,是共价晶体的典型。答案 ②。
解说 用到的是「构成粒子 + 结合力」判断。容易卡在:看到 和 都是非金属氧化物,就以为同类; 是分子, 是原子网络。选项排除:① 分子晶体;③ 离子晶体;④ 金属晶体。另一种解法:记「 干冰、 石英」,干冰低熔点,石英高熔点。
例 2 (场景:性质反推晶体类型 → 高熔点、硬、不导电)
問題 ある固体は,融点が非常に高く,硬く,固体でも溶融状態でも電気を通さない。この固体の結晶として最も適当なものを,次の①~④の中から一つ選びなさい。
① 分子結晶 ② 共有結合結晶 ③ イオン結晶 ④ 金属結晶
解答 融点が高く硬いのは共有結合結晶かイオン結晶。イオン結晶は溶融するとイオンが動けるので電気を通す。溶融状態でも電気を通さないのは共有結合結晶。よって ②。検算:ダイヤモンド、 は高融点・硬・不導体。 答 ②
中文翻译 题目:某固体熔点非常高、硬,固体和熔融状态都不导电。这种固体的晶体最合适的是哪一个?① 分子晶体 ② 共价晶体 ③ 离子晶体 ④ 金属晶体。解答:高熔点、硬的是共价晶体或离子晶体。离子晶体熔融后离子可以移动,所以导电。熔融状态也不导电的是共价晶体。所以是 ②。检验:金刚石、 都是高熔点、硬、不导电。答案 ②。
解说 用到的是「熔点、硬度、导电性」三条性质。容易卡在:把「熔融导电」的离子晶体当成不导电;或者把金属晶体当成高熔点不导电。选项排除:① 分子晶体熔点低;③ 离子晶体熔融导电;④ 金属晶体导电。另一种解法:先排除「熔融导电」的③和「导电」的④,再在①②中选高熔点。
- 分子結晶:低熔点、软、不导电(除非溶于水后电离);例子 、、冰。
- 共有結合結晶:高熔点、硬、不导电;例子金刚石、、。
- イオン結晶:高熔点、硬而脆、熔融或溶于水导电;例子 、。
- 金属結晶:导电、导热、延展;例子 、。
- アモルファス:无长程有序、无固定熔点;例子玻璃、橡胶。
- 错在哪:看到非金属氧化物就判成分子結晶。 为什么错: 是原子网络(共有結合結晶),不是分子。 正确做法:看构成粒子是分子还是原子网络。
- 错在哪:认为分子結晶中没有共价键。 为什么错:分子内部有共价键,分子之间才是分子间力。 正确做法:区分「分子内」和「分子间」。
- 错在哪:把アモルファス当成晶体。 为什么错:非晶态没有长程周期结构,也没有固定熔点。 正确做法:晶体/非晶态分开。
分子結晶像「一箱冰块」:每个冰块内部很结实,但冰块之间很容易分开;共有結合結晶像「一整块钻石」:原子之间全是强键,要破坏它很难。玻璃像「被冻住的液体」,没有整齐的排列。
- 前置:国内书第 16 章化学键、第 17 章分子间力、第 18 章晶体类型。
- 后续:本书 4.6 节固体の構造(単位格子)、第 10–11 章无机物的性质。
- 常一起考:国内书第 18 章 18.3–18.5 节晶体类型与性质;本书第 4 章固体结构。
3.6 同素体と元素の確認
Section titled “3.6 同素体と元素の確認”宏观:同一种元素形成的不同单质叫同素体(同素异形体),如 和 、金刚石和石墨、白磷和红磷、斜方硫和单斜硫。它们物理性质不同,化学性质也有差异。元素の確認常用两种方法:炎色反応(某些金属的化合物在火焰中呈特定颜色)和沈殿反応(加入试剂生成特征颜色的沉淀)。日本题面常给焰色或沉淀颜色,要求判断元素。
微观:同素体的差异来自原子排列方式不同(金刚石三维网络、石墨层状),不是原子种类不同。炎色反応是原子受热激发、电子跃迁回低能级时发出特定波长的光;沈殿反応是离子结合成难溶盐。
符号:焰色:Li 赤、Na 黄、K 紫、Ca 橙赤、Sr 赤、Ba 黄緑、Cu 青緑。沉淀: 白色、 淡黄色、 黄色; 白色; 白色; 红褐色; 蓝色。
- 题目给焰色,问元素(或问哪种是同素体) → 对颜色表:Na 黄、K 紫、Ca 橙赤、Ba 黄緑、Cu 青緑;同素体是同元素、不同单质,如 /、金刚石/石墨。
- 题目给沉淀颜色,问卤素离子 → 白、 淡黄、 黄。
- 焰色反応是元素的性质,不是化合物的性质;钠盐、钠的氧化物都呈黄色。
- 观察钾的焰色要透过蓝色钴玻璃,滤去钠的黄光;EJU 题可能提这一点。
- 白色、 淡黄色、 黄色,颜色依次加深; 溶于水,不生成沉淀。
- 同素体是单质,不是化合物; 和 不是同素体(不同化合物)。
- 日本题面写「同素体」「炎色反応」「沈殿反応」「白色沈殿」「淡黄色沈殿」「黄色沈殿」。
同素体的判断:同一种元素、不同结构、不同性质的单质。例: 和 都是氧元素,但分子结构不同;金刚石、石墨、 都是碳元素,原子排列不同。
焰色反応:金属原子在高温下吸收能量,电子跃迁到激发态;回到低能级时发出特定波长的光。不同元素的能级差不同,所以颜色不同。
沈殿反応:卤离子与 生成难溶的 :(白)、(淡黄)、(黄)。溶解度越小,颜色越深。
例 1 (场景:焰色 → 对颜色表 → 判断元素)
問題 ある金属塩の炎色反応が黄色であった。この金属元素として最も適当なものを,次の①~④の中から一つ選びなさい。
① Li ② Na ③ K ④ Ca
解答 炎色反応の色は、Li 赤、Na 黄、K 紫、Ca 橙赤。黄色は Na。よって ②。検算:Na の炎色は黄色で、ナトリウムランプと同じ。 答 ②
中文翻译 题目:某金属盐的焰色反应为黄色。这种金属元素最合适的是哪一个?① Li ② Na ③ K ④ Ca。解答:焰色反应的顏色为 Li 红、Na 黄、K 紫、Ca 橙红。黄色是 Na。所以是 ②。检验:Na 的焰色为黄色,和钠灯相同。答案 ②。
解说 用到的是焰色颜色表。容易卡在:把 K 的紫色记成黄色,或把 Ca 的橙红记成黄色。选项排除:① 红、③ 紫、④ 橙红。另一种解法:记「钠黄、钾紫、钙橙、钡绿、铜青绿」。
例 2 (场景:沉淀颜色 → 判断卤素离子)
問題 ある水溶液に硝酸銀水溶液を加えると,黄色の沈殿が生じた。この水溶液に含まれるハロゲン化物イオンとして最も適当なものを,次の①~④の中から一つ選びなさい。
① ② ③ ④
解答 との沈殿は 白色、 淡黄色、 黄色。 は水に溶けるので沈殿しない。黄色の沈殿は なので、。よって ④。検算: は黄色で、 白、 淡黄より濃い。 答 ④
中文翻译 题目:某水溶液加入硝酸银水溶液后生成黄色沉淀。这个水溶液中的卤素离子最合适的是哪一个?① ② ③ ④ 。解答:与 的沉淀为 白色、 淡黄色、 黄色。 溶于水,不生成沉淀。黄色沉淀是 ,所以是 。因此是 ④。检验: 为黄色,比 白、 淡黄更深。答案 ④。
解说 用到的是卤化银的颜色和溶解性。容易卡在:把 的淡黄色当成黄色,选 ③;或者以为 也生成沉淀。选项排除:① 可溶;② 白色;③ 淡黄色;④ 黄色。另一种解法:记「白-淡黄-黄」对应 Cl-Br-I,颜色越深碘。
- 同素体:同元素、不同单质;/、金刚石/石墨、白磷/红磷、斜方硫/单斜硫。
- 焰色:Li 红、Na 黄、K 紫、Ca 橙赤、Sr 红、Ba 黄緑、Cu 青緑。
- 卤化银: 白、 淡黄、 黄; 可溶。
- 焰色是元素的性质,不是特定化合物的性质。
- 错在哪:把 和 当成同素体。 为什么错:同素体是同一元素的单质,、 是化合物。 正确做法:先看是不是单质,再看是不是同元素。
- 错在哪:把 的淡黄色当成黄色。 为什么错: 是淡黄色, 才是黄色。 正确做法:记「白-淡黄-黄」对应 Cl-Br-I。
- 错在哪:认为焰色反応是某种化合物的性质。 为什么错:焰色由金属元素决定,钠盐都有黄色。 正确做法:看金属元素,不看酸根。
同素体像同一种积木搭出不同造型:都是碳原子,金刚石搭成三维网络,石墨搭成层, 搭成足球。焰色像元素的「身份证颜色」,沉淀像离子的「指纹」。
- 前置:国内书第 3 章 3.2 节同素体、第 6 章 6.6 节焰色试验、第 38 章 38.2 节离子检验。
- 后续:本书第 10 章典型元素、第 11 章金属离子分离。
- 常一起考:国内书第 7 章卤素、第 6 章碱金属;本书第 10 章元素确认。
3.7 题型与答法
Section titled “3.7 题型与答法”物質の構成在 EJU 化学里是题量最大的一块,20 問平列中每回约 5 题,位置多在問1–問5。据 20 回公开过去问,本章内容共出现 98 次(每回平均 4.9 次)。题型以判断和组合为主,常考原子结构、周期表、化学键、晶体分类、浓度换算、组成式。
两分钟做法:
- 先分类:原子结构/周期表、化学键/晶体、浓度/化学式、元素确认。
- 浓度题先看单位:mol/L 是 ,mol/kg 是 ;换算取 1 L 溶液。
- 組成式题先除以原子量,再化最简整数比;分子式再乘 。
- 晶体题先看构成粒子和结合力,再看熔点/导电性;焰色/沉淀对颜色表。
問題 1 (質量モル濃度 → 取 1 L 溶液)
0.20 mol/L の水酸化ナトリウム水溶液の密度は である。この溶液の質量モル濃度は約何 mol/kg か。最も近い値を,次の①~④の中から一つ選びなさい。ただし,水酸化ナトリウムのモル質量を とする。
① 0.10 mol/kg ② 0.20 mol/kg ③ 0.21 mol/kg ④ 0.40 mol/kg
解答 1 L の溶液を考える。溶液の質量は 。溶質は ,溶媒は 。。 答 ②
中文翻译 题目:0.20 mol/L 氢氧化钠水溶液的密度为 。这个溶液的质量摩尔浓度约为多少 mol/kg?从①~④中选一个最接近的值。不过,氢氧化钠的摩尔质量为 。解答:取 1 L 溶液。溶液质量为 。溶质为 ,溶剂为 。。答案 ②。
解说 两分钟做法:取 1 L,溶液质量乘密度,减溶质,再除。错误选项:① 是一半;③ 是把溶剂质量算小;④ 是忘了除溶剂质量。选项排除:溶质只有 8 g,溶剂约 1 kg, 与 几乎相同。
問題 2 (組成式 → 质量分数除以原子量)
ある化合物は,質量パーセントで炭素 52.2%,水素 13.0%,酸素 34.8% を含む。この化合物の組成式として正しいものを,次の①~④の中から一つ選びなさい。ただし,原子量を H = 1.0,C = 12,O = 16 とする。
① ② ③ ④
解答 100 g の化合物で、,,。比は ,組成式は 。 答 ②
中文翻译 题目:某化合物按质量百分比含碳 52.2%、氢 13.0%、氧 34.8%。这个化合物的组成式正确的是哪一个?不过,原子量为 H = 1.0、C = 12、O = 16。① ② ③ ④ 。解答:100 g 化合物中,,,。比为 ,组成式为 。答案 ②。
解说 两分钟做法:先除以原子量,再同时除以最小的 2.175。错误选项:① 是 1:3:1;③ 是 1:4:1;④ 是 2:4:1。选项排除:H 的物质的量 13.0 是 O 的 6 倍,所以 H 的下标应是 6。
問題 3 (晶体分类 → 构成粒子 + 性质)
次の物質のうち,分子結晶であるものを一つ選びなさい。
① ② ③ ④
解答 は共有結合結晶、 はイオン結晶、 は分子結晶、 は金属結晶。よって ③。 答 ③
中文翻译 题目:下列物质中,属于分子晶体的是哪一个?① ② ③ ④ 。解答: 是共价晶体, 是离子晶体, 是分子晶体, 是金属晶体。所以是 ③。答案 ③。
解说 两分钟做法:先看构成粒子: 是分子,其他是原子网络/离子/金属。错误选项:① 共价晶体;② 离子晶体;④ 金属晶体。选项排除: 干冰低熔点,是分子晶体。
3.8 术语与题干用语
Section titled “3.8 术语与题干用语”| 日文 | 读音 | 中文 | 例句或说明 |
|---|---|---|---|
| 純物質 | じゅんぶっしつ | 纯净物 | 純物質と混合物 |
| 混合物 | こんごうぶつ | 混合物 | 混合物を分離する |
| 単体 | たんたい | 单质 | 酸素の単体 |
| 化合物 | かごうぶつ | 化合物 | イオン化合物 |
| 同素体 | どうそたい | 同素异形体 | 酸素とオゾンは同素体 |
| 炎色反応 | えんしょくはんのう | 焰色反应 | ナトリウムの炎色反応は黄色 |
| 沈殿反応 | ちんでんはんのう | 沉淀反应 | 塩化銀の白色沈殿 |
| 原子番号 | げんしばんごう | 原子序数 | 原子番号 11 は Na |
| 質量数 | しつりょうすう | 质量数 | 質量数 = 陽子数 + 中性子数 |
| 同位体 | どういたい | 同位素 | 塩素の同位体 |
| 電子殻 | でんしかく | 电子壳层 | K 殻、L 殻 |
| 最外殻電子 | さいがいかくでんし | 最外层电子 | 最外殻電子の数 |
| 価電子 | かでんし | 价电子 | 価電子が 1 個 |
| イオン化エネルギー | イオンかエネルギー | 电离能 | イオン化エネルギーが大きい |
| 電子親和力 | でんししんわりょく | 电子亲和能 | 電子親和力が大きい |
| 電気陰性度 | でんきいんせいど | 电负性 | 電気陰性度の違い |
| イオン結晶 | イオンけっしょう | 离子晶体 | 塩化ナトリウムはイオン結晶 |
| 分子結晶 | ぶんしけっしょう | 分子晶体 | 二酸化炭素は分子結晶 |
| 共有結合結晶 | きょうゆうけつごうけっしょう | 共价晶体 | 二酸化ケイ素は共有結合結晶 |
| 金属結晶 | きんぞくけっしょう | 金属晶体 | 銅は金属結晶 |
| アモルファス | アモルファス | 非晶态 | ガラスはアモルファス |
| 質量モル濃度 | しつりょうモルのうど | 质量摩尔浓度 | 質量モル濃度 |
| 組成式 | そせいしき | 组成式 | 組成式を求める |
| 実験式 | じっけんしき | 实验式 | 実験式と分子式 |
| 配位結合 | はいけつごう | 配位键 | アンモニウムイオンの配位結合 |
| 水素結合 | すいそけつごう | 氢键 | 水の水素結合 |
| ファンデルワールス力 | ファンデルワールスりょく | 范德华力 | 分子間のファンデルワールス力 |
3.9 自测
Section titled “3.9 自测”問 1 0.10 mol/L の塩化ナトリウム水溶液の密度を ,モル質量を とする。この溶液の質量モル濃度は約何 mol/kg か。 (0.10 mol/L 氯化钠水溶液密度 ,摩尔质量 。质量摩尔浓度约多少 mol/kg?)
問 2 質量パーセントで炭素 75%,水素 25% を含む化合物の組成式を求めなさい。原子量は H = 1.0,C = 12 とする。 (含碳 75%、氢 25% 的化合物的组成式?原子量 H = 1.0、C = 12。)
問 3 Na,Mg,Al,Cl のうち,イオン化エネルギーが最も大きい元素はどれか。 (Na、Mg、Al、Cl 中,电离能最大的是哪个?)
問 4 次のうち,共有結合結晶はどれか。① ② ③ ④ (下列哪个是共价晶体?)
問 5 炎色反応が黄緑色を示す金属元素はどれか。① Ca ② Ba ③ Cu ④ K (焰色为黄绿色的金属元素是哪个?① Ca ② Ba ③ Cu ④ K。)
答案:問 1 约 0.10 mol/kg;問 2 ;問 3 Cl;問 4 ②;問 5 ②。
3.10 深入阅读
Section titled “3.10 深入阅读”- JASSO · 化学シラバス:物質の構成、原子・化学結合、物質量と化学式の出题范围以这里为准。
- JASSO · 過去問題サンプル:2010–2021 年公开回次的理科题册,练原子结构、周期表、晶体分类题。
- 化学のグルメ:日本高中化学的讲解站,電子親和力、組成式、分子結晶的日文说法。