高中化学奥林匹克竞赛全国初赛考试大纲(2011版)
全国高中学生化学竞赛基本要求
现行中学化学教学要求以及考试说明规定的内容均属初赛要求。初赛基本要求对某些化学原理的定量关系、物质结构、立体化学和有机化学上作适当补充,一般说来,补充的内容是中学化学内容的自然生长点。初赛要求的描述化学知识以达到国际化学竞赛大纲一级水平为准,该大纲的二、三级知识均不要求记忆。
初赛基本要求
1. 有效数字的概念。在化学计算和化学实验中正确使用有效数字。定量仪器(天平、量筒、移液管、滴定管、容量瓶等)的精度与测量数据有效数字。运算结果的有效数字。
2. 理想气体标准状态。理想气体状态方程。气体密度。气体相对分子质量测定。气体溶解度。 3. 溶液浓度与固体溶解度及其计算。溶液配制(浓度的不同精确度要求对仪器的选择)。重结晶估量。过滤与洗涤操作、洗涤液选择、洗涤方式选择。溶剂(包括混合溶剂)与溶质的相似相溶规律。
4. 容量分析的基本概念——被测物、基准物质、标准溶液、指示剂、滴定反应等。分析结果的准确度和精密度。滴定曲线与突跃(酸碱强度、浓度、溶剂极性对滴定突跃影响的定性关系)。酸碱滴定指示剂的选择。高锰酸钾、重铬酸钾、硫代硫酸钠、EDTA为标准溶液的滴定基本反应与分析结果计算。
5. 原子结构。核外电子运动状态。用s、p、d等来表示基态构型(包括中性原子、正离子和负离子),核外电子排布(构造个、原理)。电离能和电负性。
6. 元素周期律与元素周期系。主族与副族。主、副族同族元素从上到下的性质变化一般规律;同周期元素从左到右的性质变化一般规律;s、d、ds、p、f-区。元素在周期表中的位置与核外电子结构(电子层数、价电子层与价电子数)的关系。最高化合价与族序数的关系。对角线规则。金属性、非金属性与周期表位置的关系。金属与非金属在周期表中的位置。半金属。主、副族重要而常见元素的名称、符号及在周期表中的位置、常见化合价及主要形态。过渡元素、铂系元素的概念。 键。共轭(离域)的一般概念。等电子体的一般概念。???键。??键和?大??键
7. 分子结构:路易斯结构式(电子式)。价层电子互斥模型对简单分子(包括离子)立体结构的预测。杂化轨道理论对简单分子(包括离子)立体结构的解释。共价键。
8. 配合物。配合物与配离子的基本概念。路易斯酸碱的概念。重要而常见的配离子的中心离子(原子)和重要而常见的配位体(水、羟基、卤离子、拟卤离子、氨分子、酸根离子等)、螯合物。重要而常见的配合剂及其重要而常见的配合反应。配合反应与酸碱反应、沉淀反应、氧化还原反应的联系(定性说明)。配合物空间结构和异构现象基本概念。配合物的杂化轨道基本概念。
9. 分子间作用力。范德华力的数量级(不要求分解为取向力、诱导力、色散力)。氢键。形成氢键的条件。氢键的键能。氢键与物理性质关系。其他分子间作用力的一般概念。
10. 晶体结构。晶胞。原子坐标。晶胞中原子数目或分子数的计算及与化学式的关系。分子晶体、原子晶体、离子晶体和金属晶体。原子堆积与晶胞的关系。
11.化学平衡。平衡常数与转化率。酸碱平衡常数大小与酸碱强度的定性关系。溶度积。利用平衡常数的计算。
12.离子方程式的正确书写和配平。
13.电化学。氧化态。氧化还原的基本概念和反应的书写和配平。原电池。电极符号、电极反应、原电池符号、原电池反应。标准电极电势。用标准电极电势判断反应的方向及氧化剂与还原剂的强弱。电解池的电极符号与电极反应。电解与电镀。电化学腐蚀。常见化学电源。pH、络合剂、沉淀剂对氧化还原反应的影响的定性说明。
14.元素化学达到国际竞赛一级知识水平。国际竞赛大纲的二、三级知识不要求记忆。 15.有机化学知识达到国际竞赛一级知识水平,国际竞赛大纲的二、三级知识不要求记忆。
国际大纲一级要求
☆ 国际大纲一级要求涉及的论题是绝大多数中学化学大纲里有的。
☆ 大纲旨在明确竞赛前参赛选手需要记忆多少知识作为解题的基础,不等于在竞赛试题中不得出现超纲的供参赛选手现学现用的化学知识信息以及考核参赛选手把握新知识内涵的能力(学习能力)与应用新知识的能力(应用能力)以及创造性思维的能力。
☆ 全国初赛应与本大纲一级知识水平大致吻合,各级竞赛前的备战时间是足够的,若提早要求中学生达到下一级竞赛的知识水平将导致相当多的中学生因参加竞赛而不能完成中学其他课程,对他们的未来是不可弥补的严重损失,违背竞赛活动的初衷。 1. 电子构型:主族、Pauli摒斥原理、Hund规则 2. 周期性(主族):电负性、原子的大小、最高氧化数 3. 物理性质的周期性(主族):熔点、沸点、金属性 4. 命名:主族化合物、过渡金属化合物、配位数
5. 计量学:配平方程式、质量与体积关系、实验式、阿佛加德罗数、浓度计算; 同位素:核子的计算、放射性衰变
6. s区:Ⅰ,Ⅱ族金属与水反应的产物及产物的碱度、金属与卤素反应的产物、重元素的反应性更强
7. p区:最简非金属氢化物计量学、CH4,NH3,H2S,H2O,HX的酸碱性、NO与O2反应生成NO2、NO2与N2O4的平衡、NO2与水反应的产物、HNO2及其盐作还原剂、HNO3及其盐作氧化剂、B(III) Al(III) Si(IV) P(V) S(IV) S(VI) O(II) F(I) Cl(I) Cl(III),Cl(V) Cl(VII)是第2,3周期元素与卤素和含氧阴离子的化合物的正常氧化态、非金属氧化物与水的反应及生成的酸的计量学、从F2到Cl2的卤素氧化性和反应性的递减 8. d区:Cr(III) Cr(VI) Mn(II) Mn(IV) Mn(VII) Fe(II) Fe(III) Co(II) Ni(II) Cu(I) Cu(II) Ag(I) Zn(II) Hg(I) Hg(II)是d区的常见元素的常见氧化态、Cr Mn Fe Ni Co溶于稀盐酸,而Cu Ag Hg不溶、Cr(OH)3 Zn(OH)2
---
是两性的而其它氢氧化物不呈两性、MnO4 CrO4 Cr2O72是强氧化剂
9. 其它无机化学问题:H2SO4 NH3 Na2CO3 Na, Cl2和NaOH的工业制法 10.烷:丁烷的异构体、命名(IUPAC)、物理性质的趋势、取代(例如与Cl2)产物、环烷的命名 11.烯:平面结构、E/Z(cis/trans)异构、与Br2,HBr的加成产物 12.炔:线性结构
13.芳香烃:苯的化学式、电子的离域、共振的稳定化作用 14.醇与酚:氢键——醇与醚对比、烯烃的氢化、甘油的化学式 15.羰基化合物:命名、制备(醇的氧化)、反应(醛的氧化) 16.羧酸:与醇反应产物(酯)、草酸(名称与化学式) 17.含氮化合物:胺类是碱
18.大分子:肥皂的制造;聚合反应的产物(乙烯的) 19.氨基酸与肽:氨基酸的离子性结构、肽的结合; 20.蛋白质:蛋白质的一级结构
21.化学平衡:化学平衡的动态模型、化学平衡的相对浓度表达式
22.离子平衡:酸碱的Arrhenius理论、质子理论,共轭酸碱、pH的定义、水的离子积、共轭酸碱的Ka和Kb的相互关系、盐的水解、溶度积的定义、用溶度积计算溶解度、用Ka计算弱酸的pH 23.电极平衡:电动势的定义、第一类电极、标准电极电势
24.均相体系的动力学:影响反应速率的因素、速率方程、速率常数 25.相的体系:理想气体方程、分压的定义
--
26.分析化学:移液管的使用、滴定管的使用、酸度法中指示剂的选择、Ag+,Ba2+,Cl,SO42的鉴定、Al3+,NO2-,NO3-,Bi3+的鉴定、K,Ca,Sr的焰色法 27.络合物:写出络合反应
赛前专题训练1 元素化学(A)
【高考题组】
【例1】(2011福建高考?23) I、磷、硫元素的单质和化合物应用广泛。
⑴磷元素的原子结构示意图是
____________。
⑵磷酸钙与焦炭、石英砂混合,在电炉中加热到1500℃生成白磷,反应为:
△△2Ca3(PO4)2+6SiO26CaSiO3+P4O10 ;10C+P4O10P4+10CO↑ 每生成1 mol P4时,就有________mol电子发生转移。 ⑶硫代硫酸钠(Na2S2O3)是常用的还原剂。在维生素C(化学式C6H8O6)的水溶液中加入过量I2溶液,使维生素C完全氧化,剩余的I2用Na2S2O3溶液滴定,可测定溶液中维生素C的含量。发生的反应为:
△△+----
C6H8O6+I2C6H6O6+2H+2I ;2S2O32+I2S4O62+2I
-
在一定体积的某维生素C溶液中加入a mol·L1 I2溶液V1 mL,充分反应后,用Na2S2O3溶液滴
-
定剩余的I2,消耗b mol·L1 Na2S2O3溶液V2 mL。该溶液中维生素C的物质的量是__________mol。
⑷在酸性溶液中,碘酸钾(KIO3)和亚硫酸钠可发生如下反应:
-+△-2-
2IO3+5SO3+2HI2+5SO42+H2O 生成的碘可以用淀粉溶液检验,根据反应溶液出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。某同学设计实验如下表所示:
实验1 实验2 实验3 0.01mol·L1KIO3酸性溶-0.01mol·L1Na2SO3 -H2O的体积/mL 35 40 V2 实验温度/℃ 25 25 0 溶液出现蓝色时所需时间/s 液(含淀粉)的体积/mL 5 5 5 溶液的体积/mL V1 5 5 该实验的目的是_______________________________________;表中V2=___________mL II、稀土元素是宝贵的战略资源,我国的蕴藏量居世界首位。
⑸铈(Ce)是地壳中含量最高的稀土元素。在加热条件下CeCl3易发生水解,无水CeCl3可用加热CeCl3·6H2O和NH4Cl固体混合物的方法来制备。其中NH4Cl的作用是___________________。
⑹在某强酸性混合稀土溶液中加入H2O2,调节pH≈3,Ce3通过下列反应形成Ce(OH)4沉淀得
+
以分离。完成反应的离子方程式:□Ce3+□H2O2+□H2O
+
△□Ce(OH)4↓+□_______
【初赛题组】
第1题 (2007福建预赛)安全火柴中的成分分别是:火柴头主要由氧化剂(KClO3)、易燃物(如硫等)和粘合剂等组成。火柴盒侧面主要由红磷、三硫化二锑、粘合剂组成。 1-1. 简述安全火柴的燃烧的原理,并写出主要方程式。 1-2. 安全火柴与早期火柴比优点在哪里?
1-3. 写出锑的外层价电子排布,它位于第几周期第几族,写出它常见的化合价。
第2题(2004福建初赛)氮化硅是一种高温陶瓷材料,它的硬度大、熔点高、化学性质稳定,工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃反应制得。
2-1根据性质,推测氮化硅陶瓷的用途是
A.制汽轮机叶片 B.制有色玻璃 C.制永久性模具 D.制造空调机
2-2.现用四氯化硅和氮气在氢气氛保护下,加强热反应,可得较纯的氮化硅,反应化学方程式为: 。也可用碳在氮气氛中还原二氧化硅制备氮化硅,反应化学方程式为: 。
2-3.在氮化硅中添加氧化铝,用氧原子取代一部份氮,用铝原子取代一部份硅,通过常压烧结即成为新一代无机非金属材料叫氧氮化硅铝,又名赛伦(Sialen),化学式为Si6-xAlxOxNy(x:2~4),则赛伦属于 晶体类型,并且有 、 、 等特性,化学通式中y值为 (用含X的表达式表示)。
第3题 某元素A能直接与VIIA族某元素E反应生成A的最高氧化态化合物D,D为一种无色透明的液体,沸点为77℃,不易燃烧,易挥发,其蒸气对空气的相对密度约为5.31倍。在D中E的含量占92.2%。回答下列问题:(原子量F-19.0;Cl-35.5;Br-79.9; I-126.9)
3-1 指出A元素的名称,并指出属于第几周期、第几族,写出其核外价电子排布; 3-2写出化合物D的分子式,画出其构型,说明中心原子的杂化方式;
第4题.(2000年福建)氯酸是一种强酸,氯酸的强度超过40%,就会迅速分解,产生比它的酸性更强的酸,同时放出气体,该气体经干燥后,平均相对分子质量为47.6,它可以使带火星的木条复燃,其中一种气体可使润湿的淀粉-碘化钾试纸变蓝后又褪色。试完成以下各题:
4-1定量推算气体的组成
4-2由题意写出氯酸分解方程式并配平
4-3写出气体与润湿的淀粉-碘化钾试纸的反应方程式并配平
4-4将气体通过80℃NaOH 溶液会发生何反应,写出方程式并配平。
第5题.判断含氧酸强弱的一条经验规律是:含氧酸分子的结构中含非羟基氧原子数越多,该含氧酸的酸性越强。某些含氧酸的酸性如右表:
5-1亚磷酸H3PO3和亚砷酸H3AsO3分子式相似,但它们的酸性差别很大。H3PO3是中强酸,H3AsO3
既有弱酸性又有弱碱性。由此可推出它们的结构式分别为:
(l) ;(2)
5-2 H3PO3和H3AsO3与过量的NaOH溶液反应的化学方程式分别是: (l) ;(2) 。
5-3 在H3PO3和H3AsO3中分别加入浓盐酸,分析反应情况,写出化学反应方程式
第6题 (2006福建)氮、磷、铋都是VA族元素,它们都可以形成氯化物,例如:NCl3、PCl3、PCl5和BiCl3。试问:
6-1 为什么不存在NCl5及BiCl5而有PCl5?
6-2 请写出NCl3、PCl3、BiCl3水解反应反应方程式。
6-3热电材料Bi2Te(3-x) 的性质在x由正值变负值时会发生急剧的变化,欲使x由 +0.01变到 -0.01,应在5.000 g Bi2Te(3-x) 中加碲多少克?(相对原子质量: Bi 209, Te 127.6)
赛前专题训练1 元素化学(A)答案参考
【高考题组】【例1】(1);(4)探究该反应的速率与温度、亚硫酸钠溶液浓度的关系(或其他合理答案);(5)分解出HCl气体,抑制CeCl3的水解(或其他合理答案);
△3++
(6)2Ce+H2O2+6H2O2Ce(OH)4↓+6H。 【初赛题组】
1-1.当划火柴时,火柴头和火柴盒侧面摩擦发热,放出的热量使KClO3分解,产生少量氧气,使红磷发火,从而引起火柴头上易燃物(如硫)燃烧,这样火柴便划着了。2KClO3
△aV1?0.5bV2;(2)20;(3)10002KCl+3O2↑;4P+5O2
△P4O10
1-2. 优点:安全火柴的优点在于把红磷与氧化剂分开,所用化学物质毒性小。 1-3. Sb:5s25p3 第五周期 第ⅤA +3,+5 2-1. A 2-2.3SiCl4 +2N2 +6H2
△ Si3N4 +12HCl 3SiO2 + 2N2 +6C
△Si3N4 +6CO
2-3. 原子 ;高温、热稳定性好、高强度、超硬度、耐磨损、耐腐蚀等任三种。8-x。 3-1 按题意化合物D为AEx,则MAEx= 5.31 ? 29 = 154
MA= 154 ? (1 - 0.922) = 12 故为A为碳,第二周期,IVA族,价层电子排布2s22p2 3-2 根据碳的价态, AEx x = 4,ME = 154 ? 0.922 ÷4 = 35.5 所以E为Cl。
ClC化合物D为CCl4, sp杂化
3
ClClCl
4-1根据题意,气体应是氯气和氧气。设两种气体总量为 1mol ,其中氧气为 x mol,
M= 32X + 71(1-X)= 47.6(2分)因此,气体组成为 O2 :Cl2 = 3:2 4-2 8 HClO3
△4-3 2KI + Cl2
△ 4 HClO 4+ 3 O2 ↑ + 2 Cl2 ↑+ 2H2O
2KCl + I2(I2与淀粉变兰); I2+ 5 Cl2 + 6H2O
△4-4 3 Cl2 + 6NaOH
△ 2HIO3 +10 HCl(蓝色又褪去)
5NaCl + NaClO3 + 3H2O(2分)(方程式无配平扣一半)
5-1.(1) (2)
5-2.(1) H3PO3+2NaOH
△
Na2HPO3+2H2O (2) H3AsO3+3NaOH
△5-3.H3PO3与盐酸不反应,H3AsO3与盐酸反应:As(OH)3+3HCl
△Na3AsO3+3H2O
AsCl3+3H2O
6-1氮为第二周期元素,只有2s、2p轨道,最大配位数为4。故只能形成NCl3不可能有NCl5。
磷为第三周期元素,有3s、3p、3d轨道,既可以sp3杂化轨道成键,也可以以sp3d杂化轨道成键,最大配位数为6。故除可以形成PCl3外,还可以形成PCl5。铋为第六周期元素,由于存在6s2惰性电子对效应,Bi(V)有强氧化性,Cl(Ⅰ)又有还原性,所以BiCl5不会形成。 6-2 NCl3 + 3H2O
△ NH3 + 3HClO PCl3 + H2O
△ P(OH)3+ 3HCl BiCl3 + H2O
△ BiOCl? + 2HCl
6-3设需加入 y g Te
5.0005.000?y ?209?2?(3?0.01)?127.6209?2?(3?0.01)?127.6y = 0.016 若以5.00代入算出这个结果也给满分。