一份来自国家队的化学竞赛学习建议与推荐书

李乐天:高中就读杭州二中,第32、33届中国化学奥林匹克(初赛)一等奖;第33届中国化学奥林匹克(决赛)金牌全国第二,入选集训队、国家队;第52届国际化学奥林匹克金牌;高二保送至北京大学元培学院

关于化学竞赛学习的路径网上也有不少了;当然了,几年前的攻略未必完全适合当下的情况。应周坤老师邀请,笔者此处也尝试提出自己的一些经验之谈,供各位参考一二。

在说明具体的内容前,先对化学竞赛整体情况做一分析。虽然我不赞成抱着纯粹功利目的参加竞赛,但是我们论述的重点也还是放在如何取得更好的成绩上,毕竟这是最基本的目标。以升学的视角来看,主要发挥作用的只是初赛和决赛。每个参加化学竞赛的同学应该弄清楚自己的定位,是拿到初赛一等奖在部分高校的强基中作为加分项,还是准备在冬令营中取得成绩、希望通过化学竞赛进入清北。前一部分同学主要还是要立足于高考,同时兼顾竞赛;本文主要面向后一部分同学,当然部分建议对前一部分同学当然也是适用的。

学习竞赛的第一阶段是高考化学难度的学习。许多人学了竞赛就轻视高考,事实上即使对于竞赛生,学习高考内容也意义不小,在我看来至少有三点:其一是保障高考化学分数;其二是作为进一步学习竞赛的根基,俗话说“基础不牢,地动山摇”,自也有其道理,有些竞赛题中出现高中课本上提到的内容(Wohler制尿素、Bartlett发现Xe化合物之类),不少竞赛生也没有完全掌握;其三高考题也很能锻炼应试能力,竞赛终归也得以考试形式进行,应试能力总是绕不过去的。我们学习高中化学一定要严格要求自己,每个知识点都要熟练掌握,书上一些高考不要求的内容也是我们应当掌握的。多做一些卷子巩固自己的知识,一些常见的简答题应该做到和答案一模一样。最后也需要指出,高中化学课本以及考试中难免有不严谨甚至谬误之处,请辩证看待这类问题,学习时应当留意,最好有专门笔记辨析高中与竞赛之分歧——骂一骂是不妨的,但是分值总归是要的。

对于高中化学的学习尽可能要在进入高中的暑假里就开始,大概半学期完成。可能存在一些纰漏,可以在以后参加学校的考试时查漏补缺。接下去的阶段开始正式的化学竞赛学习。一开始的学习最好要奠定足够扎实的基础,第一优先级的内容是无机的基础理论,包括气体理论、溶液理论、原子理论、成键理论、周期律、酸碱理论等。说是无机基础理论,实际上也是整个化学中最基本的理论。教材方面选择亦诸多,包括北大的《普通化学原理》(简称普化)、中科大张祖德的无机化学(简称祖德)、北师大吴国庆的无机化学(简称蓝皮)、吉大宋天佑的无机化学(简称紫皮),其中看一本足够,但相互参考亦可。其中蓝皮稍显落伍、且谬误之处颇多,个人不推荐;普化内容上稍显单薄;个人认为祖德版最为贴近竞赛,可作为主教材。我们的要求就是对基本理论熟悉到近乎本能的程度,反复练习必不可少,上述教材的配套练习也要一起完成,其中紫皮的习题质量比较好一些。

此外,对于学有余力的同学,原子理论、成键理论、周期律等部分可以参看《结构化学基础》(简称结基)前面的部分章节。在我心目中,结基是化学竞赛中最经典、最重要的教材,其重要程度盖过最富盛名的大本。结基的概念清晰、逻辑晓畅,最适宜高屋建瓴地掌握化学原理。此处有些注意事项需要声明,一是这些教科书在编写过程中难免有些错误之处,譬如结基就有画出连5根键的氮原子的Lewis结构式;二是学会暂且搁置一些问题,优先解决主要矛盾,介绍原子理论、成键理论时不免提到薛定谔方程,我们只需要从原理上定性了解即可,不必纠结于方程本身或数学处理的具体细节。发现错误,抓住主要矛盾,在我们自学竞赛知识中一直都是重要的能力。

有了无机基础理论奠基,化学的其它内容都可以学了。一般接下去可以先继续学习无机部分的晶体和配合物。第一次学习晶体,一般来说主要掌握晶胞参数、晶体密度公式以及立体几何的计算,同时要认识到晶体的平移对称性。当然,也可以尽量系统学习晶体的内容。晶体学大致包含结晶学、堆积-填隙模型以及常见晶体类型等内容,其中结晶学也就是晶体学理论基础,需要掌握对称性。大部分无机教科书上也有晶体,但讲得不好,还是得以结基作为主要教材。首先是学习第四章的对称性,然后学习第七章的结晶学(点群、空间群、衍射等部分可跳过),第八章是金属晶体的堆积-填隙模型,第九章也要完整学习(其中有一些常见晶体类型,也有半径比规则、铝硅酸盐等小知识点)。作为补充,可以参考《结晶化学导论》,在晶体方面也是不逊于结基的教材;此外应当学习《高等无机结构化学》(简称高无结,不必被这本书的名字吓到)中的第十章,主要是一些常见晶体类型,可与结基第九章相互补充;当然高无结的第九章也可以适当参考,同样是关于结晶学,但是可能更注重空间群。最重要的结晶学部分最好向别人请教一下,或是上些网课,这一块的概念很多选手掌握不好。

配合物内容在无机化学教科书中也都有,但是同样讲得不甚清楚。最好的还是祖德,然而祖德主要是一些细枝末节以及描述性内容讲得好一些,最重要的成键理论(价键理论、晶体场、配位场)讲得不算太好,可以参考结基第六章。不过实际上结基上面的概念仍不够清晰,且主要只讲了配位场;英文教材Miessler配位场较好,但同样几乎没有价键理论与晶体场,且有语言障碍。因此自学配位化可以先弄清楚基本概念,并学习一些描述性的知识,成键理论最好在概念清晰者指导下学习(事实上我接触的大部分选手,同时也包括许多老师,都对配合物成键理论一知半解,不过这块内容在竞赛中考察并没有很深入)。

物理化学是化学理论的另一大基石。热力学部分以祖德为教材学习即可,学习这部分内容必须配套课后习题进行。普化等其余教材也可以使用,但注意普化中符号的规范存在问题。动力学部分只要理解高中教科书程度暂且也足够,如果具有一定数学水平可以去无机教材上简单学习。

当然除了理论外,具体元素知识也是重要的。作为基本的元素大略性质,最好采用紫皮。祖德元素部分会介绍一些比较偏向竞赛的、不那么常见的内容,譬如硫氮化合物,别的教材上不太有,可认真一看。其余教材也各有千秋,可以博采众长、相互印证。除上述教材外,北大有本《普通无机化学》主要讲元素,亦可以一看。元素知识不同于理论,是描述性的、事实性的,更需要做好摘抄、记忆,当然也要试图发现规律、原理分析。

上述无机部分的第一轮简单学习基本上也就足够了。

有机基础的教材就是最著名的《基础有机化学》(简称大本),事实上这是一本被高估的教材(相对其绝顶的声望而言)。由于内容过多过杂,并且采取按官能团分类的办法,同时错漏之处不少,本书并不适合入门。可以选择先看其它高校精简版的教材,大致了解各官能团反应性。这类教材可选的有浙大王彦广版、南开王积涛版等。有机化学的重点在于机理(裴老师戏称“有机理化学”),而官能团系教材机理入场过晚,反把注意力放在细枝末节,比较合理的编排实际上是根据反应类型/机理讲述。最好的一本有机教材当属Clayden的有机化学,这本书有非常多优点,唯一缺点在于语言障碍(好在有机以看图为主),实际上它也不完全按照反应类型分类,而是按照认知顺序从易到难、由浅入深。当然,也可以选择在学习上述国内教材的同时专门训练机理。比较经典的教材是《有机反应机理的书写艺术》(简称Art,有民间流传的中译本),这本书同样便于自学,习题质量也不错;当然,其中部分观点并不严格正确,不过对初学者而言问题不大。最后还有非常经典的Fukuyama机理题(即福山题),这本书不是教材胜似教材,在我心中福山题与Clayden才是最适合入门的有机教材。

总结一下,我认为具体的官能团的反应好比“剑宗”,反应机理好比“气宗”,“以气御剑”才是长久之道。因此我会建议两种学习路径:其一是直接学习Clayden;其二是学习一本国内官能团系的教材,同时学习Art。具体可以根据英文水平来定(不过大部分同学英语水平肯定是不够的),但不论采取哪种路径,Art习题与福山题都是必做的,Clayden的课后习题也可以做(裴老师在各种考试中也用过好几道)。等到这样学完一遍后可再去阅读大本,毕竟大本内容之丰富远胜其余教材。

在初赛之前各省会有自己的预赛,是作为初赛的资格考试。仅从资格考试的角度来看,预赛是随随便便就可以通过的。不过最好还是把预赛作为一个检验自己学习情况的契机。各省预赛具体情况不同,难度和题型在高考到初赛之间不等;不过一般而言都是偏简单的,所以即使是初学者也未必比高三学生弱,可以尝试在省里面取得名次。预赛成绩很多时候也暗示了初赛的大概排位了。预赛前最好是多做一些卷子,高考难度卷、初赛难度卷或是各省的预赛卷,也不必拘泥于自己省内预赛的形式。

预赛后可以开始冲刺第一次初赛。可以开始做各种机构的试卷,以及一些国际上的比赛的试卷。特别地,初赛真题卷可以在靠近初赛的时间做,然后仔细研究命题、判卷思路。下面再说一下初赛前可以看的书。

无机化学:好好复习整理前述教科书。可进一步学习元素化学,以p区为主,可以看格林伍德《元素化学》中册或《无机化学丛书》(简称无从)相关章节或高无结第三部分;但这部分内容优先级不高,做题做到时查阅一下并记住即可。

有机化学(最主要任务):看大本(如果不适应,这个可以暂且跳过),继续做Art、Clayden习题,福山题可以继续做B组(甚至擅长有机者可尝试C组)。在掌握各官能团基本性质和机理的书写后,要开始学习人名反应。常见用书有两种,一种为JieJackLi版(简称),一种是《人名反应在有机合成中的战略性应用》(简称战略或),前者有中译本。的缺陷很大,包括大量印刷错误以及乱写的机理,同时该有的反应没有,乱七八糟的反应却很多,不知什么原因更为流行。相对来说优秀许多,虽然没有中译本,但这本书几乎从来只需要看图。如果人名反应过枯燥,可以穿插以下读物(顺序表明了优先级):裴坚吕萍《有机化学思维进阶》、吕萍《中级有机化学》、裴坚《中级有机化学》。

物理化学:初赛难度的题目靠前述无机教材足够了,有志于冲省队的同学可进一步学习。主流教材为南京大学傅献彩版,这本书编的比较坏,但也没有更好的替代品。物理化学一定要多做题,有配套的《物理化学学习指导》,上面的题目还是非常不错的。

分析化学:主要教材是武汉大学《分析化学》(上册),这本教材编的挺不错,不过分析比较简单,所以优先级不高。可以大致先看一下第一章和第三章,了解分析化学的一些基本概念,其中包含了非常重要的有效数字运算规则。感兴趣的同学可以学习一下四大滴定,非常感兴趣者甚至可以学习重量分析法和吸光光度法。注意,初赛中出现了一次吸光光度法,建议同学们简单掌握Lambert-Beer定律。

结构化学:认真将结基完整研读一遍,可跳过数学处理、谱学等内容,即使是最后一章的超分子也是非常重要的。《结晶化学导论》和高无结可以视情况学习。

配位化学:除了无机教材和结基的相关部分外,英语较好的同学可尝试看Miessler无机教材的配合物部分。配位化学还有一本非常经典的教材——北大版《中级无机化学》,比较推荐认真学习,其中无机固体化学的部分内容、生物无机化学等等均可跳过。

高分子:认真学习人教版高中教材上的高分子内容。通过网络学习了解嵌段聚合物和聚乙炔等热点。这块内容在初赛中的重要性许多人意识不到。

其它:根据初赛考纲,学习胶体等冷门知识,优先级较低。注意,初赛考纲应当被视作下限,实际考试超纲是稀疏平常的。比较重要的一项能力是使用计算器,平常多研究。

初赛后部分省份会有省选,这个需要视各省实际情况针对性准备。上述就是第一年化学竞赛大致的一个路径,主要还是以打基础为目标的,有没有出成绩反倒是次要的,重要的还是第二年的情况。下面介绍的是高二一年里面可以阅读的书目,相对来说是比较进阶的。

排布大致按照优先级。

有机化学:未看过Clayden的同学可以看一遍Clayden,以看图为主;福山c组题也可以做;《经典条有机合成路线》《有机合成进阶》《有机合成-切断法》《有机化学中的硬软酸碱原理》《现代物理有机化学》;哈佛高等有机的课件可以学习一下;有机其它书还有很多,譬如March的高等有机,或者《有机合成-策略与控制》,甚至直接阅读有机近些年的文献。一些组会题也可以做,最著名的Fukuyama组会题难度过高,Sarpong组会题、Evans组会题难度好一些。适当


转载请注明:http://www.180woai.com/afhzz/7420.html


冀ICP备2021022604号-10

当前时间: