化學(xué)競賽漫談2012-06-10

化學(xué)競賽漫談湖南師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院肖小明xmxiao@2012-06-10桂林主要內(nèi)容☆化學(xué)競賽類型☆化學(xué)競賽的起源與發(fā)展☆化學(xué)競賽的目的☆高中化學(xué)競賽的程序與步驟☆全國高中學(xué)生化學(xué)競賽基本要求（略）☆湖南選手化學(xué)奧林匹克競賽情況☆近年初賽試題特點化學(xué)競賽類型全國初中生化學(xué)競賽全國高中生化學(xué)競賽初賽每年9月第2（1）個禮拜天決賽暨冬令營12月國際化學(xué)奧林匹克競賽(IChO)

每年7月化學(xué)競賽的起源與發(fā)展★1952年波蘭一中學(xué)女教師與一中學(xué)女學(xué)生發(fā)端組織奧林匹克化學(xué)競賽?！?968年波、匈、捷三國組織第一屆國際化學(xué)奧林匹克競賽。★1984年我國舉行1984年度全國青年化學(xué)競賽（中國青年報4月28日和中央電視臺）；夏令營?！?987年我國參加第19屆國際化學(xué)奧林匹克競賽。其后年年參賽?！?988年我國在廈門舉辦全國化學(xué)冬令營。其后年年在各地舉辦?！?994年中國化學(xué)會因籌辦國際競賽將冬令營命題下放到承辦單位。其后延續(xù)此法?！?995年7月我國在北京舉辦第27屆國際化學(xué)奧林匹克競賽?！?997年中國化學(xué)會公布競賽章程與競賽大綱?！?999年底至2000年初我國教育部與中國科協(xié)確定五學(xué)科競賽管理辦法?！?005年7月16—25日在臺北舉行第37屆IChO?；瘜W(xué)競賽的目的★促進(jìn)教學(xué)改革★提高教學(xué)水平★普及科學(xué)知識★增強學(xué)習(xí)興趣★探索資優(yōu)教育★選拔出國選手高中化學(xué)競賽的對象德智體全面發(fā)展的優(yōu)秀中學(xué)生。對化學(xué)或相關(guān)科學(xué)有濃厚的興趣的高中學(xué)生。以高三學(xué)生為主體，不鼓勵高二學(xué)生參加競賽。不主張將參賽學(xué)生局限于重點中學(xué)甚至其重點班（奧賽班），鼓勵所有優(yōu)秀學(xué)生參與。高中化學(xué)競賽的時間與規(guī)模

★省市自治區(qū)的預(yù)賽（每年4-8月） 各省幾千——幾萬人不等★全國高中學(xué)生化學(xué)競賽初賽（每年9月） 各省1000——40000人不等★全國高中學(xué)生化學(xué)競賽決賽（冬令營12月）

260名左右（每省2→8名）★國家隊選拔賽（每年4月）

50名左右★國際競賽（每年7月）

4名高中化學(xué)競賽的程序與步驟

初賽程序★中國化學(xué)會組織初賽命題小組于8月間完成命題?！锔魇∈凶灾螀^(qū)于8月中旬向中國化學(xué)會辦公室上報初賽參賽人數(shù)?！镏袊瘜W(xué)會于9月通過保密渠道下發(fā)初賽試卷?！锔魇∈凶灾螀^(qū)的競賽組織在9月同一天分試場派專員攜帶試題組織初賽并攜回試卷由省級競賽組織負(fù)責(zé)統(tǒng)一評分?！锔魇∈凶灾螀^(qū)于11月上報競賽成績并向中國化學(xué)會辦公室上交一等獎名單與試卷。決賽程序★各省市自治區(qū)于10月底11月初進(jìn)行冬令營選手選拔賽。

★11月完成冬令營試題命題工作?！?2月舉辦全國冬令營；確定國家集訓(xùn)隊名單。★1月翻譯國際競賽預(yù)備題并于2月下發(fā)國家集訓(xùn)隊隊員。3月下旬國家集訓(xùn)隊隊員集合進(jìn)行國家隊選手選拔賽活動；4月15日完成選拔，確定國家隊選手名單。6月中旬至出國競賽前的3周進(jìn)行國家隊選手集訓(xùn)與出國教育，制裝辦理出國手續(xù)等事宜。全國高中學(xué)生化學(xué)競賽基本要求說明（2008年4月19日）：1.本基本要求旨在明確全國高中學(xué)生化學(xué)競賽初賽及決賽試題的知識水平，作為試題命題的依據(jù)。本基本要求不包括國家代表隊選手選拔賽的要求。2.現(xiàn)行中學(xué)化學(xué)教學(xué)大綱、普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)及高考說明規(guī)定的內(nèi)容均屬初賽要求。高中數(shù)學(xué)、物理、生物、地理與環(huán)境科學(xué)等學(xué)科的基本內(nèi)容（包括與化學(xué)相關(guān)的我國基本國情、宇宙、地球的基本知識等）也是本化學(xué)競賽的內(nèi)容。初賽基本要求對某些化學(xué)原理的定量關(guān)系、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、立體化學(xué)和有機化學(xué)作適當(dāng)補充，一般說來，補充的內(nèi)容是中學(xué)化學(xué)內(nèi)容的自然生長點。3.決賽基本要求在初賽基本要求的基礎(chǔ)上作適當(dāng)補充和提高。4.全國高中學(xué)生化學(xué)競賽是學(xué)生在教師指導(dǎo)下的研究性學(xué)習(xí)，是一種課外活動。針對競賽的課外活動的總時數(shù)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所涉及的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(diào)整，在競賽前4個月發(fā)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(shù)字在化學(xué)計算和化學(xué)實驗中正確使用有效數(shù)字。定量儀器（天平、量筒、移液管、滴定管、容量瓶等等）測量數(shù)據(jù)的有效數(shù)字。數(shù)字運算的約化規(guī)則和運算結(jié)果的有效數(shù)字。實驗方法對有效數(shù)字的制約。2.氣體理想氣體標(biāo)準(zhǔn)狀況（態(tài)）。理想氣體狀態(tài)方程。氣體常量R。體系標(biāo)準(zhǔn)壓力。分壓定律。氣體相對分子質(zhì)量測定原理。氣體溶解度（亨利定律）。3.溶液溶液濃度。溶解度。濃度和溶解度的單位與換算。溶液配制（儀器的選擇）。重結(jié)晶方法以及溶質(zhì)/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(jié)晶和洗滌溶劑（包括混合溶劑）的選擇。膠體。分散相和連續(xù)相。膠體的形成和破壞。膠體的分類。膠粒的基本結(jié)構(gòu)。

4

容量分析被測物、基準(zhǔn)物質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)溶液、指示劑、滴定反應(yīng)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(guān)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(biāo)準(zhǔn)溶液的基本滴定反應(yīng)。分析結(jié)果的計算。分析結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度。5原子結(jié)構(gòu)核外電子的運動狀態(tài):用s、p、d等表示基態(tài)構(gòu)型（包括中性原子、正離子和負(fù)離子）核外電子排布。電離能、電子親合能、電負(fù)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(zhì)變化一般規(guī)律；同周期元素從左到右性質(zhì)變化一般規(guī)律。原子半徑和離子半徑。s、p、d、ds、f區(qū)元素的基本化學(xué)性質(zhì)和原子的電子構(gòu)型。元素在周期表中的位置與核外電子結(jié)構(gòu)（電子層數(shù)、價電子層與價電子數(shù)）的關(guān)系。最高氧化態(tài)與族序數(shù)的關(guān)系。對角線規(guī)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(tài)及其主要形體。鉑系元素的概念。7.分子結(jié)構(gòu)路易斯結(jié)構(gòu)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(gòu)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(zhì)。等電子體的一般概念。鍵的極性和分子的極性。相似相溶規(guī)律。對稱性基礎(chǔ)（限旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)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、酸根離子、不飽和烴等）。螯合物及螯合效應(yīng)。重要而常見的配合反應(yīng)。配合反應(yīng)與酸堿反應(yīng)、沉淀反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)的關(guān)系（定性說明）。配合物幾何構(gòu)型和異構(gòu)現(xiàn)象的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(wěn)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(zhì)性質(zhì)的關(guān)系。10.晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)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(shù)和原子坐標(biāo)）及以晶胞為基礎(chǔ)的計算。點陣（晶格）能。配位數(shù)。晶體的堆積與填隙模型。常見的晶體結(jié)構(gòu)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(xué)平衡平衡常數(shù)與轉(zhuǎn)化率。弱酸、弱堿的電離常數(shù)。溶度積。利用平衡常數(shù)的計算。熵（混亂度）的初步概念及與自發(fā)反應(yīng)方向的關(guān)系。12.離子方程式的正確書寫。13.電化學(xué)氧化態(tài)。氧化還原的基本概念和反應(yīng)式的書寫與配平。原電池。電極符號、電極反應(yīng)、原電池符號、原電池反應(yīng)。標(biāo)準(zhǔn)電極電勢。用標(biāo)準(zhǔn)電極電勢判斷反應(yīng)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(yīng)。電解與電鍍。電化學(xué)腐蝕。常見化學(xué)電源。pH、絡(luò)合劑、沉淀劑對氧化還原反應(yīng)影響的說明。14.元素化學(xué)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(tài)。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(zhì)。常見無機酸堿的基本性質(zhì)。水溶液中的常見離子的顏色、化學(xué)性質(zhì)、定性檢出（不包括特殊試劑）和一般分離方法。制備單質(zhì)的一般方法。15.有機化學(xué)有機化合物基本類型——烷、烯、炔、環(huán)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(zhì)及相互轉(zhuǎn)化。異構(gòu)現(xiàn)象。加成反應(yīng)。馬可尼科夫規(guī)則。取代反應(yīng)。芳環(huán)取代反應(yīng)及定位規(guī)則。芳香烴側(cè)鏈的取代反應(yīng)和氧化反應(yīng)。碳鏈增長與縮短的基本反應(yīng)。分子的手性及不對稱碳原子的R、S構(gòu)型判斷。糖、脂肪、蛋白質(zhì)的基本概念、通式和典型物質(zhì)、基本性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特征及結(jié)構(gòu)表達(dá)式。16.天然高分子與合成高分子化學(xué)初步知識（單體、主要合成反應(yīng)、主要類別、基本性質(zhì)、主要應(yīng)用）。決賽基本要求

本基本要求在初賽要求基礎(chǔ)上增加下列內(nèi)容，數(shù)學(xué)工具不涉及微積分。1.

原子結(jié)構(gòu)四個量子數(shù)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(yīng)用。2.

分子結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)和性質(zhì)的理解及應(yīng)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(jié)構(gòu)點陣的基本概念。晶系。根據(jù)宏觀對稱元素確定晶系。晶系與晶胞形狀的關(guān)系。十四種空間點陣類型。點陣的帶心（體心、面心、底心）結(jié)構(gòu)的判別。正當(dāng)晶胞。布拉格方程。4.

化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)能（內(nèi)能）、焓、熱容、自由能和熵。生成焓、生成自由能、標(biāo)準(zhǔn)熵及有關(guān)計算。反應(yīng)的自由能變化與反應(yīng)的方向性。吉布斯-亥姆霍茲方程及其應(yīng)用。范特霍夫等溫方程及其應(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn)自由能與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系。熱化學(xué)循環(huán)。相、相律和單組分相圖?？死慅埛匠碳捌鋺?yīng)用。5.

稀溶液的通性（不要求化學(xué)勢）。6.

化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)反應(yīng)速率基本概念。速率方程。反應(yīng)級數(shù)。用實驗數(shù)據(jù)推求反應(yīng)級數(shù)。一級反應(yīng)積分式及有關(guān)計算（速率常數(shù)、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(shù)的計算；溫度對速率常數(shù)影響的計算等）。反應(yīng)進(jìn)程圖?；罨芘c反應(yīng)熱的關(guān)系。反應(yīng)機理一般概念及推求速率方程（速控步驟、平衡假設(shè)和穩(wěn)態(tài)假設(shè)）。離子反應(yīng)機理和自由基反應(yīng)機理基本概念及典型實例。催化劑及對反應(yīng)的影響（反應(yīng)進(jìn)程圖）。多相反應(yīng)的反應(yīng)分子數(shù)和轉(zhuǎn)化數(shù)。

7.

酸堿質(zhì)子理論緩沖溶液的基本概念、典型緩沖體系的配制和pH計算。利用酸堿平衡常數(shù)的計算。溶度積原理及有關(guān)計算。8.

Nernst方程及有關(guān)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(yīng)方向的影響。沉淀劑、絡(luò)合劑對氧化還原反應(yīng)方向的影響。用自由能計算電極電勢和平衡常數(shù)或反之。9.

配合物的晶體場理論化學(xué)光譜序列。配合物的磁性。分裂能、電子成對能、穩(wěn)定化能。利用配合物平衡常數(shù)的計算。絡(luò)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(xué)描述性知識達(dá)到國際競賽大綱二級水平。11.自然界氮、氧、碳的循環(huán)。環(huán)境污染及治理、生態(tài)平衡、綠色化學(xué)的一般概念。12.有機化學(xué)描述性知識達(dá)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(zhì)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(xué)基本概念。構(gòu)型與構(gòu)象。順反異構(gòu)（trans-、cis-和Z-、E-構(gòu)型）。對映異構(gòu)與非對映異構(gòu)。endo-和exo-。D,L構(gòu)型。

16.利用有機物的基本反應(yīng)對簡單化合物的鑒定和結(jié)構(gòu)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(jié)晶、重結(jié)晶、過濾（含抽濾）、洗滌、濃縮蒸發(fā)、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(jìn)行控制。產(chǎn)率和轉(zhuǎn)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。儀器洗滌與干燥。實驗工作臺面的安排和整理。原始數(shù)據(jù)的記錄與處理。18.常見容量分析的基本操作、基本反應(yīng)及分析結(jié)果的計算。容量分析的誤差分析。19.分光光度法。比色分析。國際化學(xué)奧林匹克競賽情況

第33屆IChO開幕式OpeningCeremony,6JulyLaboratoryfortheExperimentalExaminationCheckingtheApparatus,7JulyTranslatingTestProblemChineseMentorandObserverOtherCountry’sMentorsandObserversArbitration,12July

Dr.SavitaLadage,

Secretary,33rdIChO

Prof.ArvindKumar,

Chair,33rdIChOCHENSiyuan,GoldHANDewei,GoldCHENSiyuan,

BestOverallPerformance

ShadiRajabi

BestOverallPerformanceamongFemaleParticipants

湖南中學(xué)生獲獎情況時間獲獎人獎牌所在學(xué)校1993周彪金牌湖南師大附中袁泉銀牌湖南師大附中1994黃永亮金牌湖南師大附中李帥格金牌湖南師大附中1995駱宏鵬金牌湖南師大附中1996汪建明金牌長沙市一中周小平金牌沅江市一中1997劉登峰銀牌湖南師大附中1998廖涵銀牌長沙市一中1998陳德來銀牌長沙市一中湖南中學(xué)生獲獎情況時間獲獎人獎牌所在學(xué)校2000陳政金牌長沙市一中2001陳思遠(yuǎn)

金牌長沙市一中2002呂華

金牌湖南師大附中2003胡蓉

金牌湖南師大附中2004劉良會

金牌長沙市一中2005陳鎮(zhèn)

未參賽長沙市一中2006蔡李超

金牌長沙市一中2009劉吉金牌湖南師大附中2010上官湘航金牌長郡中學(xué)2011謝嘉欣金牌長沙市一中2009年湖南師大劉吉同學(xué)獲第41屆國際化學(xué)奧賽金牌2010年長郡中學(xué)上官湘航同學(xué)獲第42屆國際化學(xué)奧賽金牌2011年長沙市一中謝嘉欣同學(xué)獲第43屆國際化學(xué)奧賽金牌近年化學(xué)初賽試題特點一、近年初賽試題概況1、試題數(shù)量年份010203040506070809試題數(shù)1313121310121111112、試題范圍指向內(nèi)容元素反應(yīng)基本理論結(jié)構(gòu)分析有機配合物實驗分?jǐn)?shù)~20~10~15~15~5~25~10~101.注重能力和綜合素質(zhì)考察。2.具有鮮明的科普教育的特異風(fēng)格。

介紹科普知識，用基本原理解釋前沿科學(xué)問題。二、近年初賽試題特點3.貼近生活，貼近社會，反映社會關(guān)注熱點。02年“吊白塊”；03年過氧乙酸、咖啡因、阿司匹林；05年避孕環(huán)等。二、近年初賽試題特點00年勒夏特列誕生150周年，考平衡移動；04年馬爾可夫逝世100周年，考有機合成；4.反映科學(xué)發(fā)展史。

05年愛因斯坦物理學(xué)變革100周年?！盁犭娦?yīng)”01年發(fā)現(xiàn)硼化鎂在39K呈超導(dǎo)性；02年基因芯片、光導(dǎo)纖維。。。；03年首例帶結(jié)晶水的晶體在5K下呈現(xiàn)超導(dǎo)性；04年新合成的高聚氮；06年儲氫材料、超硬材料氮化鉑；07年新的烷烴分子“分子鉆石”。5.反映現(xiàn)代科學(xué)研究新發(fā)展。

二、近年初賽試題特點02年21種氨基酸合成3肽；03年設(shè)計方案測定分離后產(chǎn)物的環(huán)氧化程度；04年指出區(qū)分配合物異構(gòu)體的實驗方法；05年銀定量法(回滴)測定目標(biāo)產(chǎn)物B的分子量;6.研究設(shè)計性實驗07年作圖處理實驗數(shù)據(jù)，得到結(jié)果；鑒別Cl2實驗方案。7特殊結(jié)構(gòu)化合物成為命題愛好2006200720097