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奥林匹克化学竞赛大纲


奥林匹克化学竞赛大纲
全国高中学生化学竞赛分初赛(分赛区竞赛)和决赛(冬令营)二个阶段。加上 冬令营后的国家集训队的培训和出国竞赛总共三个阶段这三个阶段的水平是不 相同的。本大纲旨在界定各级竞赛的试题水平,作为竞赛试题命题的依据。 全国高中学生化学竞赛大纲 说明: 1.本大纲分为两部分:第一部分是初赛大纲,第二部分是决赛大纲。国家集训 队选拔与培训需根据国际化学奥林匹克

大纲和竞赛预备题来定,本大纲不涉及。 2.现行中学化学大纲以及考试大纲的内容均属初赛内容。初赛大纲的基本出发 点是:在现行中学化学大纲及考试大纲的基 础上,在原理水平上大致与人民教 育出版社《化学读本》的水平相当,但对某些化学原理的定量关系,物质结构、 立体化学、有机化学和化学实验上作适当补充。一 般说来.补充的内容是中学 化学内容的自然生长点。 3.决赛大纲则在初赛大纲的基础上对基础化学原理、基础无机化学,基础有机 化学.定量分析原理与实验数据处理、实验技术等方面作适当补充。 初赛大纲 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、量简、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。气体分压定律。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〕、重结晶法提纯的量的估算。洗涤操作中洗涤液的选择和洗涤方式的选 择。重结晶溶剂(包括混合溶剂)的选择。 4.容量分析的基本概念、 被测物、标准溶液、指示剂、滴定反应等。分析结果 计算。滴定曲线与突跃概念〔酸碱强度、浓度、溶剂极性对滴定突跃大小的定性 关系。不要求滴定曲线定量计算。〕酸碱滴定指示剂选择。 5.原子结构—— 核外电子的可能空间状态数〔能层、能级(亚层)、轨道的概 念〕和电子的自旋。s、p、d 原子轨道。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) 。 给出原子序数写出原子的基态电子构型或反之 (不 要求对能级交错、排布规律作解释;不要求量子数;不要求带正负号的波函数角 向分布图像)。原子半 径和离子半径的概念。(泡林)电负性概念。金属与非 金属电负性的范围。电子跃迁的能量与光子的频率、波长的关系。可见光的波长 范围、频率范围与颜色。 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 质变化规律;同周期元素从左到右的性质变化规律;s、d、ds、p、f 区的概念; 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); 最高氧化态与族序数的关系; 对角线规则;金属性与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、常见氧化态及主要形态。 7.路易斯结构式。 路易斯结构式正确性与合理性判断。孤对电子对。8 电子、 缺电子、多电子结构。(主族)元素化合价(价电子数)与路易斯结构式中的单 键、双键和三键及孤对电 子对数目的关系。〔分子(包括离子、游离基)的〕

总价电子数=(分子的)键和电子数+孤电子数。形式电荷。形式电荷与路易斯结 构式的合理性。分子真实结构 与路易斯结构式。 8.共振论的基本知识。共振体与共振符号。极性极限式与共轭极限式。分子真 实结构与共振体关系。 9.价层电子互斥模型对简单分子(包括离子)立体结构的预测〔模型通式;互 斥模型与分子立体构型的关系;偏离 VSEPR 理想模型的畸变;斥力顺序;键角的 估计〕。 10.杂化—— sp,sp2,sp3,sp3d,sp3d2 杂化轨道对简单分子(包括离子) 立体结构的解释。杂化模型与价层电子对互斥模型的关系。杂化能。 11.共价键〔p-pп 键、(s-s、s-p、p-p)σ 键和 p-p 大 π 键〕形成条 件、键能、键角、饱和性与方向性。共轭或离域的概念、例如对 CO2、CO32-、 SO32-、 CH4、CH2=CH2、CH≡CH、CH2=CH-CH=CH2、C6H6、HCOOH 等中的化学 键的描述。化学键光解所需的光子频率与波长。d-pπ 键的一般概念(不要求 图像与名称等)。 12.等电子体的一般概念。 13.络合物(配合物)与络离子(配离子)的基本概念。重要而常见的络离子的 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) 重要络合剂与重要络合反应。 络合反应与酸碱反应、 沉淀反应、 氧化还原反应的联系的定向说明(不要求用计算说明)。 14.分子间作用力。分子间作用力的数量级(不要求分解为取向力、诱导力、色 散力)。 15.氢键。形成氢键的条件。氢键的键能、方向性和饱和性。氢键与物质性质的 关系。 16.晶体结构的 基本概念。如:晶胞是描述晶体结构的基本单位,晶胞是平行 六面体,晶体由晶胞无隙并置堆积而成。单晶、多晶、晶簇。晶态与非晶态。原 子在晶胞中位置的定性 描述(不要求 1/4,1/4,1/4 等)。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的 基本概念。几种典型 的晶型(金刚石、萤石、岩盐、氯化铯、闪锌矿等)的晶 胞的描述。晶胞的选定不作要求。不要求点阵的概念。不要求 7 大晶系和 14 种 点阵单位。 17.平衡常数的概念。气态反应利用平衡常数的计算。用平衡常数(及其计算) 来理解温度、浓度、气态混合物总压等对平衡的影响。 18.酸碱平衡常数与酸碱强度的关系。酸、碱、盐水溶液简单体 pH 值计算。酸 式盐溶液 pH 值的定性说明。不要求离子的形体公式、缓冲溶液、酸式盐 pH 值的 计算等。不要求电中性、物料平衡、质子条件的方程式。 19.溶度积原理。难溶物的溶解和沉淀与溶度积的关系。难溶物的转化。 20.离子方程式的正确书写和配平。 21.氧化还原的基本概念和反应的书写和配平(包括氢离子、水等非氧化还原组 分的形态和配平)。原电池:电极符号与 电极反应、原电池符号、原电池反应。 电极电势基本概念及用来判断反应的方向、氧化剂与还原剂的强弱等。电解池的 电极符号与电极反应、电解与电镀。电化学氧 化与电化学还原。歧化反应发生 的条件。常见的化学电源。pH 值、络合剂、沉淀剂的影响的定性说明。不要求 Nernst 方程、氧化还原平衡常数及有关计算。

22.常见主族元素的主要氧化态的基本的、重要的化合物(形态或物种)及其重 要而常见的反应(国际竞赛大纲一级水 平)。常见副族元素的主要氧化态的基 本的、重要的化合物(形体或物种)及其重要而常见的反应(国际竞赛大纲一级 水平)。常见的酸碱两性氢氧化物(以及氧化 物)及其酸碱反应,如铝、锌、 锡、铅、铜等。重要而常见的沉淀剂和沉淀反应。重要而常见的氧化剂和还原剂 以及它们重要而常见的反应。重要而常见的络合反 应。重要而常见的物质对空 气、水、溶液不同 pH 值的稳定性。水溶液中重要而常见的离子的分离和常见化 学试剂(包括指示剂)来区分(检出)(国际竞赛大纲一 级水平)。 23.有机化合物的基本类型和基本特征。按碳架的分类。按官能团的分类。异构 现象。烷、烯、炔、芳环、脂环的立体结 构(杂化类型等)(船式、椅式、平 伏键、垂直键等构象分析不作要求)。共轭结构。烷、烯、炔、芳烃、脂环烃、 卤代烃、胺、醇、酚、醚、醛、酮、酸的重要而 常见的物理性质(定性的极性、 溶解性、熔沸点等)和氧化、还原、取代、加成、消去等重要而常见的反应。碳 正离子重排。氨基酸的基本结构特征。氨基酸的等电 点、pH 对氨基酸形态的影 响。氨基酸和肽、蛋白质的关系。(不要求背出氨基酸的名称和结构)。 24.高分子的基本概念(单体、聚合、缩聚、解聚、混聚等,不要求聚合反应机 理)。 决赛大纲 1. 原子结构—— 四个量子数、 原子轨道 (波函数的角向分布图像与轨道名称) 。 2. 分子结构—— 用波函数的角向分布图像说明 π 键和 σ 键。分子轨道的基本 概念(成键、反键及非键)。第二周期同核双原子分子的分子轨道能级图。氟化 氢的分子轨道能级图。最高占有轨道(HOMO)与最低未占有轨道(LUWO)的概念。 键级的概念。 分子轨道想论对氧的磁性的解释。 3.晶体结构—— 点阵概念与 14 种点阵单位、7 大晶系。简单点阵单位和带心 点阵单位的概念(如点阵单位中点阵点的数目与位置)。结构基元。晶胞中的等 同原子。堆积模型和堆积-填隙模型。 4.范德华力—— 取向力、诱导力和色散力。氢键。 5.键能。 6.化学热力学基 础—— 热力学能、焓、自由能和熵。热化学计算〔等温过程 的盖斯定律、(标准摩尔)生成焓、(标准摩尔)生成自由能、标准熵以及有关 计算;假设焓变与熵变不是温度 的函数的计算;假设为绝热体系的火焰最高温 度计算〕。自由能与反应的方向性。吉布斯一亥姆霍兹方程及其应用(对反应方 向与温度的关系的解释;对放热反应与 吸热反应的反应方间性的说明;假设焓 变与熵变不随温度变化的近似计算)。范特霍夫方程及其应用。标准自由能与平 衡常数。平衡常数与温度的函数关系。热力学 循环。热力学分解温度(标态和 非标态——压力对分解温度的影响)。反应熵变的正负号的判断。 7.化学动力学基础—— 反应速率的基本概念;反应级数的概念;用实验数据推 求反应级数。一级反应(的积分式)的有关计算(速率常数、半衰期、C-14 法 推断年代等);阿累尼乌斯 方程及其有关计算(阿累尼乌斯活化能的概念与计 算;速率常数的计算;温度对速率常数的影响的计算等);活化能与反应热的关 系;反应机理的基本概念;用稳态 近似推求速率方程。催化剂对反应的影响的 本质。化学反应的动力学制约和热力学制约。

8.酸碱质子理论。缓冲溶液。利用多元酸的平衡常数的计算。盐的水解度和溶 液的 pH 值的计算。溶度积原理以及利用溶度积的计算。氢氧化物沉淀与溶解的 pH 值。硫化沉淀与溶解的氢离子浓度。酸碱滴定基本原理。 9. Nernst 方程及有关计算。 利用电极电势和原电池电动势计算平衡常数或反之。 pH 值对原电池的电动势、电极电势、氧化还原反应的方向的影响。沉淀剂、络 合剂对氧化还原反应方向的影响。滴定分析中的高锰酸钾法、碘量法、重铬酸钾 法和铈量法。 10.配合物的化学键的杂化轨道理论。络离子的杂化轨道模型。(平面四边形配 位、四面体配位和八面体配位等)。单电 子磁矩与杂化类型的关系。立体结构 与杂化轨道。配合物的异构问题(包括顺反异构与光学异构)。利用平衡常数的 计算。滴定分析中的 EDTA 法及滴定缓冲体系 的选择。 11.分光光度法的基本概念。 12.常见元素的重要性质、常见而重要的基本化合物以及常见而重要的反应(华 沙工作会议确定的国际化学奥林匹克竞赛大纲中的第一、 二级水平的元素化学知 识)。 13.自然界氮、氧、碳的循环。环境保护。生态平衡、可持续发展的一般概念。 14. 有机化合物各类官能团的重要而常见的反应与性质(华沙工作会议确定因的 国际化学奥林匹克竞赛大纲的第一、二级 水平的有机化学知识)。有机物结构 与性质的关系。生物化学不作要求(如 20 种氨基酸的名称、结构和符号;DNA、 RNA 的碱基的结构、名称、配对;光合、 代谢等)。 15.基本有机物命名法。 16.有机化合物的静态立体化学。构型与构象。顺反异构〔cis–,trans–,Z, E〕。手性异构〔R–,S–的判断; D–,L–的判断〕。内消旋。外消旋。费舍 投影式、构象的纽曼投影式、哈乌斯结构式。 17.利用基本反应(ICHO 大纲第一、二级反应)的有机合成——碳链的增长与 缩短;开环与成环;氧化与还原;常见 的氨基、羟基、羰基、羧基的保护与脱 保护;常见的重排;取代基的添加与消除;不饱和键的形成与加成。有机合成路 线选择的基本原则。有机合成的原料来源与经 济问题、步骤的多少、副反应与 副产物、溶剂、产率、产物的分离等问题。不要求四谱。不要求不对称合成。不 要求外消旋体的拆分。 18.利用基本反应(ICHO 大纲第一、二级反应)对简单化合物的鉴定和结构推 定。 19.有机反应历程的基本概念。亲电加成、亲核加成、芳环亲电取代、SN1、SN2、 烷烃的自由基反应(引发、延续、终止)。用共振论、取代基的诱导效应和共轭 效应讨论反应历程。 20.无机制备与有机合成的基本操作—— 称量、配制溶液、加热、冷却、沉淀、 结晶、重结晶、过滤(包括抽滤)、洗涤、蒸发浓缩、常压蒸馏与回流、倾析、 分液、搅拌、干燥、离子交换、萃取等。通过 中间过程检测(如 pH 值、温度、 颜色等) 对实验条件进行。 控制运用数据和化学原理以及实验目的要求对实验进 行设计。产率和转化率的计算。副产物的分离与处 理。有害化学试剂的安全使 用、实验室安全与事故紧急处置的知识与操作。实验工作面的安排和整理。原始 数据的记录。实验报告。 21.利用常见性质对常见纯物质的定性鉴别实验的设计与操作。 22.容量分析基本操作和结果计算。误差分析基本概念。


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