2.1 知識爆炸的不僅是廣度

相對于初中化學而言，高一需要學習的知識內(nèi)容遠超初中的總體。中考只背七十多個化學方程式，然而僅僅高一上學期元素及其化合物部分的基礎方程式就已經(jīng)有這么多了。更何況記住這些方程式在考試中真正能夠直接得分的也不多。

初中時酸、堿、鹽等知識可以分開來學，只要熟練記憶就能夠輕易得分。高中階段知識前后的關聯(lián)度非常高。開學初期學習物質(zhì)的量的計算已經(jīng)覺得十分痛苦了，當進入元素化合物學習時還要去計算。因此，有些學生覺得化學沒學好，甚至連知識斷節(jié)的點都找不到。

2.1.1 知識爆炸的廣度方面

初中的化學知識都是印在教材上的，是顯性知識，仔細閱讀教材，這些內(nèi)容都能找到出處。高中的化學知識除了印在教材上的內(nèi)容外，還有一些隱性知識并沒有超越教材范圍，但需要結合前后文進行推論。即使是在教材上明文印出的顯性知識，其知識的廣度也是遠超初中的。

初中化學學習停留在認知層面，基本是要求簡單知道、了解。初中對一些知識的定義并不是特別準確，硫酸鋇這種鹽屬于常見的物質(zhì)，被定義為不溶物。因此初中的學習只要遇到能生成硫酸鋇的反應，就可以直接寫出反應方程式，其產(chǎn)物為硫酸鋇，并且要寫出沉淀符號。同樣一個物質(zhì)，在高中學習時就要注意硫酸鋇不再被定義為不溶物，而是被定義為難溶物。只一字之差，對物質(zhì)的認識就會截然不同，難溶就意味著該物質(zhì)可以溶解在溶液當中，只是溶解度非常小。因此涉及鋇離子與硫酸根相遇，不能完全轉(zhuǎn)化為硫酸鋇沉淀，而是要有極少一部分以離子形式存在于溶液當中。

對硫酸鋇溶解性認識的不同也造成了初中、高中學習的巨大差異。初中學習硫酸鋇屬于一個記憶內(nèi)容，見到就寫沉淀符號，非常簡單，不用過多思考。高中見到硫酸鋇要思考研究的方向究竟是什么？涉及高中階段所要求的離子反應，需要知道鋇離子與硫酸根離子在溶液中不能大量共存，這里面強調(diào)了一個“大量”；研究方向是平衡轉(zhuǎn)化時，即如何通過條件改變來改變反應進程，就要考慮到硫酸鋇的兩種存在形式：沉淀中的分子形式與溶液中的離子形式，并且這兩種存在形式可以在合適的條件下相互轉(zhuǎn)化；研究的方向是反應過程中的能量變化時，還要考慮鋇離子與硫酸根離子結合，因形成新的化學鍵會對外釋放能量，這部分能量能夠影響整體反應過程中能量的改變。

初中學習的化學物質(zhì)多是化學反應中的經(jīng)典物質(zhì)，需要記憶的反應方程式也多是化學反應中的經(jīng)典反應方程式。要求更多的是學生記憶的準確度。

高中化學學習不僅涉及化學反應方程式的書寫，更涉及化學反應中的能量變化及化學反應進行的程度，并且要定量地對一些經(jīng)典反應進行研究，同時對反應的過程的研究也更加細致。

前面提到的化學反應中的能量變化在高中教材中表現(xiàn)為氧化還原反應及熱化學計算兩部分內(nèi)容。氧化還原反應體現(xiàn)的是化學反應中的電荷守恒思想，而熱化學計算體現(xiàn)的是化學物質(zhì)內(nèi)部化學鍵與鍵能的認識。這就要求學生在學習的時候不僅要認識化學物質(zhì)，更要從微觀角度認識物質(zhì)的組成，由此高中化學引入了物質(zhì)結構、周期表和周期律的章節(jié)。物質(zhì)結構與周期律的引入，不僅在微觀上對物質(zhì)進行詳細闡述，而且介紹了學習元素及其化合物的方法，可以通過元素在周期表的位置類推鄰近或同族、同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律。

相對于初中化學而言，高中化學增加的內(nèi)容有周期律、氧化還原反應及熱化學計算。

初中研究的化學反應幾乎都是能夠完全進行的反應，而高中會涉及一些反應物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物的反應，這類反應被稱作可逆反應。如何通過條件改變以增加反應物轉(zhuǎn)化為生成物的程度，提高反應物的轉(zhuǎn)化率使反應物能夠更多地轉(zhuǎn)化為目標產(chǎn)物，這是高中化學研究的另一個方向。這部分內(nèi)容涉及反應產(chǎn)率的計算、平衡狀態(tài)建立的標準及條件對平衡移動方向的影響。而這部分內(nèi)容在初中是完全沒有接觸到的，因此在高中學習過程中屬于理解或?qū)嶋H應用都較困難的知識。

相對初中而言，高中新增的內(nèi)容有：條件對化學反應速率及化學反應移動方向的影響。

有價態(tài)改變的反應意味著原子核外電子的改變。核外電子的變化若能通過裝置，將得到與失去電子的過程分開進行，電子在導線中定向移動，進而產(chǎn)生電流。反過來思考，外界強制加入電流則可使一些普通條件下難以實現(xiàn)的反應，在電流的作用下發(fā)生得到或失去電子的反應，利用電能促使化學反應進行。前者產(chǎn)生電流的過程是原電池反應的原理，后者利用外接電源的形式促使化學發(fā)生的過程，是電解池反應原理。將化學反應與電結合就是電化學反應原理。這種結合不僅可以利用化學反應提供電能，而且可以利用電能實現(xiàn)對化學反應過程的研究。

相對初中而言，高中新增的內(nèi)容有：電化學。電化學的研究又分為兩個主要方向：一個是原電池，另外一個是電解池。

對于熱化學、電化學、反應移動等問題的研究要借助具體的反應進行闡述才容易理解。初中學習一個化學方程式僅僅是一個化學方程式，而高中階段所學的任何一個化學方程式都可以與上述所提到的知識相關聯(lián)，因此一個反應方程式背后所包含的知識廣度遠超過初中。同時對上述幾方面知識的研究，只以一兩個方程式進行闡述又不具備足夠的說服力。因此通過周期表、周期律推導出更多的反應方程式，通過更多的方程式對相同知識進行闡述，通過大量素材的積累形成知識體系就顯得十分必要。由此高中階段的元素化合物研究不僅限于常見的酸、堿、鹽、氧化物等。

相對初中而言，在具體物質(zhì)的學習上，高中新增了：關于氯、硫、氮、鈉、鋁、鐵等元素單質(zhì)及其各類化合物的研究。

初中接觸過甲烷、乙烯、乙醇、乙酸、葡萄糖、麥芽糖等少量有機物。對于這些有機物的認識，僅限于記憶一些知識要點，或者會寫燃燒反應方程式。因為有機物的種類非常龐雜，并且生活當中處處存在有機物的身影，因此對有機物性質(zhì)的研究及合成路線的研究就非常有必要。高中階段單獨將有機物作為一個整體進行研究。

相對初中而言，有機物是高中新增的知識。

無論對有機化學還是無機化學或是對反應原理的研究，都離不開定量的實驗或檢測。初中時可以通過質(zhì)量作為定量研究的標準，但一些非固態(tài)或混合狀態(tài)體系以質(zhì)量為標準對物質(zhì)進行研究，不僅不準確而且難以實現(xiàn)。因此定量研究方面，高中教材單獨引入了物質(zhì)的量的計算這樣一個讓學生感覺非常頭疼的內(nèi)容。

綜上所述，高中化學知識的廣度增加主要體現(xiàn)在：物質(zhì)結構與周期律、氧化還原反應、熱化學計算、化學反應速率影響因素及平衡的移動、新增的元素及其化合物、電化學、有機化學、物質(zhì)的量的計算。

即使表面看起來并不算是新增，在初中階段也接觸過“化學實驗”及“化學與生活”這兩部分內(nèi)容。高中階段因研究對象的廣度增加導致實質(zhì)學習內(nèi)容也有所增加。僅以化學實驗方法中一個非常小的點為例：初中的分離方法主要有蒸發(fā)、蒸餾與過濾；高中常見的分離方法不僅包括蒸發(fā)、蒸餾與過濾，還包括萃取、分液、洗氣等。

之所以說高中化學學習是需要方法的，主要就在于不僅僅在知識的廣度上有所增加，而且在知識的深度和關聯(lián)度上體現(xiàn)得更加明顯。

2.1.2 知識爆炸的深度與關聯(lián)度方面

什么是化學？化學就是一個研究物質(zhì)變化學問的學科。

幾個寫在書面上的方程式，以及一些對物質(zhì)顏色、狀態(tài)、氣味、特性、俗名等這些常識性知識的記憶并不是化學學科的特色。化學學科更是培養(yǎng)一種發(fā)現(xiàn)問題、探索問題和解決問題的能力。

化學學科所研究的知識內(nèi)容廣度十分寬泛，記憶的內(nèi)容十分龐雜。既要注意到所研究對象的廣度，更要注意到知識間的關聯(lián)度。

高中化學學科知識深度和關聯(lián)度體現(xiàn)得并不明確，而是十分隱晦，通過一些實驗圖片或者實驗探究及科學史話等內(nèi)容形式體現(xiàn)。學生在學習時不僅僅要依靠記憶，更需要提升閱讀能力、分析能力和歸納總結能力。這也就是高中化學學科與高考結合十分緊密的原因，如果再加上文字表達能力，高考這類選拔性考試對高中學生的能力考查在教學過程當中已經(jīng)體現(xiàn)到了方方面面。

人教版《高中化學1（必修）》中黑面包實驗的內(nèi)容，按照初中的講法可以歸結出：濃硫酸表現(xiàn)脫水性與強氧化性，用化學方程式表示為：

高中的知識在深度方面體現(xiàn)為對實驗的解讀：蔗糖中并不存在水分子，在濃硫酸作用下蔗糖分子中氫、氧兩種元素以2：1的比例形成水分子，該過程體現(xiàn)了濃硫酸的脫水性；觸摸燒杯內(nèi)壁甚至通過實驗現(xiàn)象觀察都可以得出該過程有明顯的放熱現(xiàn)象的結論，過程中濃硫酸與蔗糖脫去的水分子結合這一過程大量放熱體現(xiàn)了濃硫酸的吸水性；濃硫酸吸水釋放大量的熱促使碳單質(zhì)與濃硫酸發(fā)生氧化還原反應，生成二氧化碳與二氧化硫氣體這一過程體現(xiàn)了濃硫酸的強氧化性，才出現(xiàn)了膨脹的變化。

通過這樣的一個簡單實驗可以得出結論：濃硫酸與一些有機物相遇可以表現(xiàn)出脫水性、吸水性、強氧化性。

即使沒有學過有機化學，根據(jù)生活常識也可以了解乙醇具有還原性。檢驗是否酒駕就是利用了乙醇的還原性而使酸性重鉻酸鉀被還原變色的特點。

將這兩個知識點關聯(lián)在一起，可知只要乙醇與濃硫酸相遇，就不可避免會發(fā)生氧化還原反應，生成二氧化碳與二氧化硫氣體。

有機化學學習中并不會再次引入黑面包實驗，但這個結論在無機化學講解中已經(jīng)進行提示。

學習有機化合物時，這個知識點的應用可以體現(xiàn)為：實驗室利用乙醇與濃硫酸混合加熱至170℃制取的乙烯氣體中混有二氧化硫氣體；乙醇、乙酸與濃硫酸混合加熱可以制得乙酸乙酯氣體，乙酸乙酯氣體中混有二氧化硫等雜質(zhì)。

關于乙酸乙酯制備這個實驗在這里再多描述一點，之所以說成是乙酸乙酯氣體，是因為針對反應裝置而言，反應裝置需要加熱同時乙酸乙酯熔沸點較低，所以形成氣體逸出，千萬不要與乙酸乙酯常溫狀態(tài)混淆，乙酸乙酯常溫下呈現(xiàn)液態(tài)。

【例題2-1】用圖2-1所示裝置檢驗乙烯時不需要除雜的是（　）。

【答案】B

例題體現(xiàn)的就是濃硫酸與一些有機物如醇類相遇可以發(fā)生氧化還原反應生成二氧化硫氣體這一結論。同時本題也體現(xiàn)了與二氧化硫知識點的關聯(lián)。實驗的目的是制備并檢驗乙烯，同時關聯(lián)了二氧化硫的還原性會干擾乙烯的檢驗。明白了這些教材原文中已經(jīng)提到的知識點，再去解決這道題就不難了。

再回到黑面包實驗的分析當中。濃硫酸表現(xiàn)出吸水性、脫水性與強氧化性，但這些性質(zhì)稀硫酸并不具備。碳與濃硫酸可以發(fā)生氧化還原反應生成二氧化碳與二氧化硫，但并不能與稀硫酸發(fā)生反應。

同樣，銅與濃硫酸可以發(fā)生氧化還原反應，生成硫酸銅、二氧化硫與水，但銅不能與稀硫酸發(fā)生反應。銅和碳這兩個元素與濃硫酸的反應方程式是出現(xiàn)在教材原文當中的。

表面上這又是一個記憶性內(nèi)容，濃硫酸具有強氧化性，可以氧化銅單質(zhì)和碳單質(zhì)，稀硫酸不能表現(xiàn)出強氧化性，不能與兩者發(fā)生氧化還原反應。

實際上僅僅學到這樣的結論性內(nèi)容，只是學了化學反應的表象，并沒有學到真正的化學知識。將濃硫酸的強氧化性與化學反應速率關聯(lián)起來，就是一個經(jīng)典的實驗：探究如何加快鋅與硫酸反應制備氫氣的反應速率？其中一種方法就是通過適當增加硫酸的濃度以加快反應速率，但不能夠用濃硫酸代替稀硫酸。因為探究的要求是加快生成氫氣的速率，如果將稀硫酸直接改為濃硫酸，因濃硫酸具有強氧化性，與鋅反應直接生成的產(chǎn)物是二氧化硫而非氫氣。

正因為高中的化學知識，在深度和關聯(lián)度上迅速增加，因此高中化學的學習，表面上比初中化學學習難了很多，但實質(zhì)上更加注重的是學習能力的培養(yǎng)，而非簡單的記憶。這就要求在學習過程中要經(jīng)常進行知識回顧。

再次回到黑面包實驗所得到的提示：濃硫酸表現(xiàn)強氧化性，稀硫酸無強氧化性。前面已經(jīng)推論出銅與濃硫酸可以發(fā)生氧化還原反應，而稀硫酸不能與銅發(fā)生反應。

盡管銅可以與濃硫酸發(fā)生氧化還原反應，但因銅的金屬性弱，反應需要加熱條件以加快反應速率，才能觀察到實驗現(xiàn)象。無法直接觀察到實驗現(xiàn)象，高中階段可以認為反應無法發(fā)生。

深挖一下該反應方程式，方程式中銅與生成的二氧化硫比例關系為1：1，但隨著反應的進行，濃硫酸逐漸被消耗變稀，反應結束時銅與濃硫酸都會有剩余，因此無法實現(xiàn)反應的完全轉(zhuǎn)化。因此實際反應所生成的二氧化硫量會遠低于方程式理論計算所得到的二氧化硫的產(chǎn)量。

高中化學在廣度、深度和關聯(lián)度上，都是與初中化學不同的。因此高中化學與初中化學的學習方法也必然不同。初中化學學習要求的是記憶能力的訓練，也就是說學習初中化學要下功夫多記、多背、多練。而高中化學學習不僅僅需要對一部分知識進行記憶，更需要主動學習，也就是說對高中化學學習而言，更重要的是要學會分析。