|
学习小专题 |
[化学素描]
一。基本知识层面[要做到像1+1=2那样熟]：
化学的经典分支学科有无机化学，有机化学，物理化学，分析化学，结构化学和高分子化学等。
基础阶段化学可分为7个小板块：化学计量[定量化]，化学用语[简洁性]，反应原理，结构化学，元素化学，有机化学，实验化学。
1.化学计量。把化学研究定量化，其中[物质的量及相对原子质量]是两个最核心的概念；
2.化学用语。包括常见元素及离子符号与名称，核素与同位素，分子式化学式，电子式结构式与结构简式，原子结构示意图与核外电子排布式，化学方程式，离子方程式及热化学方程式等。它应是简洁高效和美观的。
3.反应原理。包括：
1）能量变化与反应热.具体有：反应热；热化学方程式；盖斯定律等；
2）电化学。包括：氧化还原反应；电池；电解池；金属电化学腐蚀与防护；
3）反应速率与平衡。包括：反应速率计算；影响速率的内外因素；可逆反应与化学平衡状态；影响平衡的外因及勒夏特列原理；平衡常数；反应方向判断；
4）水溶液化学原理。包括：电解质与电离平衡；离子反应；水的离子积常数与溶液酸碱性；盐类水解；沉淀溶解平衡；胶体与分散系。
4.结构化学：
1）原子结构与性质：电子排布式与排布图；电子云与原子轨道；电子跃迁及其应用；周期表常识；元素的电负性与电离能等周期律常识。
2）分子结构与性质：共价键的分类及键参数；价层电子对互斥模型与杂化轨道理论及等电子体原理等分子空间结构常识；分子极性，分子间作用力及相似相溶原理；配合物常识；手性，无机含氧酸酸性规律等。
3）晶体结构与性质：晶体特征与晶胞常识；分子晶体；原子晶体；离子晶体；金属晶体。采用分类与类比法从构晶粒子，晶粒间作用力及物理性质特点方面分析。
5.元素化学：常见金属活动性顺序及常见金属与其重要化合物的性质与应用；常见非金属活泼性顺序及常见非金属与其重要化合物的性质与应用。
6.有机化学：有机物通性；碳四价常识；官能团与分类常识；命名常识；同分异构常识；仪器分析常识；基本反应类型；营养物质常识；高分子常识。
7.实验化学：仪器与安全常识；合成制备[气体较典型]；分离提纯；定性检验；定量测定或配制；实验方案设计与评价等。实验部分知识综合性强，思维品质要求高。
二。思维方法层面：
化学学习对人的思维品质培养有其独到之处。典型的比如：
1.思维的严谨性.
素材1:物质性质实验中的洗气除杂环节,如用乙醇和浓硫酸制得的乙烯在用溴水和酸性高锰酸钾检验其性质前应先通过盛有氢氧化钠溶液的洗气装置,以排除乙醇蒸气和二氧化硫的干扰;再如检验碳与浓硫酸反应的生成物时,试剂与装置的选择及其顺序问题.
素材2:含多种杂质时的分离提纯问题.如粗盐(主要杂质为泥沙,钙镁离子和硫酸根离子)提纯时加入各种分离试剂的先后顺序问题.
素材3:有机合成中的官能团保护问题.
素材4.反应条件对化学反应的影响.如溴乙烷在不同溶剂中的不同反应,再如乙醇与硫硫酸在不同温度下的反应,铜与不同浓度硝酸的反应,铝盐与氢氧化钠在不同比例下的反应，电解氯化钠时的状态[熔融还是水溶液]等.
素材5.某些实验中的除氧（亚铁制备，氢气还原氧化铜等），干燥或尾气处理问题.
素材6：某些常数或规律有特定的适用条件。如气体摩尔体积，水的离子积等。
素材7：一些相似符号或相近概念的区分。如氢氧根与羟基，电离和电解，同位素同素异形体同系物同分异构体，分子式电子式结构式与结构简式等。
素材8：很多不同的反应具有相似化学现象。如二氧化碳或二氧化硫通入石灰水，氢氧化钠加入铝盐溶液，盐酸加入偏铝酸盐溶液等过程，都是先出现白色浑浊后又变澄清；
素材9：物质检验。如硫酸根的检验，从试剂选择到滴加顺序都是很讲究的。
2.思维的发散性.
素材1:物质推断问题。如由[浓硫酸加热]这个反应条件应想到酯化反应,乙醇消去反应及其与铜碳等的反应;又如能发生连续氧化的物质有碳,硫,氮,乙醇等.再如，某物质既能与强酸反应又能与强碱反应，则可能为铝，氧化铝，氢氧化铝，弱酸铵盐，弱酸酸式盐，氨基酸等。再如某元素最外层电子数是电子层数的2倍，则该元素可能是：一个电子层的氦，二个电子层的碳或三个电子层的硫及四个电子层的氪。
素材2:物质鉴别区分问题。如要区分无色的硫酸钾与硫化钠溶液，应当想到：焰色反应；利用硫离子的还原性（可用酸性高锰酸钾或溴水或硝酸等），水解性（溶液呈较强碱性且有味），硫离子和硫酸根离子的沉淀特点（可用硫酸铜或酸化的氯化钡等），以及氢硫酸的挥发性等。
素材3:物质制备问题.如制备氧气，理论上可用水，双氧水，高锰酸钾，氯酸钾，氧化汞（银）的分解，还可用过氧化钠与水或二氧化碳反应。再如制备乙醇：理论上可用乙烯与水加成，或可先由乙烯与卤化氢加成再水解，还可由乙醛还原，也可以由葡萄糖或酯水解。当然实际用哪种方法，要综合考虑多种因素。
素材4: 等电子体(两等两相似)问题.如与二氧化碳互为等电子体的有二硫化碳，氧化亚氮，氰酸根，叠氮酸根及硫氰根等。
素材5：同分异构体的书写问题：要同时考虑官能团异构，碳架异构，位置异构甚至立体异构等。
素材6：分类讨论题.如铝盐与一定体积的氢氧化钠溶液反应得到一定质量的氢氧化铝沉淀，则原氢氧化钠溶液可能有两种浓度。
3.思维的动态性.
化学中有许多问题的分析需要用发展变化的眼光，即动态思维。
素材1:某些反应的速率情况。如铝与稀盐酸反应的速率变化情形，既要考虑放热还要考虑试剂浓度减小，故速率先快后慢.再如硫酸酸化的高锰酸钾氧化草酸时溶液褪色的快慢特点（因自催化反应，开始很慢，后来突然褪色）。
素材2:某些反应因反应物浓度变化而造成生成物的多样化.如过量铜与浓硝酸或浓硫酸反应的情形（反应一定时间后，变成稀硝酸或稀硫酸）.
素材3:有弱电解质问题。即随着反应的进行或稀释，其浓度减小导致电离度增大。
4.思维的灵活性.
化学中有很多规律，但同时还有很多特例和不规律，对这种知识的学习与训练有助于培养我们思维的弹性，防止思维的绝对化和定势.下面举几个例子：
1.二氧化碳一般不支持燃烧常作灭火剂，但某些物质因与二氧化碳反应，所以着火时不能用它灭火，如镁，钠等；
2.碳酸的正盐一般比酸式盐溶解度小，如对应的钙镁钡盐。但有些例外，如碳酸钠的溶解度比碳酸氢钠要大[主要是碳酸氢根离子之间形成氢键缔合体]。
3.很多物质温度越高溶解度越大，但气体和熟石灰等却相反；
4.元素非金属性越强其对应最高价含氧酸酸性也越强，但有些非金属性很强的元素几乎无正化合价[如氟]，当然
5.浓硫酸因其吸水性常作干燥剂，但不能干燥某些还原性气体[如硫化氢，溴化氢等]，因为它同时还有强氧化性；
6.物质在固态时一般密度大于其液态时，但水是例外，因在固体时水分子间通过大规模的氢键形成了疏松的晶体。
7.稀硝酸与金属反应不是都放出一氧化氮的，如与镁反应生成硝酸铵，氮还原成负三价。科学问题的分析切勿简单化绝对化，这方面的例子很多，如电解时溶液中离子放电顺序问题，周期表中原子半径电负性和电离能变化规律，共价键离子键及晶体类型的判断，物质氧化性还原性比较及所谓的[强制弱]规律[如不同条件下铁与氢气可相互置换，次氯酸和硫酸也可相互制备等]，某些化学过程中同时存在多个竞争反应[如碳酸钠与硫酸铜反应以双水解生成氢氧化铜为主，同时还有因复分解生成碳酸铜的次要反应]等。天然磁铁矿难溶于盐酸，酚遇三价铁显色但不一定是紫色，苯甲醛上的醛基受苯环钝化不能发生银镜反应，而丙酮却能发生银镜反应生成丙甲酸，及其他某些酮也可以发生银镜反应。
三。审美艺术层面：
任何一门学问都蕴含着动人的美，化学也不例外。如变幻美，结构美，简洁美，现象美，规律美。
1.简洁性之美：用最简洁的符号传递详细的化学信息，描述复杂的化学行为；从化学式到电子式,从立体结构式到电子排布图等，无不体现着化学的发展历程。我们不妨以" 2H2(g) O2(g)=2H2O(l),△H=-571.6KJ/moL）"(氢气燃烧的热化学方程式)这一化学语言为例，看看它所传递的化学信息该有多少：
2.结构与秩序之美：秩序与结构，这是宇宙缔造生命的密码所在；这在有机化学中体现最为明显，在那些复杂的有机结构中散发的是一种庄严的秩序美和结构美；同分异构是其中最典型的例子。
3.统一性与守恒性之美：一般化学平衡，电离平衡，水解平衡，溶解平衡等，它们共享统一的平衡移动原理(勒夏特列原理)，并都可以用平衡常数进行定量分析。另外，千变万化的化学反应背后有不变的东西，从原子守恒到能量守恒再到电荷守恒,这些都是化学反应所遵守的；从原子守恒的观点看，资源危机只不是地壳中元素的分布与聚集出现了问题而已。
5.哲学思辨之美：就我所知,化学中有哪些智慧之美呢?下面我尽量举例说明.
注：化学最吸引人的地方之一是它的千变万化，但又万变不离其宗。像易经那样，教人领略“变与不变”的哲学精髓和持经达变的智慧。
1].结构决定性质的启示.生活中处处充满结构,从建筑到家庭,从单位到社会.一个和谐高效的团体必定有其最佳的结构搭配.
2].同分异构现象的启示.很多表面相似的东西具有完全不同的内涵.
3].官能团启示.做事要抓住主要矛盾,找准突破口.
4].元素周期律的启示.事物都有规可寻,而且规律中有不规律.
5].催化剂的启示.要到达远方,不一定要翻越高山,可以巧妙地寻找隧道.人生需要这种巧妙的催化剂.
6].原子守恒与能量守恒的启示.千变万化的现象背后有不变的东西;一份耕耘一份收获.
7].氧气,笑气及多巴胺等的启示.确立唯物主义世界观,相信神奇的思想及飘渺的心情的背后是可控的物质.
8].氟与氖,氧气与臭氧,氧化物与过氧化物的性质启示.量变引起质变.
9].铜与浓硝酸反应产物情况,铝与盐酸反应速率情况的启示.要善于动态思维,发展变化地看问题.
10].碳燃烧,铝盐与强碱反应的启示.数量也会决定结局,体现定量化的重要性,宇宙是用数学语言写的.
11].氟化银溶于水,氟化钙难溶,消石灰溶解度等的启示.事物同时具有普遍性与特殊性.
12].二氧化硫,亚铁离子等发生氧化还原情况的启示.事物都是相对的,具体问题具体分析.
13].钠与氧反应,乙醇与浓硫酸的反应,卤代烃反应的启示.事物的发展具有多种可能性,控制条件可以预定结局.
14].相对原子质量,物质的量及pH概念的启示.善用数学工具可化繁为简提高效率.
15].化学平衡移动原理的启示.万物都有习惯与惰性,只有主动采取措施打破原有平衡才能有新气象.
16].熵增加原理启示.让生活有序需要付出代价,不主动管理人生的人终会崩溃.
17].顺反异构,手性异构的启示.细微处见本质,细节决定成败.
18].气体摩尔体积的启示.忽略次要因素恰当近似可以获得规律提高效率.
19].物质相似相溶的启示.物以类聚,人以群分.
20].不可逆反应的启示.生命整体上就是一个不可逆反应,人生不要留下遗憾.
21].实验中洗气装置启示.做事前要先排除干扰清除杂念;
22].重结晶启示.人只有持续不断地洗去生命污垢扬善止恶,才能活出真善美的纯粹人生;
23].氧化剂浓硫酸可以干燥还原性氢气:凡事不可绝对化.
24].甲酸硝酸氢硫酸性质启示.横看成岭侧成峰,事物具有多面性
25].合金启示.善于合作,博采众长.
26].化学教材编排体系及方法启示:善用分类法,效率高高;
27].各种化学语言启示:善用符号与图形,化繁为简;
28].充电电池启示:不断学习的人生才能常青;
29].有机反应条件再好也不能像离子反应那样快速.内因才是关键;
30].氯气对人类的影响.是人性让知识有善恶
