1.2 成功的捷径
有人说“成功的捷径就是去模仿那些成功人士的做法”。其实成功的捷径就是阿甘式的奔跑,选定的一个方向,然后开始,并一直坚持下去。高中化学的捷径就是从现在开始行动,哪怕最初的方法并非是最有效的,边学习边调整,行动永远强于空想。
1.2.1 一定题量地夯实基础很有必要
贝克汉姆能踢出世界上最好的右脚传中球,他的任意球和角球也具有世界超一流水准,长传球犹如巡航导弹一样精准。因而人们习惯地称他为“黄金右脚”。
人们往往惊叹于贝克汉姆的帅气和一流的球技。但鲜有人知,贝克汉姆所谓的天赋都是艰苦训练的结果。
贝克汉姆说,其实他早把训练的秘密公之于众,只不过粗心的媒体和大众没有注意而已。在一部回顾1995-1996赛季曼联队表现的纪录片里,曾出现过一组镜头:一个破旧的山地汽车轮胎挂在了球门的死角上,站在禁区外的贝克汉姆拔脚怒射,球从轮胎圈里穿过后直挂网窝。观众当时只是把这组镜头看作是对贝克汉姆球技的“夸张表现”。然而,贝克汉姆告诉人们,其实这就是他磨炼任意球技术的办法。
贝克汉姆表示,从少年时代起,他就采用这种方法“狂”练任意球。到了曼联队后,这种练习更是家常便饭。他透露,曼联队每天的训练结束后,自己都要进行这种“痛苦”的加练,不把球送进轮胎圈,自己就绝对不结束训练。在练完“轮胎圈神功”后,贝克汉姆还要通过实战射门练习来检查一下“练功”效果,据曼联队的球员透露,贝克汉姆每罚十个任意球,一般都能进七个。
前文中所提到的记忆一些高考典型题的方法,会让一些学生嗤之以鼻。甚至有人会认为文科是靠记忆,而理科是完全依据推导的。
文科方面要想有所建树要依据强大的逻辑推导能力,其实这也算是理科的思想。理科方面想要有所建树,就需要占用大量的素材。
Arrhenius方程式的发现对于研究温度与反应速率关系十分重要。但是这个方程式的来源却是大量实验素材的积累,是一个经验公式。
理科学习尤其是化学学科的学习,更加注重题量的积累。每一次做题时相同知识点的呈现是对熟练度的提升,每次命题中不同知识点的出现是对分析能力提升的重要训练。
人教版《高中化学1(必修)》中有如下段落:
加热时,浓硫酸还能与一些非金属起氧化还原反应。例如:加热盛有浓硫酸和木炭的试管。碳被氧化成二氧化碳,而硫酸被还原为二氧化硫。
硝酸也能发生类似的反应。例如,浓硝酸和稀硝酸都能与铜发生反应。
氮元素是一种能表现多种化合价的元素。通过学习,我们已经知道,氨(N为-3价)可以被氧化成多种价态。在硝酸中,氮元素是+5价,当硝酸与金属或非金属(如碳、硫等)及某些有机物(如松节油、锯末等)反应时,反应物或反应条件不同,硝酸被还原所得到的产物也不同,硝酸中+5价的氮得电子被还原成较低价的氮。如
值得注意的是,有些金属如铁、铝等,虽然能溶于稀硫酸或稀硝酸,但在常温下却可以用铁、铝制容器来盛装浓硫酸或浓硝酸。这是因为它们的表面被氧化为致密的氧化物,这层薄膜阻止了酸与内层金属的进一步反应。
【例题1-1】下列指定反应的离子方程式,正确的是( )。
A.Cu溶于稀硝酸:
B.(NH4)2Fe(SO4)2溶液与过量NaOH溶液反应制Fe(OH)2:Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓
C.用CH3COOH溶解CaCO3:CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑
D.Fe(NO3)2溶液中滴加稀
【答案】D
例题的A选项来源于教材,浓硝酸的还原产物是二氧化氮,稀硝酸的还原产物是一氧化氮。例题的D选项也是来源于教材,但属于间接的知识点考查,硝酸亚铁溶液中滴加稀硫酸,等效于溶液中加入稀硝酸,表现强氧化性,与二价铁发生氧化还原反应。
【例题1-2】在通风橱中进行下表所示的实验:
下列说法不正确的是( )。
A.Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式:
B.Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层,阻止Fe进一步反应
C.对比Ⅰ、Ⅱ中现象,说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3
D.针对Ⅲ中现象,在Fe、Cu之间连接电流计,可判断Fe是否被氧化
【答案】C
例题的B选项来源于教材原文中对于金属铝、铁与浓硫酸或浓硝酸反应,表面生成致密氧化薄膜的考查。A选项也是源于教材原文的方程式。选项D则源于对于题干信息的提取。答案是C选项,可以认为是源于基础知识的积累,也可以认为是源于选项B的提示,仍然是表面生成致密氧化膜的考点。
【例题1-3】下表所示的实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论不正确的是( )。
A.由①中的红棕色气体,推断产生的气体一定是混合气体
B.红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应
C.由③说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体为还原产物
D.③的气体产物中检测出CO2,由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
【答案】D
这道例题,结合了浓硝酸的不稳定性及教材原文中提到的硝酸可以与碳、硫等非金属发生氧化还原反应的知识点。本题的难度在于容易忽略红热木炭可以直接与空气中的氧气直接化合生成二氧化碳。
我曾经带过一个一对一的孩子。某重点校实验班的学生,一次大考后孩子的反馈是化学成绩已经无忧,但是数学在班级垫底,问有没有提升数学成绩的好方法。
这个问题正好撞到枪口上,我兴致勃勃地给孩子讲了我高三如何通过一个月的努力将数学和物理成绩提分的方法。孩子听得津津有味,不时还给了一些赞同的眼神。故事已经讲完,下意识地问孩子的数学成绩。孩子的回答是:141……
细问之下才知道,原来他们实验班的数学老师给他们发了一套近20年的高考真题及各区模拟题的汇编,并且这个老师的检查非常严格,要求学生完成一定数目的题。为了能够放学后有更多的时间去补课、去玩儿,这些孩子们就自发地组成了学习小组,组与组之间互相比拼,看哪一组能够写更多的题且准确率更高。班里最厉害的学生甚至能够一堂小课就刷完一套半试卷,做每道题就像抄写一样几乎不读题,见到题目直接落笔最后全对。题海战术要看如何去运用,像这种既注重数量又互相比拼、互相检验且更注重质量的题海方法确实能收获良好的效果。
至少在学习上有一个可怕的事实就是你很努力,比你聪明的人却更加努力,而且努力的方向更加正确。
《劝学》中有“不积跬步,无以至千里;不积小流,无以成江海”的论述,强调的便是夯实基础的重要性。
所有的学习方法与学习技巧,都是建立在学的基础上。对于连元素符号都不会写的人,无法与其说明白什么叫化学反应中的电荷守恒、元素守恒。所以与其说我反对题海战术,不如说我真正反对的是无效的题海战术。有规律、有目的的刷题还是很必要的,也是对知识保温的最好方法。
1.2.2 不断优化、重组
“学而不思则罔,思而不学则殆”,这两句话从初中就会背诵,然而还是有很多人在学习时陷入迷茫。原因当然是“学而不思”。
从几乎零基础提高到一定分值相对比较容易。达到一定成绩时,就会出现学习的瓶颈。因为每个人的学习习惯和学习能力不同,瓶颈的出现可以是及格线、80分、90分或者96分左右。甚至曾经有一个学生,无论是大考还是小测,每一次考试都能很神奇地考出88分。
如何突破成绩的瓶颈,是很挠头的事情。多方询问老师,其实办法也不多。
府中官吏倪寻、李延同时就诊,都头痛发烧,病痛的症状也相同。华佗却说:“倪寻应该把病邪泻下来,李延应当发汗驱病。”有人对这两种不同疗法提出疑问。华佗回答说:“倪寻是外实症,李延是内实症,所以治疗他们也应当用不同的方法。”马上分别给两人服药,第二天一早,两人一同病好起床了。
正如华佗看病一样,表面上瓶颈都出现在80分左右的学生失分点却各不相同。每一次都错在相同的知识点上的需要做专项突破;而每次答题中失分点都不相同的,则需要回归教材落实基础或者去校正答题语言。
【例题1-4】某同学利用如图1-1所示装置制备乙酸乙酯。实验如下:
图1-1
① 向浓H2SO4、乙醇混合液中滴入乙酸后,加热试管A;
② 一段时间后,试管B中红色溶液上方出现油状液体;
③ 停止加热,振荡试管B,油状液体层变薄,下层红色溶液褪色;
④ 取下层褪色后的溶液,滴入酚酞后又出现红色。
结合上述实验,下列说法正确的是( )。
A.①中加热利于加快酯化反应速率,故温度越高越好
B.③中油状液体层变薄主要是乙酸乙酯溶于Na2CO3溶液所致
C.③中红色褪去的原因可能是酚酞溶于乙酸乙酯中
D.取②中上层油状液体测其核磁共振氢谱,共有3组峰
【答案】C
这个经典的选择题解析过程与答案并不是这段内容所要探究的重点。
关于这个例题的知识优化重组,从第一个方面入手:关于酯化反应高中教材要求必须要写可逆号。人教版《高中化学(选修5)》原文中用18O作为示踪原子确定酸与醇酯化反应中的断键位置。可逆号同时提示出口气体既会有生成的乙酸乙酯,也会有具有挥发性的乙酸与乙醇。
该反应的条件是加热,由此最终通入吸收液的气体加热溶液,因此会出现乙酸乙酯碱性条件水解而使酯层变薄的现象。同时因混合气体是热气体,前面有加热装置,因此导气管不能放入液面以下,以防止倒吸现象的产生。
仅解读到这里可以解决这道题的困惑点:酯层变薄。这里强调的优化重组就是要有效地去做题,而不是简单选出答案或者得分。认真做一道题是为了能够举一反三,触类旁通。
高中教材原文提示过一个黑面包实验,这个实验初中的学生也接触过。
为什么会产生黑面包现象?第一反应得出的答案往往是浓硫酸的吸水性与脱水性。这是一个被训练过的答案,这是一个被动记忆的知识点。结合人教版《高中化学1(必修)》中的实验图示及原文给出的反应方程式:
推出如下结论:浓硫酸表现脱水性,使蔗糖中氢与氧两种元素以2:1的比例形成水;因浓硫酸表现吸水性,同时浓硫酸遇水放热,等效于对该反应进行了加热处理;加热条件下浓硫酸与蔗糖脱水后剩余的炭黑(碳单质)反应生成二氧化碳与二氧化硫。
结合以上这个熟悉的知识点制取乙酸乙酯过程当中,至少还原性的乙醇与浓硫酸相遇,就会生成二氧化碳和二氧化硫两种气体。因此也可以解释制取乙酸乙酯吸收液要选择饱和碳酸钠溶液更主要的目的是:既能够吸收二氧化硫气体防止尾气污染,又能减少乙酸乙酯因水解造成的产率过低。
这是突破瓶颈的一种方法:知识的优化重组。
工业流程实验中经常遇到矿石粉碎后再浸取的问题。标准答案几乎成了套话:增大接触面积,加快反应速率。
矿石粉碎之前,固体与液体只在固液接触表面进行反应。接触是反应发生的必要前提,没有反应物之间的接触,则谈不上化学反应的发生。这里就隐含了一个知识点,没有接触就没有反应,所以矿石粉碎前只有表面能够进行反应,而粉碎后内部的矿石也能够与液体充分接触发生化学反应,在提高反应速率的同时,也提升了矿石的浸出率。
将这个思考内容深化,固体与液体的反应不仅要将固体粉碎,最好再加入搅拌等操作,以使固体与液体充分接触。如果是固体与气体反应,不仅要将固体粉碎,最好能够将气体从下端吹入并吹起固体,有效地增大固体与气体的接触面积。再进一步,催化剂一般都为固体,因此加入网状或粉末状的催化剂,能够使催化剂更有效地与反应物结合,可以增强催化效果。
【例题1-5】在T温度下,研究汽车尾气处理过程中的反应:
①
②
下列说法错误的是( )。
A.选择合适的催化剂可以提高出口气中N2的百分含量
B.使用合适的催化剂可以降低反应①②的活化能,加快反应速率
C.密闭容器中发生上述反应,当缩小容器体积反应正向移动,平衡常数增大
D.由①②可知)在T温度下的平衡常数为
【答案】C
这道例题同样不作解析过程与答案的分析。只说明非常有争议的选项A。加入催化剂可以提高反应速率,但无法提升转化率,这是平时学习的一个常识。但A选项问的并不是转化率提高,而是出口气体中氮气百分含量的提高。
同样通入相同的气体发生可逆反应。随着气体不断通入,原有的气体被吹出,新的气体进入,而每一部分气体都极难有充分的反应时间达到平衡状态。因此加入催化剂的反应可以使单位时间的反应量增加,更接近于平衡状态,从而反应物更多的转化为生成物,所以提到出口气体中氮气百分含量提高而没有提到反应物转化率的提升。
从这道例题当中可以总结出转化率(可以用平衡产率代替)与产率(本题中提到的是出口气体中的百分含量)的说法并不相同。这样就可以总结出设问语言中微小的差别,再多对比几道类似问题去优化重组答题语言中必需的采分点,这也是高分段学生突破瓶颈的办法。