脑中海岳 梦中化学

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  全新的老师、全新的同学、全新的校舍……对于新高一的同学们来说,一切都是那么新奇。当然包括大家即将学习的全新的高中化学!在憧憬中,我ffj究竟应该怎样识化学、用化学、学化学呢?
  一、审视与仰望:魅力化学 中心科学
  美国化学家西博格曾说过:“化学是人类进步之关键。”
  英国化学家约瑟夫·普里斯特利曾说过:“化学是为最大多数人的最大幸福服务的。”
  美罔化学家R·布里斯罗曾说过:“中心的、实用的、创造性的,化学开辟了第二个大自然。”
  品味上述几位科学巨擘的只言片语,让我们领悟了化学的魔力与魅力。
  1.究其名。人类有意识地变革物质的活动,最早追溯到制陶上一远古人类生火用火过程中的偶然发现。其后,我国战国时期出现了炼金术。并逐渐传人阿拉伯并由当地人创造出一个新词语——炼金术(alchemy)。Alchemy中的“al”是阿拉伯语中的定冠词(“这个”),chemy源于埃及的kemi(“黑色土壤”)。有趣的是,“化学”在英语中叫Chemistry,在德语中叫Chemie,在法语中叫Chime,与阿拉伯语“alchemy(炼金术)”在拼写上都很相似,能说是偶然的巧合吗?
  我国最早介绍近代化学知识的书籍,是1855年出版的《博物新编》。1856年英国来华传教十韦廉臣出版的《格物探源>最早使用了“化学”一词:“读化学一书,可悉其事。”1857年英国的伟烈亚力则开宗叫义地把“chemistry”译作“化学”,并首度给“化学”下了一个非常中国的定义:“乃研究物质本质之学问也。”
  中国学者谓之“化学”——任何物质的形态或质地发生转改,皆可用“变化”一词。“变”“化”两个字可连用、分用、单用。然而细考起来,“化”比“变”更富有质变的含义,例如纸张燃烧后,我们说“化为灰烬”,而非“变为灰烬”。因为化学主要是研究物质发生质变规律的,所以取名“化学”,而非“变学”,不能不说是一个经典的名词。
  不得不说的是,倘从古文字比较学视角考量,“化学”之“化”简直彰显着我们先人的哲学智慧。如图l所示,“比”“从”“北”“化”,大家可能发现了它们的共同点:都是由“人”字构成。“比”实际上是我们人认识的起点,两个人才能比较,如果不是人跟人比,而拿动物比,就产生不了这种感觉。比完了之后是什么呢?“从”也即跟从、学习、模仿。“北”则代表两个人背向而站、背向而坐,进而延伸为反对、相悖。“化”是什么呢,一个正人、一个反人,动态转化。也即经过一定阶段,“比”过了,“从”过了,“北”过了,就进人了“化”的阶段、境界。
  2.辨其美。
  (1)物质形态美。如食盐颗粒的规整,结晶硝酸钾的奇异,钻石的晶莹华贵,各类宝石的夺目光彩,碘蒸气的升腾,液氮的挥发,干冰的流动……
  (2)物质结构美。譬如同样是碳元素的单质,晶莹剔透的金刚石具有正四面体结构的空间网状结构,质软润滑、可导电的石墨则是层状的结构,C60是60个碳原子组成如足球形状的奇妙结构。晶体都是以内部的原子、离子或分子有规则地排列成具有几何外形的固体,它们的万千仪态取决于结构的和谐、秩序和多样性。电子技术的发展和应用可以惊异地显示出物质的微观结构,STM扫描隧道显微镜图像已能使我们从清晰的照片中领略到化学的结构美。
  (3)物质应用美。化学物质的社会功用价值是它的实用美。如霓虹灯把现代都市的夜晚打扮得繁花似锦,高分子材料引导着信息社会的到来等。人类的吃、穿、住、用、行等都与化工产品有关,化学发展美化着社会,美化着生活,美他着人类自身。
  (4)物质变化美。化学物质美是化学变化美的终极表现。钻木取火、百炼成钢、烧石成灰(指生石灰)……形象地描述了化学变化美;现代生活中的节日焰火、彩色照片等化学变化之美表现在其过程中的色态万千、变化纷繁。
  (5)化学创造美。曾几何时,人们不再茹毛饮血,而代之以钻木取火;曾几何时,因为有了纸,人们不再手把竹简;曾几何时,人们不再只依赖棉制衣服,而更多地穿着化学纤维织物;曾几何时,人们不再青睐桐油涂抹的木制器具,而代之以塑料、橡胶制品;曾几何时,人们生病时也开始使用化学合成药物——西药……这一切都是因为人们用化学手段创造了新型材料和新的物质。
  (6)化学精神美。在历史的长河中,科学家们积极探索、无私奉献的精神,本身就是对科学的严谨美。我国著名化学家傅鹰说过:“化学可以给人以知识,化学史可以给人以智慧。”诺贝尔用一生的积蓄创立奖项,是无私奉献美;鲍林反对战争为对付毁灭性武器所作的努力,是正义之美;凯库勒“梦”到“苯环”的结构,则包含了神秘美……。
  3.察其用。化无为有,化害为利,变废为宝,变少为多。
  4.谐其趣。
  (1)“2+1=2”。传说著名数学家高斯曾经臆断,科学规律只存在于数学之中.而化学不在精密科学之列。阿伏加德罗反驳说:“数学的确是自然科学之王,但没有其他科学,就会失去它的真正价值。”高斯很生气:“对数学来说,化学充其量只能起一个女仆的作用。”阿伏加德罗并没有被压服,在高斯面前将2 LH2放在1L的O2中燃烧,生成了2L的H2O(g)。阿伏加德罗十分自豪地说:“请看吧!只要化学愿意,就能使‘2+1=2’,数学能做到这一点吗?”
  (2)“5+5 >10”。向一支10 mL规格的量筒中,注入5 mL工业酒精(质量分数95%);然后将量筒稍稍倾斜,继续小心注入5 mL汽油至量筒的10 mL刻度处。操作过程中,时刻注意手臂不得接触筒身(以免人为因素使液体变温)。接着将混合后的液体谨慎振荡使其充分混合,静置,观察,您会发现乙醇与汽油混合后的液面居然明显地高出10 mL刻度,出现了“5+5 >10”。   (3)“种瓜得豆”。维勒的故事想必大家早已耳熟能详。这位化学先哲“有意栽花制NH4CNO,无心插柳得CO(NH22”的奇遇脍炙人口。这个发现就当时看来,的确是很另类的“重磅炸弹”。那个年代,“唯生命力论(有机物只能取自有机体)”在人们头脑中根深蒂固,即便是高端学者也奉若神明,你一毛头小子能奈之若何!好在历史是公证的:这个“种瓜得豆”的创举成就了这位“有机合成之鼻祖”。
  二、衔接与过渡:从初中升华与大学接壤
  进入高中,化学的学习会呈现有别于初中内容的四大特征:
  1.认识物质的角度将发生变化。初中阶段是以简单物质来认识化学,从宏观角度来认识化学反应。而高中则从多个角度对物质进行分类梳理,不仅从宏观角度,还从微观角度认识化学反应,而且对化学反应的快慢、限度等问题进行探讨。这就要求大家在学习时能认真体会物质的各种分类方法,在适当分类的基础上研究物质及其变化。
  2.实验的探究性将有所加强。高中学习的自主性远强于初中,体现在化学实验上就是实验的探究性将会有所加强。学生应在掌握基本操作和规范要求的前提下,感受实验在化学研究中的工具性,体会研究物质性质的一般方法。这就要求大家,首先,不能畏惧实验,要敢于实验,敢于探究,化学实验只要符合规范是相当安全的。其次,要做好化学基本操作和实验设计的准备工作,做实验时决不能出现“照方抓药”的情况。最后,善于观察,勤于思考,使自己在实验过程中能体会到是在用实验解决问题,能够独立完成实验报告。
  3.处理定量问题的角度将发生重大变化。从初巾化学到高中化学对物质及其变化的认识将经历一个从定性到定量的转变,即不仅在更大的范围内学习物质性质,还要求从定量的角度去研究物质的组成和变化。初中也涉及了一些定量关系,但它们是以质量关系为主的。而高中阶段引入了物质的量的概念,它把质量关系转变为数量关系,并以物质的量为中心联系物质的质量、粒子的数目、气体的体积、溶液的浓度等。使解决问题的思路和定量计算变得简单明了,提高了对化学计算的要求,使计算更好地为研究物质及其变化服务。
  4.学科思想将更加突出。元素守恒、电荷守恒、平衡原理、结构决定性质、性质决定用途、物质的鉴别等学科思想在高中化学的学习中将更加突出。要学好化学就要了解它们,运用它们分析问题、解决问题。学习高中化学时要“围绕五大特征,细化三十三点”,善于与初中化学进行比较,从比较中发现初高中化学的异同。
  (1)基本概念和基本理论。①初中学习了活泼金属与酸反应置换出氢气;高中将学到钠与水反应,铝与强碱溶液反应,也均会生成氢气,金属与强氧化性酸反应一般无氢气生成。②初中学习了在金属活动性顺序中,排在前面的金属可把后面的金属从它的盐溶液中置换出来(钾、钙、钠、钡除外);高中将学到钠可以从盐溶液中置换出氢气,在高温熔融状态时钠能置换…钾(利用平衡原理)。③初中学习了可以利片j金属活动性顺序比较元素的金属性强弱;高中将利用金属和水或酸反应放出氢气的难易程度、金属最高价氧化物对应水化物的碱性强弱、电化学原理等知识来比较元素的金属性强弱。④初中教材是从得失氧的角度分析氧化还原反应,高中教材将从化合价升降及电子转移的角度分析氧化还原反应。⑤初巾学习了燃烧是可燃物与空气中的氧气发牛的一种发光、发热的剧烈的氧化反应,高中教材认为剧烈的发光、发热的氧化还原反应都是燃烧。⑥初中教材认为盐酸、硫酸、硝酸是三大强酸,高中教材提到高氯酸的酸性更强。⑦初中教材提到溶液是由溶质和溶剂组成,用质量分数表示溶液的组成;高中教材提到分散系是由分散质和分散剂组成,用物质的量浓度表示溶液的组成。⑧初中教材认为复分解反应发生的条件为有沉淀析出、气体放出或水生成,高中教材认为复分解反应发生的条件为有难溶物质、挥发性物质或难电离的物质生成。⑨初中学习了元素的相对原子质量约等于质子的质量加上中子的质量,而高中将学到元素的相对原子质量是根据该元素的各种核素原子所占的一定百分比算出的平均值。⑩初中提到在酸的制取中要符合“强酸制取弱酸,不挥发性酸制取挥发性酸”原理;高中将学到氢硫酸与硫酸铜溶液反应制取硫酸,亚硫酸和溴水反应生成稀硫酸和稀盐酸。⑩初中对元素的定义为具有相同核电荷数(即核内质子数)的一类原子的总称,高中则利用核素概念来解释“同一类原子”的含义。⑥初中只学习了普通氧化物,高中将学习过氧化物、超氧化物、两性氧化物等。⑩初中学习了金属氢氧化物与酸反应牛成盐和水;高中将学到氢氧化铝既能与酸反应生成盐和水,也能与碱反应生成盐和水。⑩初中只简单地介绍了离子的形成,高中将从离子键、共价键、金属键等化学键角度认识离子化合物、共价化合物及各种晶体等。⑩初中学习了四种基本反应类型;高中将从不同的分类标准…发,认为铜可以溶于氯化铁溶液。⑩初中认为沉淀物在水溶液中不溶解;高中认为沉淀在溶液中会部分溶解,沉淀与溶解之间可以达到沉淀、溶解动态平衡,比如难溶电解质AgCl在溶液中能部分电离。⑥初中只简单地介绍了离子化合物是由活泼金属和活泼非金属元素形成,非金属元素之问形成共价化合物;高中认为非金属元素组成的铵盐为离子化合物,共价化合物也可由金属和非金属元素形成(如 AICl3)。初中学习了物质颜色褪去是发牛吸附作用的物理变化;高中将学到的漂白作用可能涉及氧化反应、化合反应、吸附作用,有些是化学变化。
  (2)元素及其化合物。①初中学习了氧气支持燃烧,二氧化碳不支持燃烧,高中将学到氯气、氮气、二氧化碳也支持燃烧(如镁带可在二氧化碳中燃烧)。②初中学习了同素异形体,包括氧气和臭氧,白磷和红磷等;高中将学到同素异形体各种单质的结构不同,相互之间的转化是化学变化。③初中学习了氧元素常见价态为-2价,氢元素为+1价;高中将学到过氧化氢、过氧化钠,其中的氧元素为-1价,氢化钠中的氢元素为-1价。①初中学习了二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,继续通人过量二氧化碳,溶液恢复澄清;高中将学到的二氧化硫也可以产生此现象。   (3)化学反应。①初中学习了铁、铝能和稀硫酸、稀盐酸反应,高中将学到铁、铝能在冷的浓硫酸、浓硝酸中发生钝化。②初中学习厂铁和稀硫酸反应生成氢气,高中将学到铁和浓硫酸在加热的条件下反应生成二氧化硫气体。③初中认为化学反应一般是唯一的,且无副反应;高中认为反心物的条件、川量不同,化学反应就不同,有时还可以发生副反应等。
  (4)化学实验。①初中只学习了试管、酒精灯、烧杯、量筒、托盘天平等基本仪器的使用和药品的取用、导管的连接等;高中将学到过滤、蒸发、结晶、蒸馏、洗气、渗析、分液、盐析等分离、提纯物质的方法,酸碱滴定,一定物质的量溶液的配制等。②初中提到的溶剂常见的为水,高中将学到的溶剂可以是二硫化碳、酒精等。③初中学习了活性炭具有吸附作用,高中将学到的胶体也具有吸附作用。④初中学习了用胶头滴管滴加试剂时,不能把滴管伸到试管内;高中将学到在制取氢氧化亚铁时,必须将胶头滴管伸到液面以下,以防止氢氧化亚铁被氧化。⑤初中学到实验操作中需防止液体倒吸,高中将学到的某些实验操作中需防止气体倒吸。⑥初中学习了实验药品通常进行密封保存,高中将学到有些药品还需用水、煤油、石蜡等进.行液封。⑦初中学习了石蕊试液遇酸变红,高中将学到石蕊试液遇浓硝酸先变红后褪色。
  (5)化学计算。初中是从质量的角度认识化学反应,高中将从物质的量的角度认识化学反应。
  三、方法与技巧:点金之指 高飞之翼
  求学苦学固然重要,方式方法最为关键。那么何谓学习方法?①方法好比指头。传说有一天,吕洞宾路遇一个可怜的穷孩子,就用手指将一粒小石子点成金子送给他,小孩摇了摇头;吕洞宾便又将一块大石头点成金子送给他,他仍然摇了摇头;吕洞宾索性将一座山点成金子送给他,小孩还是摇摇头。吕洞宾有点生气地问:“你究竟想要什么?”小孩说:“我要你点石成金的指头!”②方法就是翅膀。常言道:“风带给云的飘逸是短暂的,翅膀带给鸟儿的飞翔是永恒的。”③方法更是价值。著名的生物学家、进化论奠基人达尔文的感悟是:“最有价值的知识是关于方法的知识。”从中不难窥见学习方法的重要性。科学的学习方法就是我们打开知识宝库的金钥匙。各位同学要从高一出发,注意以下学习方法。
  1.抢先吃透学科特点。知识容量显著增大,知识系统空前增强,学习进度大幅加快,学习能力要求提高。
  2.倚重常规,争求长效。课前预习,事半功倍;专心听课,当堂掌握;及时复习,巩固深化;独立作业,反思感悟。
  3.强化记忆,不废偏方。化学知识中有很多的内容需要记忆,而且很多需要讲究方式方法。德国的心理学家艾宾浩斯对记忆进行了大量的研究,得出“记忆与遗忘”恰好相反,并给出了“遗忘曲线”。他认为:“先学习到的知识首先以很快的速度被遗忘,然后会逐渐减慢。而已经长时间记住的东西,则很难被彻底忘记。”规律如下:
  (1)对无意义的材料的学习比对有意义的材料的学习在难度上几乎高9倍。
  (2)我们学习的材料越多,需要次数越多的重复学习,所用的时间也越长。
  (3)材料在学习后几个小时遗忘最快,随着时间的推延,材料遗忘越来越少。
  上述规律为我们巩固学习成果提供了依据,首先,是每学完新的知识以后,一定要当天看书复习,完成当天的作业,一定要把复习工作安排在遗忘之前。其次,是将无意义的材料转化为有意义、有联系的材料学习,要理解性地去记忆。再次,分散学习比集中学习更优越。最后,定期复习与白测,可以是日测、周测、单元测,也可以是全书测,或者随时测验。
  4.化学上常用的几种记忆方法。
  (1)把必须记忆的概念、规律和理论编写成顺口溜等便于记忆。譬如对化合价的记忆:一价氢氯钾钠银,二价氧钡钙镁锌,三铝四硅二三铁,二四六硫三五磷。碳氮硫氯多价态,物质类别细分清。再如对元素周期表结构的记忆:一表横七竖十八,三长三短一不全。七主七副八和零,镧系锕系列后面。
  (2)在理解的基础上进行记忆——理解记忆。譬如H2还原Cu0的实验中,对于氧化与还原,被氧化与被还原,氧化剂与还原剂,氧化性与还原性,氧化产物与还原产物等概念,只需要记住其中的一方即可,另一方概念便可迎刃而解。
  (3)将相关的概念列成关联图进行记忆一一图式记忆。譬如学习“物质的量”时,抓准物质的量这条主线,将各个概念与物质的量的关系图梳理清楚。
  (4)采用对比的方法进行记忆——对比记忆。对比记忆就是分析联系各种物质、各种概念之间相似、相异比较的记忆,在比较的过程中,分析判断加工,信号多次强化,各事物在大脑中建立联系,使记忆的事物持久。
  另外,有关记忆的方法还有很多,如小结记忆,包括串联知识记忆、列表记忆、总结问题记忆等,希望同学们在以后的学习中能慢慢摸索出这些记忆方法。
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