本部分翻译自 Pearson IAL Chemistry Specification

单元概览

引言

• 在本单元中，学生将对化学动力学进行定量研究，并扩展对有机反应机制的研究。
• 有关熵和平衡的主题展示了化学家如何定量预测化学变化的方向和程度。
• 本单元通过展示平衡定律在酸碱反应中的应用，特别是在滴定过程中pH值变化的预测，来测试其准确性。
• 本单元的有机化学内容涵盖了羰基化合物、羧酸及其衍生物。
• 学生需要将第1和第2单元中获得的知识应用于本单元的各个方面，包括命名法、异构现象的概念、键的极性和键焓、试剂和反应条件、反应类型和机制。学生还需要使用化学式和平衡方程，并计算化学数量。

化学与实际行动

• 本单元展示了动力学和热力学原理如何帮助确定化学品制造的最佳条件。
• 熵的研究将热力学和平衡联系起来，展示了化学家如何处理有关化学品稳定性和化学变化方向的基本问题。
• 关于酸和碱理论的历史发展展示了科学思想如何因新证据和新思维而发生变化。
• 缓冲溶液的研究显示了平衡系统在生物细胞、药物、食品和自然环境中的重要性。
• 化学的两个广泛应用领域是合成和分析。在本单元中，合成以羰基化合物的反应为例（特别是与氰根离子的反应），以及制备能用作溶剂、调味剂和香料的酯。主要的分析技术是核磁共振（NMR），包括磁共振成像。

实践技能

本单元的实践教学将帮助学生发展以下技能：

• 学生将通过实际操作了解测量反应速率的方法，他们将收集数据、分析数据并解释结果。
• 然后，他们将了解到对速率方程和其他证据的了解如何使化学家能够提出描述反应机制的模型，并可以利用简单的实验工作来研究平衡系统。
• 学生可以通过一系列滴定活动，作为探索酸碱平衡的一部分，提高他们的容量分析技能。
• 尽管本单元的有机部分没有核心实验活动，但预计学生会遇到有机官能团的简单试管反应，例如使用 Benedict’s 试剂或 Tollens’ 试剂。
• 同时，学生还有机会进行合成反应，例如制备和纯化酯。

数学技能

本单元将穿插运用数学知识，帮助学生发展以下方面的技能（详情请参阅附录 6：数学技能及其例证）：

• 绘制和解释浓度 - 时间和浓度 - 反应速率图象的形状。

• 计算反应的半衰期。

• 从适当的图表中计算活化能，并对 Arrhenius 方程进行变形。

• 计算熵变。

• 构建 Bohn-Haber 循环并计算缺失值。

• 构建$K_c$和$K_p$的表达式，并用相关单位计算数值。

• 在变量发生变化时估计平衡常数的值的变化量。

• 使用对数和指数将浓度转换为缓冲溶液的$pH$。

• 绘制和解释滴定曲线。

• 用适当的图示表示手性分子。

• 计算$Rf$值，会解释红外光谱，并使用$n+1$规则进行$^1H$ $\text{NMR}$分析。