AP(advanced placement)课程是美国在高中阶段开设的具有大学水平的课程,一般是智力较好的学生选修,但由于AP课程设计科学、合理,目前美国中学生选修AP课程已成普遍现象。2000年,美国共有1,300所中学开设过33门AP课程,参加AP考试的学生人数达到了750,000人,共有1,200,000人次。AP考试是对AP课程的水平测试,考试成绩好的学生,可以直接就读相关专业的大学二年级的课程。并且,由于AP考试起点高、要求严格,也是学生就业环节的重要参考。
AP化学课程是AP课程中的重要一门,各中学选修AP化学的学生人数较多,参加AP考试的学生人数每年都有几十万人,下文介绍一下AP化学课程的要求、考试、考题特点并对其作一简单分析。
1AP化学的课程要求
AP化学课程要求学生在掌握基本的化学知识、化学原理和实验操作的基础(全部高中化学课程)上,学习大学一年级的化学内容。它要求学生在化学方面能够清晰地进行思考,具有逻辑性表达本课程的口头和书面能力,并特别强调化学计算、化学方程式和实验室动手能力。
AP化学课程要求每周290分钟的课内学习时间,其中至少90分钟为实验操作。另外,学生每周最少用5小时进行课外学习。AP化学教师应大学本科以上毕业,有一定的教学经验和较强的实验指导能力,受过特别培训的并且最好有一定的物理化学基础。
1.1物质结构
A.原子结构和原子理论
原子理论依据
原子质量物理和化学测定
原子数目及质量数目同位素
电子能级原子光谱量子数原子轨道
周期间关系包括原子半径、电离能、电子亲和力
氧化态→
B.化学键
键能键的类型:离子键、共价键、金属键、氢键、范德华力(包括伦敦色散力)
物质状态、结构和性质的关系
键的极性电负性
分子构型:路易斯结构原子价键杂化轨道公用电子对σ键π键
VSEPR(价层电子对互斥)
分子和离子几何构型简单有机分子的同分异构现象配位化合物分子的偶极矩结构与性质的关系
C.核化学:核平衡半哀期辐射化学应用
1.2物质状态
A.气体理想气体定律:理想气体状态方程分压
分子运动论:对理想气体方程式的解释阿佛加德罗假说和摩尔概念分子动能与温度的关系
理想气体定律的修正
B.液体和固体
在分子动力学观点下的液体和气体部分系统的相图
相变临界点和三相点
固体结构:晶格能
C.溶液
溶液类型和影响溶解度的因素浓度的表示方法拉乌尔定律和依数性(不挥发溶质)渗透非理想行为
1.3化学反应
A.反应类型
酸碱反应阿雷尼乌斯、布朗斯特_劳里和路易斯理论配合物酸碱性
沉淀反应
氧化还原反应:氧化数电子在氧化还原反应中的作用电化学:电解池和原电池法拉第定律
标准电极电位能斯特公式判断氧化还原反应方向
B.化学计算
化学系统中的离子和分子类别离子方程式
方程式配平包括氧化还原反应摩尔概念下的质量体积关系
C.化学平衡
动态平衡概念勒夏特利原理平衡常数定量处理
气体反应平衡常数Kp、Kc
液体反应平衡常数酸碱常数pKpH溶度积常数及其对微溶化合物的沉淀和溶解的应用同离子效应缓冲剂水解
D.动力学
反应速度概念根据实验数据、运用不同反应速度定律确定反应顺序和速度常数温度变化对反应速度的影响活化能酶的作用速控步骤与反应机理的关系
E.动力学
状态函数
第一定律:焓变生成热反应热盖斯定律
蒸发和熔化热量热学
第二定律:熵生成自由能反应的自由能变
自由能、熵、焓之间的依赖关系平衡常数、电极电位、自由能变的关系
1.4描述性化学
对化学基本事实中的知识了解对于掌握化学也十分重要
A.化学活动性及化学反应物
B.周期表中的关系:周期族碱金属碱土金属卤素第一系列过渡元素
C.有机化学:碳氢化合物和官能团(结构、系统命名、化学性质)简单有机化合物的物理和化学性质及代表物化学键动力学依数性通过计算确定实验式和分子式
1.5实验室工作
应特别重视学生在化学反应过程中仔细观察反应物和生成物、记录数据根据数据和观察解释结果有些学校教师要求查阅学生在AP课程时的实验记录后才承认考试成绩
1.6化学计算
组成百分率根据实验数据得出实验式和分子式通过气体密度、凝固点、沸点的测定来确定摩尔
质量气体定律包括理想气体定律道尔顿定律和格番姆定律摩尔概念的化学量关系容量滴定
计算摩尔构成摩尔和摩尔溶液法拉第电解定律平衡常数及其应用包括在共同平衡中的应用
标准电极电位和应用能斯特公式热能和热化学计算动力学计算
2AP化学考试简介
AP化学考试分为两部分,第一部分(section 1)为选择题,时间90分钟,共有75个题占总分的45%。除基础知识外,包含大量的理解、综合性题目,特别强调学生应充分准备,且不要期望全答对,不应因题目的广泛而放弃考试。第二部分(section2)为书面表达题,时间为90分钟,占总分的55%,其中包括两个计算分析题,一个化学反应方程式题,三个综合运用题(一个是必作,另两个分别在两个题目中选其一),前40分钟学生可用计算器,40分钟后收回。下面是几个AP化学题目,可使大家更好的了解AP化学试题的类型和难度。
例1(section 2,第一题,必答计算题,占第二部分的20%):硫化氢气体有以下反应:2H2S(g) 2H2(g)+S2(g) 加热时按上述反应分解,现有3.40gH2S放入一个1.25升被抽空的刚性容器里,将此密闭容器加热到483K时,生成3.72×10-2mol S2(g)而达到平衡。
A.写出平衡常数表达式,Kc表示在483K时的分解反应常数。
B.计算反应在483K达平衡时H2(g)和H2S(g)的平衡浓度(以mol·L-1表示)。
C.计算在483K时分解反应的平衡常数Kc。
D.计算反应在483K达平衡时S2(g)的分压。
E.计算反应H2(g)+1/2S2(g) H2S(g)在483K时的平衡常数Kc。
例2(section 2第二题,从两个题中任选一个,占第二部分的20%):回答下述与电化学反应相关的题目:
A.在25℃与标准条件下,Zn(s)与Co2+(aq)反应产生Co(s)
a.写出氧化反应的方程式
b.写出全反应的离子方程式
c.计算在25℃全反应的标准电动势
B.25℃双氧水的分解按下述反应进行, 2H2O2(aq) 2H2O(l)+O2(g) E=0.55V
a.确定在25℃时反应的标准自由能变△G
b.确定在25℃反应时的平衡常数Kaq
c.半反应O2(g)+4H+(aq)+4e-2H2O(l)的标准电极电位为为1.23V,按上述条件确定下面半反应的标准电极电位O2(g)+2H+(aq)+2e-H2O2(aq)
C.在一个电解池中,Cu(s)由电解CuSO4(aq)产生,计算在直流电100安培通过5.00L、2.00mol·L-1CuSO4(aq)1.00小时可能产生的最大量的Cu(s)。
例3(section 2第四题,反应方程式题,必作,占第二部分的15%):写出下列各反应的生成物和反应物,假定溶液是足够的(特别指出的例外),如果是离子参加反应,只写出离子情况,省略不参加反应的部分。
A.把氧化钙粉加入蒸馏水中,
B.固体硝酸铵加热到300度,
C.液溴加入0.5mol·L-1的碘化钠溶液中震荡,
D.固体碳酸铅(Ⅱ)加入0.5mol·L-1硫酸溶液,
E.将氧化铁(Ⅲ)粉末和铝粉的混合物强热,
F.甲胺气体通入蒸馏水中,
G.二氧化碳气体通入加热的氧化钠固体中,
H.0.2mol·L-1硝酸钡溶液加入0.2mol·L-1碱性铬酸钾溶液中。
例4(section 2,第六题,必答综合题,必答综合题共两题,各占第二部分的15%,共占30%):在下述反应中,O3(g)+NO(g)O2(g)+NO2(g)
A.如下表示,计算在25℃的标准焓变△H0(写出过程)
O3(g)
NO(g)
NO2(g)
25℃时标准生成焓△H0f(kJ·mol-1)
143
90
33
B.估算在25℃时反应的标准熵变△S0并说明理由,
C.在回答A、B的基础上,指出在25℃时反应的标准自由能变△G0并说明理由,
D.利用下表数据写出速度定律表达式,并解释你是怎样得出这个结论的?
实验号
起始[O3]
(mol·L-1)
起始[NO]
(mol·L-1)
生成NO2的起始速度(mol·L-1S-1)
1
0.0010
0.0010
x
2
0.0010
0.0020
2x
3
0.0020
0.0010
2x
4
0.0020
0.0020
4x
E.假定反应分下述三步进行,试根据D中速度定律指出哪一步可能是最慢的?并加以解释。
第一步:O3+NO→NO3+O
第二步:O+O3→ 2O2
第三步:NO3+NO→2NO2
例5(section 2第7题,综合选择题,共两个,选答一个,占总分的15%):
回答硒元素如下问题(原子序数34):
A.天然硒元素有六种同位素,从原子结构方面说出这六种同位素的相同和不同之处;
B.写出其完整的电子排布式(1S22S2……等),指出在基态时未配对电子数并说明理由;
C.解释为什么硒的第一电离能小于溴(35号)但大于碲(52号);
D.硒与氟反应生成SeF4,画出其完整的电子式和结构式,指出它是极性的还是非极性的?并加以解释。
3AP化学课程和化学考试的特点
第一,AP化学课程为智力好的学生开辟了全新的领域,体现了个性化教育原则,使得这些学生能在高中阶段在学好高中课程的基础上进一步深入学习,为升入大学更好、更快地学习打下牢固的基础。
第二,AP化学课程既注重基本知识和基本理论,更注重实验技能和创新能力。AP课程在教学要求上一再强调实验室工作,强调动手能力的重要性。只有在掌握基础知识的前提条件下,才能熟练地进行一般化学实验的设计、操作和总结分析、解释、说明,才算掌握了这个学科。
第三,AP化学考试设计科学、合理。在深度上全面考虑学生的个体优势。为选拔优秀学生提供准确的参考。同时AP化学试题还把考题数目、类型公布于众,使学生有思想准备,在题目类型上,既有客观性的,也有主观性的。并且题目要求明确,旨在考察学生实际水平和分析问题、解决问题的能力。同时,还有必作题和选作题,可以使学生有效地发挥出自己的专长部分,利于学生的个性发展
