2.1 知识爆炸的不仅是广度

相对于初中化学而言，高一需要学习的知识内容远超初中的总体。中考只背七十多个化学方程式，然而仅仅高一上学期元素及其化合物部分的基础方程式就已经有这么多了。更何况记住这些方程式在考试中真正能够直接得分的也不多。

初中时酸、碱、盐等知识可以分开来学，只要熟练记忆就能够轻易得分。高中阶段知识前后的关联度非常高。开学初期学习物质的量的计算已经觉得十分痛苦了，当进入元素化合物学习时还要去计算。因此，有些学生觉得化学没学好，甚至连知识断节的点都找不到。

2.1.1 知识爆炸的广度方面

初中的化学知识都是印在教材上的，是显性知识，仔细阅读教材，这些内容都能找到出处。高中的化学知识除了印在教材上的内容外，还有一些隐性知识并没有超越教材范围，但需要结合前后文进行推论。即使是在教材上明文印出的显性知识，其知识的广度也是远超初中的。

初中化学学习停留在认知层面，基本是要求简单知道、了解。初中对一些知识的定义并不是特别准确，硫酸钡这种盐属于常见的物质，被定义为不溶物。因此初中的学习只要遇到能生成硫酸钡的反应，就可以直接写出反应方程式，其产物为硫酸钡，并且要写出沉淀符号。同样一个物质，在高中学习时就要注意硫酸钡不再被定义为不溶物，而是被定义为难溶物。只一字之差，对物质的认识就会截然不同，难溶就意味着该物质可以溶解在溶液当中，只是溶解度非常小。因此涉及钡离子与硫酸根相遇，不能完全转化为硫酸钡沉淀，而是要有极少一部分以离子形式存在于溶液当中。

对硫酸钡溶解性认识的不同也造成了初中、高中学习的巨大差异。初中学习硫酸钡属于一个记忆内容，见到就写沉淀符号，非常简单，不用过多思考。高中见到硫酸钡要思考研究的方向究竟是什么？涉及高中阶段所要求的离子反应，需要知道钡离子与硫酸根离子在溶液中不能大量共存，这里面强调了一个“大量”；研究方向是平衡转化时，即如何通过条件改变来改变反应进程，就要考虑到硫酸钡的两种存在形式：沉淀中的分子形式与溶液中的离子形式，并且这两种存在形式可以在合适的条件下相互转化；研究的方向是反应过程中的能量变化时，还要考虑钡离子与硫酸根离子结合，因形成新的化学键会对外释放能量，这部分能量能够影响整体反应过程中能量的改变。

初中学习的化学物质多是化学反应中的经典物质，需要记忆的反应方程式也多是化学反应中的经典反应方程式。要求更多的是学生记忆的准确度。

高中化学学习不仅涉及化学反应方程式的书写，更涉及化学反应中的能量变化及化学反应进行的程度，并且要定量地对一些经典反应进行研究，同时对反应的过程的研究也更加细致。

前面提到的化学反应中的能量变化在高中教材中表现为氧化还原反应及热化学计算两部分内容。氧化还原反应体现的是化学反应中的电荷守恒思想，而热化学计算体现的是化学物质内部化学键与键能的认识。这就要求学生在学习的时候不仅要认识化学物质，更要从微观角度认识物质的组成，由此高中化学引入了物质结构、周期表和周期律的章节。物质结构与周期律的引入，不仅在微观上对物质进行详细阐述，而且介绍了学习元素及其化合物的方法，可以通过元素在周期表的位置类推邻近或同族、同周期元素性质的递变规律。

相对于初中化学而言，高中化学增加的内容有周期律、氧化还原反应及热化学计算。

初中研究的化学反应几乎都是能够完全进行的反应，而高中会涉及一些反应物不能完全转化为生成物的反应，这类反应被称作可逆反应。如何通过条件改变以增加反应物转化为生成物的程度，提高反应物的转化率使反应物能够更多地转化为目标产物，这是高中化学研究的另一个方向。这部分内容涉及反应产率的计算、平衡状态建立的标准及条件对平衡移动方向的影响。而这部分内容在初中是完全没有接触到的，因此在高中学习过程中属于理解或实际应用都较困难的知识。

相对初中而言，高中新增的内容有：条件对化学反应速率及化学反应移动方向的影响。

有价态改变的反应意味着原子核外电子的改变。核外电子的变化若能通过装置，将得到与失去电子的过程分开进行，电子在导线中定向移动，进而产生电流。反过来思考，外界强制加入电流则可使一些普通条件下难以实现的反应，在电流的作用下发生得到或失去电子的反应，利用电能促使化学反应进行。前者产生电流的过程是原电池反应的原理，后者利用外接电源的形式促使化学发生的过程，是电解池反应原理。将化学反应与电结合就是电化学反应原理。这种结合不仅可以利用化学反应提供电能，而且可以利用电能实现对化学反应过程的研究。

相对初中而言，高中新增的内容有：电化学。电化学的研究又分为两个主要方向：一个是原电池，另外一个是电解池。

对于热化学、电化学、反应移动等问题的研究要借助具体的反应进行阐述才容易理解。初中学习一个化学方程式仅仅是一个化学方程式，而高中阶段所学的任何一个化学方程式都可以与上述所提到的知识相关联，因此一个反应方程式背后所包含的知识广度远超过初中。同时对上述几方面知识的研究，只以一两个方程式进行阐述又不具备足够的说服力。因此通过周期表、周期律推导出更多的反应方程式，通过更多的方程式对相同知识进行阐述，通过大量素材的积累形成知识体系就显得十分必要。由此高中阶段的元素化合物研究不仅限于常见的酸、碱、盐、氧化物等。

相对初中而言，在具体物质的学习上，高中新增了：关于氯、硫、氮、钠、铝、铁等元素单质及其各类化合物的研究。

初中接触过甲烷、乙烯、乙醇、乙酸、葡萄糖、麦芽糖等少量有机物。对于这些有机物的认识，仅限于记忆一些知识要点，或者会写燃烧反应方程式。因为有机物的种类非常庞杂，并且生活当中处处存在有机物的身影，因此对有机物性质的研究及合成路线的研究就非常有必要。高中阶段单独将有机物作为一个整体进行研究。

相对初中而言，有机物是高中新增的知识。

无论对有机化学还是无机化学或是对反应原理的研究，都离不开定量的实验或检测。初中时可以通过质量作为定量研究的标准，但一些非固态或混合状态体系以质量为标准对物质进行研究，不仅不准确而且难以实现。因此定量研究方面，高中教材单独引入了物质的量的计算这样一个让学生感觉非常头疼的内容。

综上所述，高中化学知识的广度增加主要体现在：物质结构与周期律、氧化还原反应、热化学计算、化学反应速率影响因素及平衡的移动、新增的元素及其化合物、电化学、有机化学、物质的量的计算。

即使表面看起来并不算是新增，在初中阶段也接触过“化学实验”及“化学与生活”这两部分内容。高中阶段因研究对象的广度增加导致实质学习内容也有所增加。仅以化学实验方法中一个非常小的点为例：初中的分离方法主要有蒸发、蒸馏与过滤；高中常见的分离方法不仅包括蒸发、蒸馏与过滤，还包括萃取、分液、洗气等。

之所以说高中化学学习是需要方法的，主要就在于不仅仅在知识的广度上有所增加，而且在知识的深度和关联度上体现得更加明显。

2.1.2 知识爆炸的深度与关联度方面

什么是化学？化学就是一个研究物质变化学问的学科。

几个写在书面上的方程式，以及一些对物质颜色、状态、气味、特性、俗名等这些常识性知识的记忆并不是化学学科的特色。化学学科更是培养一种发现问题、探索问题和解决问题的能力。

化学学科所研究的知识内容广度十分宽泛，记忆的内容十分庞杂。既要注意到所研究对象的广度，更要注意到知识间的关联度。

高中化学学科知识深度和关联度体现得并不明确，而是十分隐晦，通过一些实验图片或者实验探究及科学史话等内容形式体现。学生在学习时不仅仅要依靠记忆，更需要提升阅读能力、分析能力和归纳总结能力。这也就是高中化学学科与高考结合十分紧密的原因，如果再加上文字表达能力，高考这类选拔性考试对高中学生的能力考查在教学过程当中已经体现到了方方面面。

人教版《高中化学1（必修）》中黑面包实验的内容，按照初中的讲法可以归结出：浓硫酸表现脱水性与强氧化性，用化学方程式表示为：

高中的知识在深度方面体现为对实验的解读：蔗糖中并不存在水分子，在浓硫酸作用下蔗糖分子中氢、氧两种元素以2：1的比例形成水分子，该过程体现了浓硫酸的脱水性；触摸烧杯内壁甚至通过实验现象观察都可以得出该过程有明显的放热现象的结论，过程中浓硫酸与蔗糖脱去的水分子结合这一过程大量放热体现了浓硫酸的吸水性；浓硫酸吸水释放大量的热促使碳单质与浓硫酸发生氧化还原反应，生成二氧化碳与二氧化硫气体这一过程体现了浓硫酸的强氧化性，才出现了膨胀的变化。

通过这样的一个简单实验可以得出结论：浓硫酸与一些有机物相遇可以表现出脱水性、吸水性、强氧化性。

即使没有学过有机化学，根据生活常识也可以了解乙醇具有还原性。检验是否酒驾就是利用了乙醇的还原性而使酸性重铬酸钾被还原变色的特点。

将这两个知识点关联在一起，可知只要乙醇与浓硫酸相遇，就不可避免会发生氧化还原反应，生成二氧化碳与二氧化硫气体。

有机化学学习中并不会再次引入黑面包实验，但这个结论在无机化学讲解中已经进行提示。

学习有机化合物时，这个知识点的应用可以体现为：实验室利用乙醇与浓硫酸混合加热至170℃制取的乙烯气体中混有二氧化硫气体；乙醇、乙酸与浓硫酸混合加热可以制得乙酸乙酯气体，乙酸乙酯气体中混有二氧化硫等杂质。

关于乙酸乙酯制备这个实验在这里再多描述一点，之所以说成是乙酸乙酯气体，是因为针对反应装置而言，反应装置需要加热同时乙酸乙酯熔沸点较低，所以形成气体逸出，千万不要与乙酸乙酯常温状态混淆，乙酸乙酯常温下呈现液态。

【例题2-1】用图2-1所示装置检验乙烯时不需要除杂的是（　）。

【答案】B

例题体现的就是浓硫酸与一些有机物如醇类相遇可以发生氧化还原反应生成二氧化硫气体这一结论。同时本题也体现了与二氧化硫知识点的关联。实验的目的是制备并检验乙烯，同时关联了二氧化硫的还原性会干扰乙烯的检验。明白了这些教材原文中已经提到的知识点，再去解决这道题就不难了。

再回到黑面包实验的分析当中。浓硫酸表现出吸水性、脱水性与强氧化性，但这些性质稀硫酸并不具备。碳与浓硫酸可以发生氧化还原反应生成二氧化碳与二氧化硫，但并不能与稀硫酸发生反应。

同样，铜与浓硫酸可以发生氧化还原反应，生成硫酸铜、二氧化硫与水，但铜不能与稀硫酸发生反应。铜和碳这两个元素与浓硫酸的反应方程式是出现在教材原文当中的。

表面上这又是一个记忆性内容，浓硫酸具有强氧化性，可以氧化铜单质和碳单质，稀硫酸不能表现出强氧化性，不能与两者发生氧化还原反应。

实际上仅仅学到这样的结论性内容，只是学了化学反应的表象，并没有学到真正的化学知识。将浓硫酸的强氧化性与化学反应速率关联起来，就是一个经典的实验：探究如何加快锌与硫酸反应制备氢气的反应速率？其中一种方法就是通过适当增加硫酸的浓度以加快反应速率，但不能够用浓硫酸代替稀硫酸。因为探究的要求是加快生成氢气的速率，如果将稀硫酸直接改为浓硫酸，因浓硫酸具有强氧化性，与锌反应直接生成的产物是二氧化硫而非氢气。

正因为高中的化学知识，在深度和关联度上迅速增加，因此高中化学的学习，表面上比初中化学学习难了很多，但实质上更加注重的是学习能力的培养，而非简单的记忆。这就要求在学习过程中要经常进行知识回顾。

再次回到黑面包实验所得到的提示：浓硫酸表现强氧化性，稀硫酸无强氧化性。前面已经推论出铜与浓硫酸可以发生氧化还原反应，而稀硫酸不能与铜发生反应。

尽管铜可以与浓硫酸发生氧化还原反应，但因铜的金属性弱，反应需要加热条件以加快反应速率，才能观察到实验现象。无法直接观察到实验现象，高中阶段可以认为反应无法发生。

深挖一下该反应方程式，方程式中铜与生成的二氧化硫比例关系为1：1，但随着反应的进行，浓硫酸逐渐被消耗变稀，反应结束时铜与浓硫酸都会有剩余，因此无法实现反应的完全转化。因此实际反应所生成的二氧化硫量会远低于方程式理论计算所得到的二氧化硫的产量。

高中化学在广度、深度和关联度上，都是与初中化学不同的。因此高中化学与初中化学的学习方法也必然不同。初中化学学习要求的是记忆能力的训练，也就是说学习初中化学要下功夫多记、多背、多练。而高中化学学习不仅仅需要对一部分知识进行记忆，更需要主动学习，也就是说对高中化学学习而言，更重要的是要学会分析。