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五大學科競賽指導

化學奧林匹克比賽

全國高中學生化學競賽基本要求 
2008年4月
 說  明
1.  本基本要求旨在明確全國高中學生化學競賽初賽及決賽試題的知識水平,作為試題命題的依據。本基本要求不包括國家代表隊選手選拔賽的要求。 
2.  現行中學化學教學大綱、普通高中化學課程標準及高考說明規定的內容均屬初賽要求。高中數學、物理、生物、地理與環境科學等學科的基本內容(包括與化學相關的我國基本國情、宇宙、地球的基本知識等)也是化學競賽的內容。初賽基本要求對某些化學原理的定量關系、物質結構、立體化學和有機化學作適當補充,一般說來,補充的內容是中學化學內容的自然生長點。 
3.  決賽基本要求是在初賽基本要求的基礎上作適當補充和提高。 
4.  全國高中學生化學競賽是學生在教師指導下的研究性學習,是一種課外活動。針對競賽的課外活動的總時數是制定競賽基本要求的重要制約因素。本基本要求估計初賽基本要求需40單元(每單元3小時)的課外活動(注:40單元是按高一、高二兩年約40周,每周一單元計算的);決賽基本要求需追加30單元課外活動(其中實驗至少10單元)(注:30單元是按10、11和12月共三個月約14周,每周2~3個單元計算的)。 
5.  最近三年同一級別競賽試題涉及符合本基本要求的知識自動成為下屆競賽的要求。 
6.  本基本要求若有必要做出調整,在競賽前4個月發出通知。新基本要求啟用后,原基本要求自動失效。
 
初賽基本要求
 1. 有效數字  在化學計算和化學實驗中正確使用有效數字。定量儀器(天平、量筒、移液管、滴定管、容量瓶等等)測量數據的有效數字。數字運算的約化規則和運算結果的有效數字。實驗方法對有效數字的制約。 
2. 氣體  理想氣體標準狀況(態)。理想氣體狀態方程。氣體常量R。體系標準壓力。分壓定律。氣體相對分子質量測定原理。氣體溶解度(亨利定律)。 
3. 溶液  溶液濃度。溶解度。濃度與溶解度的單位與換算。溶液配制(儀器的選擇)。重結晶的方法及溶質/溶劑相對量的估算。過濾與洗滌(洗滌液選擇、洗滌方式選擇)。重結晶和洗滌溶劑(包括混合溶劑)的選擇。膠體。分散相和連續相。膠體的形成和破壞。膠體的分類。膠體的基本結構。 
4. 容量分析  被測物、基準物質、標準溶液、指示劑、滴定反應等基本概念。酸堿滴定曲線(酸堿強度、濃度、溶劑極性對滴定突躍影響的定性關系)。酸堿滴定指示劑的選擇。以高錳酸鉀、重鉻酸鉀、硫代硫酸鈉、EDTA為標準溶液的基本滴定反應。分析結果的計算。分析結果的準確度和精密度。
5. 原子結構  核外電子運動狀態: 用s、p、d等來表示基態構型(包括中性原子、正離子和負離子)核外電子排布。電離能、電子親合能、電負性。 
6.  元素周期律與元素周期系  周期。1—18族。主族與副族。過渡元素。主、副族同族元素從上到下性質變化一般規律;同周期元素從左到右性質變化一般規律。原子半徑和離子半徑。s、p、d、ds區元素的基本化學性質和原子的電子構型。元素在周期表中的位置與核外電子結構(電子層數、價電子層與價電子數)的關系。最高氧化態與族序數的關系。對角線規則。金屬與非金屬在周期表中的位置。半金屬(類金屬)。主、副族的重要而常見元素的名稱、符號及在周期表中的位置、常見氧化態及主要形態。鉑系元素的概念。 
7.  分子結構  路易斯結構式。價層電子對互斥模型。雜化軌道理論對簡單分子(包括離子)幾何構型的解釋。共價鍵。鍵長、鍵角、鍵能。σ 鍵和π 鍵。離域π 鍵。共軛(離域)體系的一般性質。等電子體的一般概念。鍵的極性和分子的極性。相似相溶規律。對稱性基礎(限旋轉和旋轉軸、反映和鏡面、反演和對稱中心)。 
8. 配合物  路易斯酸堿。配位鍵。重要而常見的配合物的中心離子(原子)和重要而常見的配體(水、羥離子、鹵離子、擬鹵離子、氨分子、酸根離子、不飽和烴等)。螯合物及螯合效應。重要而常見的配合反應。配合反應與酸堿反應、沉淀反應、氧化還原反應的關系(定性說明)。配合物幾何構型和異構現象基本概念和基本事實。配合物的雜化軌道理論。用雜化軌道理論說明配合物的磁性和穩定性。用八面體配合物的晶體場理論說明Ti(H2O)63+的顏色。軟硬酸堿的基本概念和重要的軟酸軟堿和硬酸硬堿。 
9. 分子間作用力  范德華力、氫鍵以及其他分子間作用力的能量及與物質性質的關系。 
10. 晶體結構  分子晶體、原子晶體、離子晶體和金屬晶體。晶胞(定義、晶胞參數和原子坐標及以晶胞為基礎的計算)。點陣(晶格)能。配位數。晶體的堆積與填隙模型。常見的晶體結構類型:NaCl、CsCl、閃鋅礦(ZnS)、螢石(CaF2)、金剛石、石墨、硒、冰、干冰、金紅石、二氧化硅、鈣鈦礦、鉀、鎂、銅等。 
11. 化學平衡  平衡常數與轉化率。弱酸、弱堿的電離常數。溶度積。利用平衡常數的計算。熵(混亂度)的初步概念及與自發反應方向的關系。 
12. 離子方程式的正確書寫。 
13. 電化學  氧化態。氧化還原的基本概念和反應的書寫與配平。原電池。電極符號、電極反應、原電池符號、原電池反應。標準電極電勢。用標準電極電勢判斷反應的方向及氧化劑與還原劑的強弱。電解池的電極符號與電極反應。電解與電鍍。電化學腐蝕。常見化學電源。pH、絡合劑、沉淀劑對氧化還原反應影響的說明。 
14. 元素化學  鹵素、氧、硫、氮、磷、碳、硅、錫、鉛、硼、鋁。堿金屬、堿土金屬、稀有氣體。鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、銀、金、鋅、汞、鉬、鎢。過渡元素氧化態。氧化物和氫氧化物的酸堿性和兩性。常見難溶物。氫化物的基本分類和主要性質。常見無機酸堿的基本性質。水溶液中的常見離子的顏色、化學性質、定性檢出(不包括特殊試劑)和一般分離方法。制備單質的一般方法。 
15. 有機化學  有機化合物基本類型——烷、烯、炔、環烴、芳香烴、鹵代烴、醇、酚、醚、醛、酮、酸、酯、胺、酰胺、硝基化合物以及磺酸的命名、基本性質及相互轉化。異構現象。加成反應。馬可尼科夫規則。取代反應。芳環取代反應及定位規則。芳香烴側鏈的取代反應和氧化反應。碳鏈增長與縮短的基本反應。分子的手性及不對稱碳原子的R、S構型判斷。糖、脂肪、蛋白質的基本概念、通式和典型物質、基本性質、結構特征及結構表達式。 
16. 天然高分子與合成高分子化學的初步知識(單體、主要合成反應、主要類別、基本性質、主要應用)。 
 
決賽基本要求 
本基本要求在初賽要求基礎上增加下列內容,數學工具不涉及微積分。 
1. 原子結構  四個量子數的物理意義及取值。氫原子和類氫離子的原子軌道能量的計算。s、p、d原子軌道輪廓圖及應用。 
2. 分子結構  分子軌道基本概念。定域鍵鍵級。分子軌道理論對氧分子、氮分子、一氧化碳分子、一氧化氮分子的結構和性質的理解及應用。一維箱中粒子模型對共軛體系電子吸收光譜的解釋。超分子的基本概念。 
3. 晶體結構  點陣的基本概念。晶系。根據宏觀對稱元素確定晶系。晶系與晶胞形狀的關系。十四種空間點陣類型。點陣的帶心(體心、面心、底心)結構的判別。正當晶胞。布拉格方程。 
4.  化學熱力學基礎  熱力學能(內能)、焓、熱容、自由能和熵。生成焓、生成自由能、標準熵及有關計算。反應的自由能變化與反應的方向性。吉布斯-亥姆霍茲方程及其應用。范特霍夫等溫方程及其應用。標準自由能與標準平衡常數。平衡常數與溫度的關系。熱化學循環。相、相律和單組分相圖。克拉貝龍方程及其應用。 
5. 稀溶液的通性(不要求化學勢)。 
6. 化學動力學基礎  反應速率基本概念。速率方程。反應級數。用實驗數據推求反應級數。一級反應積分式及有關計算(速率常數、半衰期、碳-14法斷代等)。阿累尼烏斯方程及計算(活化能的概念與計算;速率常數的計算;溫度對速率常數影響的計算等)。反應進程圖。活化能與反應熱的關系。反應機理一般概念及推求速率方程(速控步驟、平衡假設和穩態假設)。離子反應機理和自由基反應機理基本概念及典型實例。催化劑及對反應的影響(反應進程圖)。多相反應的反應分子數和轉化數。 
7. 酸堿質子理論  緩沖溶液的基本概念。典型緩沖體系的配制和pH值計算。利用酸堿平衡常數的計算。溶度積原理及有關計算。 
8.  Nernst方程及有關計算  原電池電動勢的計算。pH對原電池的電動勢、電極電勢、氧化還原反應方向的影響。沉淀劑、絡合劑對氧化還原反應方向的影響。用自由能計算電極電勢和平衡常數或反之。 
9.  配合物的晶體場理論  化學光譜序列。配合物的磁性。分裂能、電子成對能、穩定化能。利用配合物平衡常數的計算。絡合滴定。軟硬酸堿。配位場理論對八面體配合物的  解釋。 
10. 元素化學描述性知識達到國際競賽大綱二級水平。 
11. 自然界氮、氧、碳的循環。環境污染及治理、生態平衡、綠色化學的一般概念。 
12. 有機化學描述性知識達到國際競賽大綱二級水平(不要求不對稱合成,不要求外消旋體拆分)。 
13. 氨基酸、多肽與蛋白質的基本概念。DNA與RNA。 
14. 糖的基本概念。葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖。糖苷。纖維素與淀粉。 
15. 有機立體化學基本概念。構型與構象。順反異構(trans-、cis-和Z-、E-構型)。對映異構與非對映異構。endo-和exo-。D,L構型。 
16. 利用有機物的基本反應對簡單化合物的鑒定和結構推斷。 
17. 制備與合成的基本操作  用電子天平稱量。配制溶液、加熱、冷卻、沉淀、結晶、重結晶、過濾(含抽濾)、洗滌、濃縮蒸發、常壓蒸餾與回流、傾析、分液、攪拌、干燥。通過中間過程檢測(如pH、溫度、顏色等)對實驗條件進行控制。產率和轉化率的計算。實驗室安全與事故緊急處置的知識與操作。廢棄物處置。儀器洗滌和干燥。實驗工作臺面的安排和整理。原始數據的記錄與處理。 
18. 常見容量分析的基本操作、基本反應及分析結果的計算。容量分析的誤差分析。 
19.分光光度法。比色分析。



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