高中化学竞赛 河南省太康县第一高级中学----乔纯杰.

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1 高中化学竞赛 河南省太康县第一高级中学----乔纯杰

2 【中国高中化学奥赛选手】

3 【世界各国高中化学奥赛选手】

4 【杰出的年轻科学家】 玻尔的原子结构理论诞生于1912年， 27岁。

5 1953年4月，沃森提出DNA双螺旋结构，25岁。

6 牛顿： 1665年发明微积分，22岁。 海森堡： 建立量子矩阵力学,24岁。

7 【典型的文化模式】 美国模式 人 从权、从书、从旧。 从 中国模式 众 日本模式

8 【中国人创新的思想障碍】 1. 中国长期的小农经济, 形成了“小康即安”“小富即满”的保守思想, 这是妨碍创新的思想根源。
1. 中国长期的小农经济, 形成了“小康即安”“小富即满”的保守思想, 这是妨碍创新的思想根源。 2. 中国文化中的神本主义文化, 即唯神、唯上、唯书束缚了中国学人创造性的发扬。 3. 中国教育中的唯书教育与应试教育妨碍了学生的自由与个性的发展，也就妨碍了创新。因此要加强个性教育、素质教育与创造教育。 4. 中国学人习惯于跟踪不习惯于创新的一个重要原因是缺乏自信心，不敢质疑和批判现存的知识体系，不敢提出创新的理论和方法。

9 【高中化学竞赛命题趋势】 近年来化学竞赛试题中逐渐减少了构成题，取而代之的是一种新的主流试题——“科学猜谜题”，且权重越来越大。所谓“科学猜谜题”有别于通常意义上的猜谜游戏，其“谜面”是在试题中建构未知知识信息，猜谜人——化学竞赛选手的智力强弱表现在能否用已有的知识来理解这些信息，并对这些信息进行加工、分析、综合。 一般“科学猜谜题”是竞赛选手不知道的知识，是竞赛选手根据信息得出的“新知识”，因此很能考查竞赛选手的创造性思维的水平，即考查思维的严密性、精确性、深刻性和全面性，同时也能做到试题的公正性，有利于选拔人才。

10 【高中化学竞赛应试对策】 1、准确定位自己，掌握大纲要求的基本知识
化学竞赛是分层次的。每年9月举行全国化学竞赛初赛是中国化学会命题的。试题内容的知识水平（指用于理解试题给出的信息，加工这些信息所需要的基础知识，决不是指试题题面的内容）不会超过中国化学会下发的竞赛大纲初赛的水平。您如果只想参加初赛，不准备在初赛获胜后继续参加省里进行的参加冬令营的选拔赛，你只要在业余时间掌握初赛大纲的内容就可以了。如果充分研究大纲，有良好的洞察力和判断力，再拿些过去几年的初赛试卷研究研究，再加上适当的练习，你必定能够在初赛里取得好成绩。 如果你的目标定为冲击冬令营，你就应该把中国化学会下发的初赛大纲和决赛大纲都研究透了，而且很好地把握以往决赛试题。还应该早日进行实验训练。

11 正确的做法是：按部就班。根据自己的能力和水平来恰当安排时间。例如，冬令营若能优胜，到国家队选手选拔赛，还有2个月，你可以集中精力准备参加第三论搏杀，此前的理论学习过分超前，如果处理不当，恐怕会影响其他学科的学习，会得不偿失的。但化学实验一定要尽早系统地训练。这就要你的学校和老师的支持。 化学竞赛不要搞题海战术。看竞赛书上的以往的试题或者一些人编制的试题，一定要判断一下，这种试题会不会在今后的竞赛中出现，如果会出现，将在哪一级竞赛里出现。否则你就堕入云雾，觉得竞赛的试题的知识内容太深，自己够不上！其实，这是被误导了。请分清各级竞赛的水平！请以竞赛大纲来判断竞赛的试题的水平是否适合你即将参加的竞赛！

12 2、平时多看一些科学普及读物、画报、化学史料、科学家传记书刊，多接触一些生活、生产上的实际知识，了解化学发展的前沿领域的情况。
例如，人类社会经历了相当长的“青铜时代”，证明铜是“常见元素”。 又如铬，中学化学实验室里就有许多含铬的试剂，课本里说到强氧化剂时常提到重铬酸钾，有机化学、分析化学里也经常用，说明它是常见的），不但要知道它的结构、性质，还应知道它的用途。 化学本身就是一门紧密联系实践的学科，它有理论性的一面，更重要的是这些理论都是建立在众多化学事实的基础上，又要去指导进一步的实践。所以化学联系生产、生活实际已成为国际化学教育发展趋势上的一个显著特点。

13 3、适时、适度地进行解题训练，注意思想方法和能力的培养。
在奥赛试题中，常常从实际应用中提出一些问题，需要用深一层的原理去解释我们还没有直接感受到的事实；或者反过来，从别人的直接经验或实验数据中去总结新的规律等等，这当中都有一个能力要求问题。 第一，解题时运用了那些基本概念和理论，通过怎样的思想方法，才把这题解出来的？开始遇到了什么障碍，这些障碍的性质怎样？以及为什么会产生的？ 第二，所得结果是否合理，结论说明什么意义？对于结果是否符合提议，还要设法核对，旁敲侧击，考验答案正确性。 第三，如果变换题中已知的和未知的条件，将如何解答？怎样充分捕捉题给的每一条信息，…… 总之，就是要在解完一题之后，再把题目研究一番，把问题的实质看透看穿。

14 4、注意非智力因素的培养。 激烈的竞争要求参赛者要有机敏的才智、坚韧的耐力和自强不息的进取精神。 （1）情感、兴趣 学习上要有强烈的求知欲和学习动机，在兴趣中就容易激发出新意。瓦特对“蒸汽”现象产生浓厚的兴趣，爱迪生迷上 “电”现象，爱因斯坦对“相对论”的研究如痴如醉，因而在科学上都有重大发现。只有把自己一时的兴趣逐步转化为持久的、稳定的志趣，才能有经久不衰的求知动力，不断生出智慧的萌芽。 （2）意志、毅力 要有自己的远大理想，每个阶段都要制定具体的学习目标，目标的完成需要有坚强的意志。学习目标的完成，最基本的要求是打好基础，有了扎扎实实的基础知识，才会具备知识创新基础。正如古人曰：“书山有路勤为径，学海无涯苦作舟”。也正如今人曰：“书山有路巧为径，学海无涯乐作舟”。

15 （3）气质、情操 优良品格不是先天的，而是后天进行系列、规范的心理素质培养的结果。要随时调节自己的心情，在任何时候都要保持自己有一个稳定情绪。稳定出思路。 要做到：“宠辱不惊，看窗外花开花落；去留无意，任天空云卷云舒”。尽量使自己： 净――心如明台，一尘不染。 静――心如止水，波澜不惊。 在学习生活中，力求不以物喜，不以己悲，排除一切干扰，全身心的投入到学习之中，智慧与灵感随时都会出现。 讲究生活的规律性、科学性。不搞疲劳战术，某种意义上讲，休息比多看几页书、多做几道题还要重要。始终保持旺盛的精力，创意在脑中萌发的几率就高。 自信，是人生最珍贵，最难得到而又是容易失去的东西，我可以一无所有，只要我的自信尚存，终有一天我会无所不有。

16 【高中化学竞赛试题的特点】 一：反映事物本质
【例题】：2004年7月德俄两国化学家共同宣布，在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮，这种高聚氮的N－N键的键能为160kJ/mol（N2的键能为942kJ/mol），晶体结构如图所示。在这种晶体中，每个氮原子的配位数为 ；按键型分类时，属于 晶体。这种固体的可能潜在应用是 ，这是因为： 。 【答案】：3；原子；高能燃料 ；高聚氮转化为氮气放出大量的热。

17 二：联系实际 【例题】：据报道，在全国各地发生了多起混合洁污剂发生氯气中毒的事件。根据你的化学知识作出如下判断（这一判断的正确性有待证明）：
　　当事人使用的液态洁污剂之一必定含氯，最可能的存在形式是 和 　　　。 当另一种具有 性的液态洁污剂与之混合，可能发生如下反应而产生氯气： 【答案】Cl-; ClO-; 酸。

18 三：重视基础知识的生长 【例题1】：高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构。晶体中氧的化合价可看作部分为0价，部分为-2价。下图为超氧化钾晶体的一个晶胞。则下列说法正确的是( ) A.晶体中与每个K+距离最近的K+有12个 B.晶体中每个K+周围有8个O2-，每个O2-周围有8个K+ C.超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞含有14个K+和13个O2- D.晶体中，0价氧原子与-2价氧原子的数目比可看作为3:1 【答案】A、D

19 （2） NaOH + Na2S2O4 + HCHO = Na2SO3 + (NaSCO3H3) （3） 羟甲基亚磺酸钠
【例题2】：化合物A俗称“吊白块”，年产量上万吨，主要用于染色工艺，具还原性和漂白性, 对热不稳定，有毒。一些不法商人将A添加到米、面、腐竹、食糖等食品中增白，导致多起严重食物中毒事件。已知：固体A·2H2O的摩尔质量为154g/molA的晶体结构及其水溶液的电导证实A是钠盐，每摩尔A含1摩尔钠离子。 A在水中的溶解度极大，20oC饱和溶液A的质量分数达45％。A的制备方法之一是在NaOH溶液中令甲醛与Na2S2O4（连二亚硫酸钠）反应（摩尔比1：1），反应产物为A和亚硫酸钠。A在化学上属于亚磺酸衍生物，亚磺酸的通式为RSO2H，R为有机基团。 （1） 画出A的阴离子的结构式。 （2） 写出上述制备A的“分子方程式”。 （3） 给出A的化学名称。 【解析】： （1） =31 R=CH3O （2） NaOH + Na2S2O4 + HCHO = Na2SO3 + (NaSCO3H3) （3） 羟甲基亚磺酸钠

20 【例题3】下图摘自一篇新近发表的钒生物化学的论文：
（1）．钒化合物的每一次循环使无机物发生的净反应化学方程式是： 。 （2）．在上面的无机反应中，被氧化的元素是 。 （3）．次氯酸的生成被认为是自然界的海藻制造C—Cl键的原料，请举一有机反应说明： 。 （4）．试分析图中钒的氧化态有没有发生变化： 。 【解析】： （1）H2O2＋Cl-＋H+＝H2O＋HOCl （2）氯 氧 （3）H2C＝CH2＋HOCl＝HOH2C—CH2Cl（其他也可） （4）没有变化。 理由：Ⅰ过氧化氢把过氧团转移到钒原子上形成钒与过氧团配合的配合物并没有改变钒的氧化态，所以从三角双锥到四方锥体钒的氧化态并没有发生变化； Ⅱ其后添加的水和氢离子都不是氧化剂或还原剂，因此，过氧团变成次氯酸的反应也没有涉及钒的氧化态的变化，结论：在整个循环过程中钒的氧化态不变。

21 【例题4】下面四张图是用计算机制作的在密闭容器里，在不同条件下进行的异构化反应 X⇌Y 的进程图解。图中的方块是X，圆圈是Y。
A B C D （1） 图中的纵坐标表示 ； 横坐标表示 。（物理量） （2） 平衡常数K最小的图是 。 （3） 平衡常数K最大的图是 。 （4） 平衡常数K=1的图是 。 【解析】： （1）A和B的物质的量的百分数；时间，分 。 （2） A （3） B （4） C

22 【例题5】最近有人用一种称为“超酸”的化合物H(CB11H6Cl6) 和C60反应，使C60获得一个质子，得到一种新型离于化合物[HC60]＋[CB11H6CL6]－。回答如下问题：
（1） 以上反应看起来很陌生，但反应类型上却可以跟中学化学课本中的一个化学反应相比拟，后者是： 。 （2） 上述阴离子[CB11H6Cl6]－的结构可跟硼二十面体相比拟，也是一个闭合的纳米笼，且[CB11H6Cl6]－离子有如下结构特征：它有一根轴穿过笼心，依据这根轴旋转360°/5的度数，不能察觉是否旋转过。请在图上添加原子（用元素符号表示）和短线（表示化学键）画出上述阴离子。 【解析】： （1） NH3+HCl = NH4Cl （2） 注：硼上氢氯互换如参考图形仍按正确论，但上下的C、B分别连接H和Cl，不允许互换。

23 四：信息量大、思考量大 【例题1】：据报道，在－55℃令XeF4（A）和C6F5BF2（B）化合，得一离子化合物（C），测得Xe的质量分数为31％，阴离子为四氟硼酸根离子，阳离子结构中有B的苯环。C是首例有机氙（IV）化合物，－20℃以下稳定。C为强氟化剂和强氧化剂，如与碘反应得到五氟化碘，放出氙，同时得到B。 （ 1） 写出 C的化学式，正负离子应分开写。 （ 2） 根据什么结构特征把 C归为有机氙配合物？ （ 3） 写出 C的合成反应方程式。 （ 4） 写出 C和碘的反应。 （ 5） 画出五氟化碘分子的立体结构。 【解析】： （ 1 ） C6F5XeF2+BF4– （ 2 ） 分子中有C—Xe键 （ 3 ） XeF4 + C6F5BF2 = C6F5XeF2+BF4– （ 4 ） 5C6F5XeF2＋BF4－＋2I2＝4IF5＋5Xe＋ 5C6F5BF2 （ 5 ） 注：应用VSEPR模型。

24 【例题2】：镅（Am）是一种用途广泛的錒系元素。241Am的放射性强度是镭的3倍，在我国各地商场里常常可见到241Am骨密度测定仪，检测人体是否缺钙；用241Am制作的烟雾监测元件已广泛用于我国各地建筑物的火警报警器。镅在酸性水溶液里的氧化态和标准电极电势（E/V）如下，图中2.62是Am4+/Am3+的标准电极电势，-2.07是Am3+/Am的标准电极电势，等等。一般而言，发生自发的氧化还原反应的条件是氧化剂的标准电极电势大于还原剂的标准电极电势。 【解析】： 要点1：E(Amn＋/Am)＜0, 因此Am可与稀盐酸反应放出氢气转化为Amn＋，n＝2,3,4；但E(Am3＋/Am2＋)＜0，Am2＋一旦生成可继续与H＋反应转化为Am3＋。（或：E(Am3＋/Am)＜0，n＝3） 要点2：E(Am4＋/Am3＋)＞E(AmO2＋/Am4＋), 因此一旦生成的Am4＋会自发歧化为AmO2＋和Am3＋。 要点3：AmO2＋是强氧化剂，一旦生成足以将水氧化为O2, 或将Cl－氧化为Cl2，转化为Am3＋, 也不能稳定存在。相反，AmO2＋是弱还原剂，在此条件下不能被氧化为AmO22＋。 要点4：Am3＋不会发生歧化（原理同上），可稳定存在。 结论：镅溶于稀盐酸得到的稳定形态为Am3＋。 判断金属镅溶于稀盐酸溶液以什么形态存在。附：E(H+/H2) = 0 V; E(Cl2/Cl-) = 1.36 V；E(O2/H2O) = 1.23 V。

25 五：重视结构，培养空间想像能力 【例题1】(1) 如果已经发现167号元素A，若已知的原子结构规律不变，167号元素应是第 周期、第 族元素；可能的最高氧化态为 ；氢化物的化学式为 。 (2) 某一放射性物质衰变20％需15天，该物质的半衰期是 。 (3) 1，2-环氧丙烷分子有 种化学环境不同的氢原子。如果用氯取代分子中的氢原子，生成的一氯代物可有 种。 (4) 与碳化合物相比，硅化合物的数量要少得多。碳易于形成双键，硅则不易形成双键。但据美国科学杂志2000年报道，已合成了分子中既有Si－Si单键，又有Si=Si双键的化合物X。X的分子式为Si5H6，红外光谱和核磁共振表明X分子中氢原子的化学环境有2种，则X的结构式是： 。 【解析】： (1) ⅦA HA (2) 47天 (3) (4)

26 【例题2】： 下图是化学家合成的能实现热电效应的一种晶体的晶胞模型。图中的大（红）原子是稀土原子，如镧；小（蓝）原子是周期系第五主族元素，如锑；中等大小的（绿）原子是周期系VIII 族元素，如铁。按如上结构图写出这种热电晶体的化学式。给出计算过程。提示：晶胞的6个面的原子数相同。设晶体中锑的氧化态为－1，镧的氧化态为+3，问：铁的平均氧化态多大？ 【解析】：化学式 LaFe4Sb12（写La2Fe8Sb24 扣1分）； 铁的氧化态 +9/4 = 。

27 【例题3】：假设某氯化钠颗粒形状为立方体，边长为氯化钠晶胞边长的10倍，试估算表面原子占总原子数的百分比。
【解析】： 当n = 10时， N（表面）% =( )/9261 = n=1 原子总数=33 非平面原子数=13 n=2 原子总数=53 非平面原子数=33

28 六：考查创新思维方法 【例题1】：最近报道在－100℃的低温下合成了化合物X，元素分析得出其分子式为C5H4，红外光谱和核磁共振表明其分子中的氢原子的化学环境没有区别，而碳的化学环境却有2种，而且，分子中既有C－C单键，又有C＝C双键。温度升高将迅速分解。X的结构式是： 【解析】：分子具有高度的对称性，且具有环状结构。

29 【例题2】在真空中将CuO和硫粉混合加热可生成S2O和固体A，1mol CuO反应电子转移数为1mol。
（1）写出上述反应的化学方程式： （2）若将S2Cl2与CuO加热，在100～400℃时，也能生成S2O，试写出该反应的化学方程式： （3）S2O在NaOH溶液中发生两种歧化反应，生成S2－、S2O42－、SO32－，请写出这两种歧化反应的离子方程式: （4）S2O也能在水中发生歧化反应，生成两种酸，（酸性都不强）试写出上述反应的化学方程式： 【解析】： （1）2CuO＋2S=S2O＋Cu2O （2）S2Cl2＋CuO = S2O＋CuCl2 （3）5S2O＋14OH－=4S2－＋3S2O42－＋7H2O， 2 S2O＋8OH－=2S2－＋2SO32－＋4H2O （4）5S2O＋7H2O =4H2S＋3H2S2O4

30 七：重视解决实际问题 【例题1】：某实验测出人类呼吸中各种气体分压/Pa如下表所示： 1．请将各种气体的分子式填入上表。
2．指出表中第一种和第二种呼出气体的分压小于吸入气体分压的主要原因。 气体 吸入气体 呼出气体 79274 75848 21328 15468 40 3732 667 6265 【答案】：N2 ; O2 ; CO2 ; H2O 。

31 【例题2】二战期间日本是在战场上唯一大量使用毒气弹的国家，战争结束日军撤退时，在我国秘密地遗弃了大量未使用过的毒气弹，芥子气是其中一种。芥子气的分子式为(ClCH2CH2)2S。人接触低浓度芥子气并不会立即感受痛苦，然而，嗅觉不能感受的极低浓度芥子气已能对人造成伤害，而且，伤害是慢慢发展的。 （1）用系统命名法命名芥子气。 （2）芥子气可用两种方法制备。其一是ClCH2CH2OH与Na2S反应，反应产物之一接着与氯化氢反应；其二是CH2＝CH2与S2Cl2反应，反应物的摩尔比为2︰1。写出化学方程式。 （3）用碱液可以解毒。写出反应式。 【解析】： （1）2－氯乙硫醚（或2－氯乙烷硫化物） （2）2ClCH2CH2OH＋Na2S＝(HOCH2CH2)2S＋2NaCl (HOCH2CH2)2S＋2HCl＝(ClCH2CH2)2S＋2H2O 2CH2＝CH2＋S2Cl2＝(ClCH2CH2)2S＋S （3）(ClCH2CH2)2S＋2OH－＝(HOCH2CH2)2S＋2Cl－

32 青春有限、智慧无穷！