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A Level化学——Atomic Structure考点总结

2017-04-05 11:50

来源:新东方英联邦中学

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  在A Level教学与国内高中教学的衔接过程中,大部分学生要面对的第一个大难点,就是化学微观结构理论以及结构对于物质宏观性质的影响因素。本文对比了A Level在原子结构方面与国立高中的教学内容,从考察要点的角度来研究A Level课程在原子结构方面的考察中心。

  A Level化学考试总共有6个单元, 理论部分为四个单元,实验部分为两个单元,分别为:

  Unit 1--The core principles of chemistry (化学核心理论)

  Unit 2--Application of core principles of chemistry (化学核心原理的应用);

  Unit 4--Rates, equilibria and further organic chemistry (反应速率, 反应平衡和有机化学);

  Unit 5: Transition metals,arenes and organic nitrogen chemistry (过渡金属,芳香烃和有机氮化学)。

  实验部分两个单元,分别是Unit 3和Unit 6。

  第1单元,即化学的核心原理,共分为7章,在内容上主要讲述最基本的概念,如摩尔量;原子结构、周期表;关于化学物质摩尔量、质量和气体体积等的计算;热量的计算;以及关于化学键的知识点。

  以上内容在国内高中教材上都有所涉及,但是考察的重点及考察方式与国内考试有较大的差异。尤其是相对于 A Level要求来说,国内高中对于化学原子微观结构理论(atomic structure)的讲解和考核不够重视。

  因此,本文特将原子结构理论要点做以总结,列举如下:

  原子结构理论发展历史及重要事件。

  原子基本构成,亚原子粒子性质。

  原子结构的电子模型。

  元素周期表及元素周期律。

  具体来说,第一部分原子理论要点如下:

  道尔顿原子理论要点:

  a. 原子是不可再分的粒子,微观上是实心球。

  b. 原子是保持元素化学性质的最小单位。

  c. 原子是参与化学反应的最小粒子,不同化合物是由不同种原子以不同比例所组成。

  原子发展简明历史要点:

  a. J.J.Thomson通过cathode-ray tubes 实验提出了 electron 的存在。

  b. Millikan通过 oil-drop实验确定了电子的质量和带电量。

  c. Rutherford进一步提出了核和proton的概念。

  比如6CH01:

  16. The chemical properties of an element are determined by its

  A electronic structure.

  B number of neutrons.

  C relative atomic mass.

  D number of protons plus neutrons.

  从这题可以看出,考试仍然围绕着最基本的概念进行考察。答案是 A. 元素的化学性质是指物质跟其他物质的反应能力,这跟元素的电子结构和外层电子有关。因此答案是 A.

  几个基本关系式

  原子由核结构和核外电子组成,核内由带正点的质子和不带电的中子构成。同位素是质子数相同,但中子数不同的一类原子。

  这里存在几个基本关系式:

  a. 原子序数=质子数=电子数。

  b. 原子质量数=核子数=质子数+中子数。

  电子模型:波尔理论和量子数理论。

  a. Bohr理论要点

  b. quantum numbers 的含义及规则, shell, subshell和orbital 的概念及物理意义。

  c. 用量子数表示粒子的电子组成。

  比如2015年6CH01:

  12. Which one of the following elements undergoes the change in electronic configuration shown when it forms the stated ion?

  Atom :1s22s22p63s23p3 Ion 1s22s22p63s23p6

  A. B to B3+

  B. Al to Al3+

  C. N to N3–

  D. P to P3–

  从这真题可以看出来,A-Level 考察的电子结构跟国内高中有很大不同,比国内俗称“288”的结构理论要深入很多。这里是考察了 quantum number 的概念和排布规律,答案是 D.

  元素周期表与元素周期律

  a. 周期表的特征,family 和 group的定义。

  b. ionization energy, electronegativity, atomic radii的变化规律及影响因素。

  中国学生经过国立高中的学习,大多具有扎实的基本功,对于化学细碎的知识点都有一定的记忆力。但是空间抽象的想象能力显得略微薄弱,对于量子数,电子轨道等微观抽象概念,不一定能迅速达到很好的理解。

  因此,大家在A Level化学课上,要能联系国内高中知识,运用逻辑思维和知识网略构建自己的知识体系。比如在学习四个量子数关系的时候,可以运用地址空间的概念来解释。Principle number 可以类比于一栋大楼,比如SOHO 的 A 座,表示电子运动的能量范围。Azimuthal quantum number表示电子运动的轨迹形状,可以理解为同样在一个楼(能量)范围内,但是具体的什么户型(轨道形状)用角量子数来表示。Magnetic quantum number 表示电子运动轨道的具体方向,可以用房子走向(坐北朝南,坐西朝东等)来类比。而 spin quantum number 可用一个房间住一对夫妻(一男一女,一个方向为顺时针方向自旋,一个方向为逆时针方向)来记忆。

  同时运用真题来切实理解原子内电子结构理论及其物理意义。希望大家都能打下坚实的基础,为以后的学习铺平道路!

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(编辑:秦洁)

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