文档介绍：在化学竞赛中高度对称化合类试题在历年竞赛中均有所涉及,且结构对称的化合物在中学教材中有不少,如甲烷、乙烷、白磷、金刚石、立方烷等等。化学竞赛中,利用这些结构高度对称的分子作为基础来命题,倍受命题者的青睐,成为化学竞赛的一个亮点。这类试题能充分考查学生的空间想象能力和思维的广阔性、灵活性,还考查了学生触类旁通及将化学问题抽象成数学问题的能力。因此,平时教学过程中,应对学生进行对称意识的培养。本文就“对称”问题谈一些解题的切人点,供竞赛的学生与教练参考。一、以最基本的结构单元为想象的基点 ,它蕴涵着极为丰富的线面位置和数量关系。在近年来各类考试中,正四面体备受命题者青睐,命题者常以正四面体中的线面问题为载体,借以考查学生的数学思维能力和思维品质。因此,应对这个几何体引起足够的重视。例1(2008年全国初赛题)A五四面体(A为中心原子,如硅、锗;为配位原子,如氧、硫)在无机化合物中很常见。四面体按图1所示方式相连可形成一系列“超四面体”①图1中、和的化学式分别为A墨、.。和。。。,推出超四面体的化学式。②分别指出超四面体、中各有几种环境不同的原子,每种原子各连接几个A原子? 在上述两种超四面体中每种原子的数目各是多少? ③若分别以。、、、为结构单元共顶点相连(顶点原子只连接两个A原子),形成无限三维结构,分别写出所得三维骨架的化学式。④欲使上述超四面体连接所得三维骨架的化学式所带电荷分别为+4、0和一4,A选Zn“、In¨或Ge“,取S,给出带三种不同电荷的骨架的化学式(各给出一种,结构单元中的离子数成简单整数比)。解题思路本题化学成分很少,却蕴含着浓厚的数学色彩,充分体现了数学中转化与化归思想。数学思想是自然学科中不可或缺的核心思想,利用数学方法解决化学问题也成了近几年化学竞赛的热点。而本题以正四面体为基点,运用了数学中立体几何、数列、组合几何、不定方程等多方面知识,数学方法的综合性之高也是近几年来绝无仅有的。因此,我们认识到化学知识并不是化学竞赛的全部,高中数学里许多基本的知识都很有可能是竞赛命题人青睐的考点。①第一层有1个正四面体单元,第二层3个,第三层6个,第四层应有10个,即超四面体中A原子数为l+3+6+10=20。根据对称性,四面体比四面体多出的一个底面的原子数与四面体的侧面原子数相同,数量为1+2+3+4+5=15。所以超四面体的化学式为∞。②结合正四面体的对称性,按顶点、棱、面和体心四个方面回答即可。要注意两点:第一点:r4四面体中每条棱上的3个原子中中心原子和不在中心原子的化学环境是不同的,这点必须注意;第二点:四面体有一个体心原子,不要忽略。超四面体中,有3种不同环境的原子。其中4个原子在顶点上,所连接A原子数为1;12个原子在超四面体的边上,所连接A原子数为2;4个原子在超四面体的面上,所连接A原子数为3。超四面体中有5种不同环境的原子。其中4个原子在顶点上,所连接A原子数为l;12个原子在超四面体的边上但不在边的中心,所连接原子数为2;6个原子在超四面体边的中心,所连接A原子数为2;12个原子在超四面体的面上,所连接A原子数为3;1个在超四面体的中心,所连接A原子数为4。③本小题乍看可能无从下手,但题目中最简单的。不正是我们非常熟悉的SiO的结构单元吗?我们知道SiO,的化学式的由来