IB 化学，属于 IB DP(Diploma Programme)课程体系的第四个学科组——科 学，IB 要求在科学组的六门学科中至少选择一门学习，化学是中国同学经常选 择的一个科目，可以选难度低的 SL（standard level）和难度高的 HL（higher level），18 年的全球考生数据显示，参加 5 月考试的 163，173 位考生中，15，

　　398 人选择了 SL，16，383 人选择了 HL，共占总人数的 19.5%，平均 5 个人 中会有 1 个人选化学。下面我们详细看一下具体的学习内容和评估方式。

　　一、SL 和 HL 的内容区别

　　难度低的 SL 必修有 11 章的核心内容（Core）：定量分析关系、原子结构、化学 键与结构、周期性、热力学、动力学、化学平衡、酸碱反应、氧化还原反应、有 机化学和实验测量与数据处理，这 11 章的核心内容，SL 和 HL 的推荐教学时长 都是 95 小时。

　　难度高的 HL 多考察以下的 10 章的附加高级内容（Additional higher level）： 电子的能量变化，过渡金属的特点和各类络合物，形式电荷和复杂分子形状，能 量循环、熵和反应自发性，化学速率方程和活化能，平衡常数与自由能关系，酸碱计算，原电池和电解池电势计算，各类有机反应和合成路径，各类谱图深入理 解，这些附加内容的推荐教学时长是 60 小时。

　　除了必修内容，还有四部分选修内容（Option）：材料化学、生物化学、能源、 药物化学，SL 中推荐教学时长是 15 小时，HL 中推荐教学时长是 25 小时。

　　推荐教学时长加和后，HL 比 SL 要多学习 70 小时，总量加大的同时，知识点的 难度加深，，这些都是同学们选择时要做好的准备。

　　二、评估方式

　　化学和其他科目相同，单科最高 7 分，分为外部评价 EA（External Assessment） 和内部评价 IA（Internal Assessment）。

　　1. 外部评价 EA 占总成绩 80%，包括三张试卷：

　　SL

　　试卷 1：分值占比 20%，45 分钟，30 道选择题，每题 1 分，答错不倒扣分，考 察核心内容，其中 15 道题和 HL 相同，不可以使用计算器，提供元素周期表，

　　不提供数据公式手册。

　　试卷 2：分值占比 40%，1 小时 15 分钟，有填空题、简答题和计算题，总分 50

　　分，考察核心内容，可以使用计算器，提供数据公式手册。

　　试卷 3：分值占比 20%，1 小时，分为 A、B 两部分，A 部分有数据处理题目和 实验题，B 部分是 4 组选修部分的题目，挑选一组完成即可，总分 35 分。可以 使用计算器，提供数据公式手册。

　　HL

　　试卷 1：分值占比 20%，1 小时，40 道选择题，每题 1 分，答错不倒扣分，考 察核心内容和附加高级内容，其中 15 道题和 HL 相同，不可以使用计算器，提 供元素周期表，不提供数据公式手册。

　　试卷 2：分值占比 36%，2 小时 15 分钟，有填空题、简答题和计算题，总分 95

　　分，考察核心内容和附加高级内容，可以使用计算器，提供数据公式手册。

　　试卷 3：分值占比 24%，1 小时 15 分钟，分为 A、B 两部分，A 部分有数据处

　　理题目和实验题，B 部分是 4 组选修部分的题目，挑选一组完成即可，总分 45分。可以使用计算器，提供数据公式手册。

　　2. 内部评价 IA 占总成绩 20%，需要学生进行 10 小时的科学研究，完成 6 到

　　12 页的论文，研究过程会涉及亲自动手进行实验、用数据表格进行分析、从数 据库中提取数据进行画图分析、将实验结果和数据库相结合等。

　　总分 24 分，由学校老师评分，IB 官方审核，分别从以下 5 点评价：

　　(1). 个人投入，2 分，占比 8%，要展现出个人的兴趣、独立思考能力、研究要 有创造性和主动性。

　　(2). 探索研究，6 分，占比 25%，研究中要有清晰明确的问题，能够熟练运用 IB

　　dp 中学到的概念和技能。

　　(3). 数据分析，6 分，占比 25%，研究报告中要有对数据的选择、记录、处理和 解释，得出最终的结论。

　　(4). 研究评估，6 分，占比 25%，研究报告中要描述并评价自己的结论，评估研究的优点和缺点，给出改进建议和研究的拓展方向。

　　(5). 信息表达，4 分，占比 17%，清晰地展示自己的研究重点、研究过程和研究 结果。比如正确的图表命名，单位使用，小数点位数，参考文献的引用。

　　2018 年 5 月的成绩统计如下：

　　通过成绩可以看出，选择 HL 同学的平均分高于 SL 和科学类的平均分，而且更多人集中在高分段，满分率虽然不到 10%，也在 19 门科学考试中排第六，说明选择 HL 的同学已经通过之前的学习，具备了较好的化学素养。

　　三、知识点详解

　　Ⅰ核心内容（Core）

　　1. 定量分析关系

　　1.1 物质的粒子属性和化学变化：化合物由不同类的原子组成，混合物由多种单 质或化合物组成，混合物的同质性和异质性。

　　1.2 摩尔概念：摩尔是粒子的固定数量，原子质量的衡量，经验式和分子式的区 别。

　　1.3 反应的质量和体积：反应物的不足和过量判断，实验值和理论值的差别，阿 伏伽德罗定律，理想气体的摩尔体积，摩尔体积浓度，标准溶液。

　　2. 原子结构

　　2.1 原子内部结构：原子包含带正电的原子核，原子核由质子和中子组成，带负 电的电子分布在核外，质谱仪可以分辨不同质量的同位素。

　　2.2 电子构型：电子从高能量状态回到低能量状态能产生发射光谱，氢离子的线 状发射光谱提供电子能级存在的证据，主能级决定其中电子的最大数量，主能级 可以被细分为 s、p、d、f 的次能级，次能级包含固定数量的轨道，轨道由对应 的能量状态，每个轨道可以盛放自旋方向相反的两个电子。

　　3. 周期性

　　3.1 元素周期表：元素周期表对应次能级的分区，元素在一行和一列内的周期变 化，周期数和主能级数的对应，用主能级数和价层电子数推导原子的位置，金属、 非金属、半金属在周期表上的位置。

　　3.2 周期性：原子半径、离子半径、电离能、亲合能、电负性、金属性、非金属 性随周期表的横向和纵向变化，氧化物从碱性到两性最后到酸性的变化。

　　4. 化学键与结构

　　4.1 离子键：金属失去电子变为阳离子，非金属获得电子变为阴离子，通过电子 排布判断得失电子，异种电荷的相互静电吸引形成离子键，离子化合物通常是具 有晶格结构的固体。

　　4.2 共价键：共用电子对和原子核之间的静电吸引力形成共价键，单键、双键、 叁键的结构、键长和键能，成键原子的电负性差值决定键的极性。

　　4.3 共价键结构：路易斯结构式的画法，八隅体规则的使用及例外情况，共振结 构的发生情况，用 VSEPR 理论解释分子的形状，碳和硅可以形成巨型网状共价 键结构。

　　4.4 分子间作用力：伦敦色散力、取向力、氢键的理解与相对强弱的比较。

　　4.5 金属键：离域电子和晶格分布的阳离子之间的吸引力形成金属键，金属键的 强度取决阳离子电荷和半径，合金通常包含多种金属，部分性质被提高。

　　5. 热力学

　　5.1 测量能量变化：热是能量的一种形式，温度可以衡量粒子平均动能，化学反 应中能量守恒，通过环境和体系的热量交换判断反应是吸热还是放热，焓变和标 准焓变的理解。

　　5.2 汉斯定律：反应焓变可以通过分步反应焓变求和得到。

　　5.3 键能：形成键释放能量，破坏键吸收能量，平均键焓是破坏 1 摩尔气态分子 键的能量。

　　6. 动力学 碰撞理论和反应速率：足够能量且合适方向的碰撞会产生化学反应，反应速率用 特定物质单位时间的浓度变化来衡量，浓度变化可以通过质量、体积、颜色的变 化间接测量，分子碰撞发生化学反应需要的最小能量是活化能，催化剂可以通过 减少活化能加速化学反应，自身不发生化学性质变化。

　　7. 化学平衡 封闭系统中正逆反应速率相等时达到平衡状态；平衡方程可以计算平衡常数，平 衡常数表示反应进行的程度，只受温度影响；反应商表示反应物和生成物的相对 数量；浓度、压强和温度改变时平衡会发生改变；催化剂对平衡位置和平衡常数 没有影响。

　　8. 酸碱反应

　　8.1 酸碱理论：Br?nsted-Lowry 理论中酸给出质子，碱接受质子，两性物质既 可以是酸也可以是碱，共轭酸碱对相差一个质子。

　　8.2 酸碱的性质：酸与活泼金属、金属氧化物、金属氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢 盐的反应，酸碱反应生成盐和水。

　　8.3 pH 值：pH 值的计算，对应的溶液酸碱性，水的离子积常数。

　　8.4 酸碱的强弱：酸碱强弱的区别是电离程度，相同浓度的强酸强碱的导电性大 于弱酸弱碱，越强的酸碱对应的共轭酸碱越弱。

　　8.5 酸沉降：因为溶解了二氧化碳，正常的雨呈酸性；溶解了氮、硫氧化物的酸 雨 pH 更低，氮；硫氧化物的源头和酸雨的危害。

　　9. 氧化还原反应

　　9.1 氧化反应与还原反应：氧化还原反应可以从得氧失氢、电子转移和氧化数变 化等方面理解；氧化剂被还原，还原剂被氧化；过渡金属和多数非金属都有多个 氧化数；金属活动性顺序表；Winkler 方法可以用来测量生化需氧量，反映水污 染的程度。

　　9.2 电化学电池：伏打电池把自发放热化学反应的能量转换为电能，阳极发生氧

　　化反应，是负极，阴极发生还原反应，是正极；电解池把电能转换为非自发反应 的化学能，阳极发生氧化反应，是正极，阴极发生还原反应，是负极。

　　10. 有机化学

　　10.1 有机化学基础：同系物有相同的通式，相差相同的结构单元；结构式和结 构简式两种形式；同分异构体的分子式相同但原子排列不同；官能团决定分子的 性质；饱和化合物只有单键，不饱和化合物有双键或叁键；苯是芳香族不饱和碳 氢化合物。

　　10.2 官能团基础知识点：烷烃反应活性低，可以发生自由基取代反应；烯烃比 烷烃活泼，可以发生加成反应，溴水可以用来区分烷烃和烯烃；醇可以与酸发生 亲核取代，有些可以发生氧化反应；卤代烃比烷烃活泼，可以发生亲核取代，亲 核试剂有孤对电子，可以提供给缺电子的碳；加成聚合物的单体范围很广，是塑 料工业的基础；苯不容易发生加成反应，可以发生亲电子取代反应。

　　11. 实验测量与数据处理

　　11.1 实验测量和结果的不确定度和误差：定性数据包含观测中得到的非数据类 信息；定量数据由测量得到，会有误差和不确定度，产生原因可能是实验仪器和

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　　实验人员；误差传播显示了不确定度对最终结果的影响；实验设计和实验过程会 导致系统误差，使实验结果偏向特定方向；重复实验和测量可以减少随机误差但 不能减少系统误差。

　　11.2 图象分析方法：图象分析方法可以有效显示自变量对因变量的影响；没有 特定刻度的草图可以显示定性趋势，比如正比或反比关系；定量测量中坐标轴有 准确的刻度和名称。

　　11.3 有机化合物的光谱鉴别：不饱和度可以用来确定分子式中碳环、不饱和键 的数量；质谱、核磁共振和红外光谱可以用来识别化合物的结构

　　Ⅱ附加高级内容（Additional higher level）

　　12. 原子中的电子：发射光谱中，高频率的汇聚极限对应第一电离能，第一电离 能的周期性变化解释了主能级和次能级的存在，一个元素的连续电离能可以显 示电子排布的情况。

　　13. 过渡金属

　　13.1 第一行过渡金属：过渡金属有多种氧化数，可以和配体形成络合物，可以

　　形成有颜色的化合物，有催化性和磁性；锌的离子没有不完整的 d 轨道，不被 当作过渡金属；当 s 亚层电子被移走，过渡金属的氧化数为 2。

　　13.2 有色络合物：d 亚层的轨道分为能量不同的两组；因为 d 轨道的电子吸光 能变成激发态，d 区的络合物有颜色。

　　14. 化学键与结构

　　14.1 共价键的深入理解：σ键和π键的形成方式，形式电荷的计算，八隅体规则 的例外情况，离域共价键的特点，共振结构的表示。

　　14.2 杂化：杂化轨道是由不同类型轨道混合后形成的。

　　15. 热力学

　　15.1 能量循环：涉及水合作用、原子化、亲合能、晶格能、共价键和溶液形成 过程的能量变化。

　　15.2 熵和反应自发性：熵的定义，吉布斯自由能的定义，与焓、熵、绝对温度 之间的关系。

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　　16. 动力学

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　　16.1 速率方程和反应机理：多步反应中最慢的反应决定总反应的速度；反应级

　　数可以是整数或分数，对应决速步反应的粒子数；速率方程只能由实验数据得到； 速率常数受温度影响，单位由总反应级数决定；催化剂通过引入活化能低的反应， 改变反应机理。

　　16.2 活化能：阿仑尼乌兹方程用温度和速率常数判断活化能，频率因数与合适 方向的碰撞频率有关。

　　17. 化学平衡方程：用平衡常数解释勒夏特列定律对浓度变化的描述；平衡常数 和吉布斯自由能之间的关系。

　　18. 酸碱

　　18.1 路易斯酸碱：路易斯酸接受孤对电子，路易斯键给出孤对电子；路易斯酸 碱反应生成配位化合物；亲核试剂是路易斯碱，亲电子试剂是路易斯酸。

　　18.2 酸碱计算：弱酸弱碱解离常数的理解；共轭酸碱解离常数的关系。

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　　18.3 pH 曲线：pH 曲线反应中和反应的过程 pH 变化，pH 曲线上的缓冲区域 能够抵抗一定的酸碱影响；酸碱指示剂是弱酸或弱碱，对用的共轭酸碱颜色不同。

　　19. 电化学电池：伏打电池电动势的计算，标准氢电极的组成，电解水溶液，电 势与吉布斯自由能的关系，电镀过程的理解。

　　20. 有机化学

　　20.1 有机化学反应：亲电子取代反应，亲电子加成反应，亲核取代反应，还原 反应。

　　20.2 有机合成路线：通过多步的官能团转换来制备目标化合物。

　　20.3 立体异构线性：构象异构体可以通过旋转单键转换，构型异构体只能通过 断键和成键转换；顺反异构在烯烃和环烷烃中发生；手性碳的特点。

　　21. 光谱鉴别有机化合物：用红外谱图、核磁共振谱图、质谱图来分辨化合物的 机构特征，X 射线晶体学可以用来识别晶体化合物的键长和键角。

　　Ⅲ选修内容（Option）

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　　A. 材料学：材料化学基础，耦合等离子体(ICP)光谱学，各类催化剂，液晶，高

　　分子，纳米技术，塑料的环境影响。

　　B. 生物化学：生物化学基础，蛋白质、酶、脂肪、碳水化合物、维生素，生化 与环境。

　　C. 能源：化石燃料，核裂变与核聚变，太阳能，全球气候变暖等环境问题。

　　D. 药物化学：医药产品和药物作用，阿司匹林和青霉素，麻醉剂，胃中 pH 的 调节，抗病毒药物，药物对环境的影响。

　　四、例题分析

　　Calcium carbide， CaC2， is an ionic solid. (1) Describe the nature of ionic bonding.

　　(2) Describe how the relative atomic mass of a sample of calcium could

　　be determined from its mass spectrum.

　　(3) When calcium compounds are introduced into a gas flame a red color is seen; sodium compounds give a yellow flame. Outline the source of the colors and why they are different.

　　(4) (i) Suggest two reasons why solid calcium has a greater density than solid potassium. (ii) Outline why solid calcium is a good conductor of electricity.

　　(5) Sketch a graph of the first six ionization energies of calcium.

　　(6) Calcium carbide reacts with water to form ethyne and calcium hydroxide.

　　CaC2(s) + H2O(l) → C2H2(g) + Ca(OH)2(aq)

　　Estimate the pH of the resultant solution

　　(7) (i) Describe how sigma (s) and pi (p) bonds are formed. (ii) Deduce

　　the number of s and p bonds in a molecule of ethyne.

　　本题从多个角度考察了多个章节的内容，各问题的考察点和章节如下：

　　（1）离子键的定义与特点，考察第四章化学键与结构。

　　（2）质谱仪分离同位素的原理，考察第二章原子结构。

　　（3）不同颜色的可见光对应不同能量的电子跃迁，考察第二章原子结构。

　　（4）金属键的强弱和金属导电性的理解，考察第四章化学键与结构。

　　（5）跨层的电离能变化，考察第三章周期性。

　　（6）酸碱的识别，考察第八章酸碱反应。

　　（7）共价键的理解，考察第四章化学键与结构。

　　五、与 AP/A-level 化学对比

　　经常和 IB 课程一起谈论的是 AP 和 A-level 两种国际课程，这其中 IB 和 A-level 要求学生必须在校学习对应的化学课程，取得成绩，才能获得官方认证，而 AP 化学并不需要学生在校进行课程学习，可以只参加最终考试，获得 5 分的成绩， 证明自己的化学水平来换取学分。时间上，AP 化学通常是一年的学习内容，而

　　IB 和完整的 A-level 都需要两年才能完成。因此，考试内容上 AP 化学的考察范

　　围和各部分的深度也低于 IB 的 HL 和 A-level，最明显的是有机化学部分知识 点，AP 没有过多要求，而 IB 和 A-level 都重点讲解，IB 中的有机化学是必修核 心板块中的第 10 章，而在 A-level 中化学被直接分成了物理化学、无机化学、 有机化学三大板块，分别详细讲解。IB 化学的选修部分在 AP 和 A-level 都没有 过多强调。

　　六、总结

　　通过以上的系统介绍，相信大家对 IB 化学有了充分准确的认识，IB 化学需要同 学掌握课程要求的必备知识点，并能够把知识点充分消化吸收，应用于实际的实 验研究中，具备创新思维和能力，能够发现问题，独立思考，通过合作交流，实 验探究，解决问题，学习时务必要高度重视，从一开始就调整好自己的学习节奏， 保证学习质量，这样才能满足 IB 课程的要求，同时培养自己的科学素养，提高自己的科研能力，为将来的学习和职业发展打下坚实的基础。

（责任编辑：admin）

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