化学实验和工业流程,向来是高中化学的重难点,不仅知识点多,琐碎,而且思维也比较复杂,尤其是工业流程的部分,可能是整张试卷难度最高的部分了。
尤其是很多学的比较认真的同学, 对他们来说,其他内容认真学一学,理解起来倒也不太难,但工业流程和实验可能偏偏就是“怎么学都学不好”的那一部分内容。有不少学生告诉我,化学最烦的就是工业流程,完全不知道从哪里下手——考试的时候不知怎么做,平时也不知怎么提高(因为单纯刷题用处不大,而除了刷题之外,还能干嘛呢?)。
我和团队花了大概两周时间,把实验和工业流程的部分做了非常细致、系统的梳理。从最基础的课本实验,到最难的工业流程压轴题,全部包括在内。更重要的是,我们不仅搞定了实验等内容的知识点,还从更高的“工业流程的全模块”思维角度做了拆解和分析。
这份资料来之不易,我将深度学习策略课程中的部分思维和策略融入其中,希望让大家能够更深刻的理解实验和工业流程问题。另外,团队中化学常年满分的老学长也提供了很多他的个人化学学习经验。这份资料非常庞大,今天给大家提供部分核心内容。
工业流程的宏观模板
我们一开始就要问一个核心问题:
工业流程题的核心难点在哪里?它和其他题一样,也是高频率出现在试卷上的,但为什么反复做反复错,总是学不会呢?
即,什么原因导致了实验和工业流程题经常刷题也刷不会?
我们给出的答案是:绝大部分人,在日常的训练中只注意到了工业流程题的细节,而缺乏工业流程的宏观模板。
在缺乏宏观模板的情况下,无论你刷多少题,都会迷失在细节中,无法整体性深入理解。
什么是工业流程的宏观模板?请注意,下面一张图,是一张极为有价值的图,建议收藏,并且反复思考揣摩,并且一定要背下来,碰到工业流程题的时候就回顾一下,极有益处!!
工业流程宏观模板:
上图就是工业流程宏观模板,几乎囊括了工业流程的全部路线。
可以这么说,任何工业流程题,都逃不出这个模板!
特别难,难到极限的题,它的出题就是把这张图上的所有要点全部囊括进去。
按难度稍微降低一点的题,就是从这个完整的流程当中抽出几个步骤出来。
比如我们化学课本中的制备类实验大都只是“发生装置”+“收集装置”。
无论如何只要你把这个模板理解了,记熟了,那么所有工业流程题都难不住你了。
当然,上述完整的工业流程宏观模板还是比较复杂的,下面我们就把各个部分拆解开来给大家详细讲一下。
局部模板1:发生装置+收集装置
案例:氨气的实验室制法
案例:乙烯的实验室制法
案例:乙酸乙酯的实验室制法
局部模板2:发生装置+干燥装置+验证装置+尾气处理
案例:实验室制取氨气
局部模板3:发生装置+去杂装置+干燥装置+反应装置+尾气处理
案例:实验室制氮化镁
局部模板就不再一一列举了,需要注意的是:有些装置可能会多次出现,比如干燥装置。考试中出现的工业流程就是宏观模板的子集,把全局挖空一部分或打乱,让同学补全空白,设计装置正确连接次序,或指出装置的缺点。
化学实验的两大原则
在工业流程的宏观模板中,我们可以发现,除了发生装置和反应装置之外的其它装置都围绕安全和纯化两个点,这些装置很多时候可以省略,但有时又不能省略。而实验题一大考点——指出装置缺点,考的就是省略了不能省的装置。
在这类题目中,我们需要额外把握两个大原则:安全和纯化。很多时候你根本不需要去死记硬背各种实验装置的链接顺序,只需要顺着安全和纯化两个原则,按照逻辑去思考,就能够自动推断出实验装置的问题了。
安全原则
分为人身安全和药品安全。人身安全主要是不要把毒气放到空气里,不要让易燃易爆物靠近火源或高温,不要在封闭空间里瞬间产生大量气体(等于爆炸)。药品安全是不要把药品污染了,主要是防液体倒吸,也有拿棉花塞住挡住固体的,或者用酸或碱吸收碱性气体或酸性气体。
纯化原则
化学反应研究的是纯净物之间的反应,从发生装置开始到反应装置每一个环节全流程优化,从固体到气体,不需要的物质都要尽可能去除,不能除尽的也要尽量抑制,有些除杂流程甚至会多次出现。最有名的例子当属拉姆塞发现稀有气体实验装置。
如上图,从左往右依次是:
1. 用漏斗中的水把储气瓶中的空气压入洗气瓶
2. 洗气瓶中装有浓硫酸,除去空气中的水
3. 通过碱石灰吸收二氧化碳(对应高中实验装置:球形干燥管)
4. 通过灼热的金属铜除去氧气(硬质玻璃管 酒精喷灯)
5. 通过碱石灰,除去铜粉中可能含有的水(球形干燥管)
6. 通过灼热的金属镁,除去氮气(硬质玻璃管 酒精喷灯)
7. 通过五氧化二磷,除去水(球形干燥管)
8. 通过无水氯化钙进一步除水(U型管)
当然,高中阶段的实验没有这么严格的纯度要求,但性质是一样的。
我们只要有安全和提纯的意识,就很容易找到答题的突破口。
下面又来了一张核心图:
学习策略
有了宏观模板和实验原则,我们不仅能从容应对考题,甚至可以变被动为主动,自己改题,自己命题,学习自然会更上一个台阶。这就是学习策略中的“模式识别”,通过对长难题的拆解和定位,化繁为简,就可以各个击破,再对拆解的知识点重新组合就可以生成全新的题目,对定位好的知识点有不清楚的也可以针对性的训练,而不是眉毛胡子一把抓,可以大大提升学习效率。
最重要的部分说完了,以下就是总图的细节展开,帮助同学们查漏补缺。
常用仪器
常用装置
气体发生装置
化学试剂的保存
实验基本操作
典型实验
实验现象
上面的资料内容非常齐全(当然有些地方内容太多无法展开),从宏观模板到知识细节都有涉及,希望对大家有所帮助吧——其中最核心的应该是文章最前面给出了那个宏观模板了,建议多多揣摩。
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