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如何学好高中化学?

 当以读书通世事 2023-09-20
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写在前面

        回归正题。自从中美贸易战开始,围绕核心科技的科技战就从未停止,为了突破一系列“卡脖子”问题,基础学科的重要性日益凸显。化学作为一门基础学科,在相关产业和技术中的地位不言而喻。高中化学作为高考科目,在近年的高考改革中地位明显提升,特别是在2021年新高考以后,在大多数专业的报录中物理和化学基本实现了绑定,导致选物理的同学在面临“4选2”时只有选化学才能有较多的专业选择,使得化学的地位直接向物理看齐。

        在了解化学的重要性之后,为了学好化学,我认为,需要从以下五个层面努力

01

入门层面

熟练掌握基本的化学用语

02

基础层面

理解基础概念及其内涵

03

规律层面

掌握概念、规律的适用条件等细节

04

应用层面

熟悉考点,积累解题模型,提升解题能力

05

解题层面

熟悉考点,积累解题模型,提升解题能力

01

熟练掌握基本的化学用语

基本的化学用语大多在初中已经完成学习,其于化学的学习而言就如26字母之于英语的学习,基础且重要。其中,必须掌握的化学用语及其要求包括:

元素符号,记住1-20号元素(H至Ca)的元素序数,中文名称,元素符号

化学式与命名,对于常见物质或离子,可以根据名称写出化学式,或根据化学式写出名称,准确理解化学式中不同数字的含义。

化合价,熟悉常见元素的常见化合价,可以根据化学式判断化合价。

化学方程式,可以用化学方程式准确表示该反应中的反应物、产物及其反应条件。

原子结构,掌握1-20号元素原子的结构及其示意图。

离子/离子团,掌握原子和离子之间的转变关系,熟悉常见的离子团的名称和化学式,理解离子/离子团中原子数目和电荷数的表示方法。

相对原子质量,理解相对原子质量的含义,掌握物质的式量的计算方法。

元素周期表,掌握元素周期表的结构,理解族和周期的含义。

        只有掌握了上述化学用语,才能具备学习高中化学最基本的知识储备,进入高中化学学习的大门。

        此外,高中阶段还会进一步地学习更多的化学用语,如电子式、结构式、键线式等,亦需要在平时学习时加以留意。

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02

理解基本概念及其内涵

概念于知识,正如砖瓦于大厦,为了方便后续的深入学习,准确地理解常见概念及其内涵十分必要。这里强调“理解”概念而非“记住”概念,是因为一部分学生只能囫囵吞枣地记住,远没有做到对概念的理解。这一情况一方面是由于教材为了规范和严谨而大多采用专业术语造成的壁垒,另一方面则是因为个体理解能力的差异。

高中化学概念众多,远超数学、物理等科目,一方面具有非常强的学术性特点,如“同素异形体”“电解质”等,需要结合一定的解读才能理解其内涵,另一方面概念之间关系复杂,或相似,或包含,或关联,有着千丝万缕的联系,这样就衍生出了概念的混淆等问题。

为了准确理解概念及其内涵,可以从概念中的关键词入手,先锁定该概念的指向对象,再结合该对象前的定语抓住其重要特征。而对于部分相似的概念,则需要在学习时细心留意,适时总结和辨析。

以“同素异形体”为例,在课本上的定义(2019版人教版)为:

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由同一种元素形成的几种性质不同的单质,叫做这种元素的同素异形体。

在第一步,可以提炼出三个关键词

“同一种元素”        “不同”       “单质”

因此其指代的对象一定是“单质”,同时,根据定语“同一元素的”可知满足条件的物质元素必须相同,元素不同的物质即不满足同素异形体。

在上述过程中,已经实现了对“同素异形体”的准确理解。在第二步,可知该概念对应的例子有:金刚石与石墨,氧气与臭氧,红磷与白磷等。结合这些例子可以辅助概念的理解,实现概念从抽象到具体的演变,有利于加深印象。

经过上述两步,在抓住概念的指向对象和重要特征后,即做到了对该概念的初步理解。但是,对于部分相似的概念,则有必要单独总结和辨析

随着学习的深入,同位素、同分异构体、同系物等概念与同素异形体较为相似,容易混淆,此时需要结合其各自的特点进行汇总和辨析。虽然四者名称确实相似,但仔细观察可以发现四者的指向对象并不相同,如下表所示

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        因此,高中化学中看似容易混淆的四个概念,在稍加辨析后,即可准确区分,避免在考试中因概念混淆而失分。

        还有一部分概念的内涵比较丰富,除了上述的理解和辨析之外,需要在做题的过程中深化理解,才能适应实际考试的需要。以同系物为例,其概念为:

        这些结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH₂原子团的化合物互称为同系物。

        乍一看,其重要特征在于“结构相似”“组成上相差若干个CH₂”,如果只是单纯掌握了这两个特征,在实际解题中其实会存在“怎么样才算结构相似?”的困惑。这是因为“结构相似”仍然是一个模糊的概念,学生会衍生出“不饱和度一样算结构相似吗”“官能团一样算结构相似吗”等疑问。

        实际上,通过解题积累的经验,此处的“结构相似”不仅要求“官能团种类相同”,还要求“官能团数目也相同”,到此才算真正实现了对“同系物”这一概念的深入理解。

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03

熟悉常见原理、一般规律及其逻辑,了解特例

         化学与物理相似,都是描述客观世界运行规律的自然科学,即通过观察现实世界归纳、总结、提炼得出共性规律,并经过发展和完善,形成相对成熟的理论体系。因此,可以说,高中化学是建立在原理和规律上的学科。通过学习这些规律,我们可以掌握“一般到特殊”的认知工具,把握事物发展、变化的内在规律,这也是高中化学中最重要的核心素养。但是,人类的认识始终是有限的,现有的理论无法完美地解释所有的事实,在一般规律之外往往存在特例,因此在化学的学习中,不可避免的存在较多特例,需要额外关注。

        那么,高中化学中需要学习哪些规律和原理呢?在这里,我只能简单地谈谈我的认识。虽然高中化学中规律繁多且各不相同,但基本可以归纳为三类,

1

What-是什么

2

Why-为什么

3

How-怎么样

是什么,即对于有些规律并不需要知道其来源,只需要知道其具体的“形貌”即可。例如原子结构的演变经历了相当长时间的探索,如果只是从应试的角度而言,并不需要了解其演变历史,只需要知道原子由原子核和核外电子构成,原子核由质子和中子构成即可。

为什么,即对于有些知识点需要了解其内在机理。刚刚有提到,化学是建立在规律和原理基础上的学科,因此机理的掌握对高中化学的学习非常重要,直接关系到知识点的理解、记忆甚至在题目中的应用。常见的“为什么”一类的问题包括但不限于以下这些:

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为什么xx物质之间可以反应?

为什么反应的产物是xx物质?

为什么xx物质具有这个结构?

为什么xx物质具有这个性质?

为什么xx物质具有这个用途?

为了回答上述的“为什么”,需要在化学学习中加强对原理的学习,了解知识点背后的逻辑,同时针对彼此间存在因果关系的知识点要注意逻辑的梳理,避免因果倒置。

需要说明的是,了解“为什么”只能辅助理解和分析,如果从应试的角度而言,想要提升解题能力,则需要落实到方法论的层面,即回答“怎么样”的问题。

怎么样即对于一部分问题而言,其逻辑是确定的,掌握这些逻辑是提升解题能力的必备基础。常见的“怎么样”的问题包括:

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某物质和多种物质反应时的先后顺序如何判断?

两种物质反应时,当一种物质少量或者过量,如何判断反应的产物?

在制备不同物质时,如何选取不同的实验装置?

外界条件改变时,反应的速率怎么变化?

外界条件改变时,可逆反应的平衡往什么方向移动?

不难发现,虽然考试时并没有这一类的简答题,但是在题目中常常会考察这一类“怎么样”的问题,即只有对诸如上述问题的答案足够清楚时,才能具备解答相应题目的能力例如,只有知道“升高温度时,平衡往吸热的方向移动”这一逻辑,才能在温度不同时判断更高温度时反应的移动方向,进而求得转化率、体积分数、平衡常数等的变化情况。

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04

掌握概念、规律的适用条件等细节年中总结 

化学是建立在实验事实上的学科,这就决定了无论是实验现象还是物质性质,都是有其事实依据的。而客观世界远比理论复杂和严苛,不同的外部条件和物质情况造成的结果可能是天差地别的。任何的原理、规律都只有在条件已知、物质已知的情况下才有意义。

因此在高中化学中,特别强调规律的适用条件和对象,即先看条件是否符合和物质是否属于适用对象,再分析具体问题。

最常见的一个例子就是“气体摩尔体积在标准状况下为22.4L/mol“。这里一共提到了这一数值的两个适用条件,其中最重要的就是

“标准状况,即0℃,101KPa”

只有当题中清楚写明“标准状况”或“0℃,101KPa”,以及该物质在这一条件下为气态时“22.4L/mol”才有应用意义。当题中未介绍这一条件或条件为“25℃”、“常温”时,“22.4L/mol”不具备应用价值,不能用于表征物质的数量多少。

除了适用条件,适用对象在规律的应用中同样十分重要。例如在“22.4L/mol”的应用上,必须得是气态物质,如果是乙醇一类标况下并不是气态的物质,则“22.4L/mol”的数值同样不具备应用价值,不能用于表征物质的数量多少。

类似的还有

计算燃烧热的数值需要满足“1mol纯物质”和“产物为稳定的氧化物”、电解时阳极按照离子的还原性强弱放电需满足“阳极为惰性电极”、升高温度时平衡常数K增大需满足“正反应吸热”等等。

总的来说,大多概念、规律只有在满足相应条件时才有其应用意义,因此,在学习时要尤其注意这类限定条件,常见的条件包括:

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环境:温度,压强,光照

物质:类别,状态,少量/过量

反应:少过量,焓变的正负,体积变化的正负

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05

熟悉考点,积累模型,提升解题能力  

尽管近些年高考改革持续深化,但只要应试的大环境没有改变,如何提升解题能力仍然是最关键的。实际上,很多同学的基础知识还算扎实,但是在解题方面缺少思考,或者不够重视,常常“一看就会,一讲就懂,一做就废”。

为了避免这一情况,一方面要熟悉相关知识点,另一方面还要熟悉该知识点的常见考察角度,即熟悉考点。以2022年广东的第5题为例,

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关于A选项,不同层次的同学在做题时的思考过程可能存在如下差异:

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        不难看出,当熟悉考点时,同样一个知识点,可以通过关键词提前预判该部分的考点,即知道“如果该选项错误的话可能错误在哪”,从而更加清晰准确地分析问题并得出答案。

        在熟悉考点的基础上,对于一部分经典题型,则可以积累解题模型,从而加快解题速度和提高准确率

        例如在“离子方程式的正误判断”这一题型中,常见的陷阱包括“化学式的拆分不满足要求”,“电荷不守恒”、“不符合反应事实”、“符号错误”等,因此,普通的同学在做题时可能只是按照这几种陷阱逐一排查,如果存在上述陷阱中的任何一种,则该选项错误,这一思路看似可行,但仔细推敲后还是有问题的。因为在实际解题时,考生不一定能将几种错误类型都记得,同时排查时的顺序不固定则容易造成遗漏,最终陷入二选一的尴尬境地从而选错。

        那么,为了避免这一问题,可以在对上述陷阱整理后得到该题型的模型为:

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        这里提出建立解题模型的意义在于将随意、无序的思维过程进行规范和明确,从而增强解题过程的有效性和确定性,从而摆脱解题时“凭感觉”的低效模式,转变为“简洁、直接、可靠”的高效模式,提高准确率。

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写在最后

        以上是我根据自己过往的学习、教学经历的经验分享,不乏在日常教学中和学生谈话后的心得体会,现总结成文,希望对正在学习化学的你起到帮助。

        如果方便的话,也欢迎帮忙转发、推荐给你身边的人。

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