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全國高中學生化學競賽

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中國化學會「全國高中學生化學競賽」是普及化學知識,鼓勵青少年接觸化學發展的前沿、了解化學對科學技術、社會經濟和人民生活的意義、學習化學家的思想方法和工作方法,以激發他們學習化學的興趣愛好和創造精神;探索早期發現和培養優秀人才的思想、方法和途徑;促進化學教學新思想與新方法的交流,推動大學與中學的化學教學改革,提高我國化學教學水平;選拔參加一年一度的國際化學競賽的選手。全國高中學生化學競賽暨冬令營是全國高中學生最高水平的化學賽事,它與國際化學奧林匹克競賽接軌,是中國高中學生的化學「全運會」。

1概況

中國化學會自1984年以來,連續組織了全國高中學生化學競賽活動,這些活動對普及化學知識,激勵中學生接觸化學發展的前沿,了解化學對科學技術、國民經濟和人民生活以及社會發展的意義,學習化學家的思想方法和工作方法,以培養他們學習化學的興趣和創造精神,探索早期發現和培養優秀學生的思路、途徑和方法,促進化學教學新思想與新方法的交流,推動大學與中學的化學教學改革,提高中國化學教學水平,產生了積極的作用。同時從1987年開始,在全國化學競賽的基礎上,選拔成績優異的學生參加國際化學奧林匹克競賽,為祖國和人民贏得了榮譽。

2競賽賽程

全國高中學生化學競賽分為三個階段:市級預賽;全國高中學生化學競賽(省級賽區),簡稱初賽;和「全國高中學生化學競賽」簡稱決賽。
市級預賽,由省級化學教研室命題,面向高一或高二在校生舉辦的競賽,根據競賽成績分為市級一二三等獎,一等獎可以獲得參加省級決賽即全國初賽的機會。某些地區不進行市級競賽,由學校統一選拔直接報名參加省級競賽,並且競賽中,進行省級和市級兩個級別的評獎。
全國高中生化學競賽(省級賽區),全國初賽就是每年的九月份的考試,試題的難度還是很一般的,滿分是100,面向所有高中一、二年級在校生,高三應屆畢業生,根據成績以省為單位劃定分數線,分為省級一二三等獎,也可說是全國初賽一二三等獎。一等獎為50名左右,具有直接保送大學學習的機會(2011級及以後不保送),參加高考的同學,可以在高考分數上加20分(但有些省份如四川省,省級一等獎只能加5分)。全省的一等獎獲得者將有資格進行高中競賽第二塊內容的學習和實驗操作,參加省級化學集訓,通過多次全方面的考試,選取前六名(一般根據各省情況會有變化,但人數大概不變,承辦省增加兩名,之前一年有隊員參加ICHO的省份增加一名)獲得參加化學競賽冬令營即全國高中化學競賽決賽的機會。
全國高中化學競賽決賽(簡稱冬令營),面向獲得省級賽區一等獎前幾名的選手,根據成績分為全國金銀銅獎,一般金獎的前20名還可以進入全國集訓隊,爭取參加國際競賽的機會,前30名還可以直接保送北京大學,其他獲獎選手的視情況保送,但一般也是只參加摸底性質的大學測試,不需要參加大學保送生的選拔考試。  第四階段、國際高中生奧林匹克化學競賽(IChO),進入全國集訓隊的選手通過培訓測試選拔出4名國家隊選手代表中國參加國際高中生奧林匹克化學競賽。

3競賽大綱

全國高中學生化學競賽基本要求
(2008年4月大綱)
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。運算結果的有效數字。
2. 氣體。理想氣體標準狀態。理想氣體狀態方程。氣體密度。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。溶液配製(按濃度的精確度選擇儀器)。重結晶及溶質/溶劑相對量的估算。過濾與洗滌(洗滌液選擇、洗滌方式選擇)。溶劑(包括混合溶劑)。膠體。
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。酸鹼滴定的滴定曲線(酸鹼強度、濃度、溶劑極性對滴定突躍影響的定性關係)。酸鹼滴定指示劑的選擇。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。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、f-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)的關係。最高氧化態與族序數的關係。對角線規則。金屬性、非金屬性與周期表位置的關係。金屬與非金屬在周期表中的位置。半金屬。主、副族所有元素的名稱、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(電子式)。價層電子對互斥模型對簡單分子(包括離子)幾何構型的預測。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)的一般概念。等電子體的一般概念。分子的極性。相似相溶規律。
8. 配合物。路易斯酸鹼的概念。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。重要而常見的絡合劑及其重要而常見的配合反應。配合反應與酸鹼反應、沉澱反應、氧化還原反應的聯繫(定性說明)。配合物幾何構型和異構現象基本概念。配合物的雜化軌道理論。八面體配合物的晶體場理論。Ti(H2O)63+的顏色。
9. 分子間作用力。范德華力。氫鍵。其他分子間作用力的一般概念。
10. 晶體結構。晶胞。原子坐標。晶格能。晶胞中原子數或分子數的計算及與化學式的關係。分子晶體、原子晶體、離子晶體和金屬晶體。配位數。晶體的堆積與填隙模型。常見的晶體結構類型,如NaCl、CsCl、閃鋅礦(ZnS)、螢石(CaF2)、金剛石、石墨、硒、冰、乾冰、尿素、金紅石、鈣鈦礦、鉀、鎂、銅等。
11. 化學平衡。平衡常數與轉化率。弱酸、弱鹼的電離常數。溶度積。利用平衡常數的計算。熵的概念。
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、沉澱劑對氧化還原反應影響的定性說明。
14. 元素化學。鹵素、氧、硫、氮、磷、碳、硅、錫、鉛、硼、鋁、銻、砷。鹼土金屬、鹼金屬、稀有氣體。鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、銀、金、鋅、汞、鉬、鎢。過渡元素的所有氧化態。氧化物和氫氧化物的酸鹼性和兩性。常見難溶鹽。氫化物的基本分類和主要性質。常見無機酸鹼的形態和基本性質。水溶液中的常見離子的顏色、化學性質、定性檢出以及特殊試劑的使用和分離。製備單質的一般方法。
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、醯胺、硝基化合物、磺酸的系統命名、基本性質及相互轉化。異構現象。C=C加成。馬爾科夫尼科夫規則(簡稱「馬氏規則」)。C=O加成。取代反應。芳香烴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。所有有機反應的機理。
16. 天然高分子與合成高分子化學初步知識。

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,不涉及微積分。
1. 原子結構。四個量子數的物理意義及取值。單電子原子軌道能量的計算。s、p、d、f原子軌道圖像。
2. 分子結構,分子軌道基本概念。定域及多中心鍵鍵級。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、水分子、二氧化碳等少於六原子的常見分子的結構和性質的解釋。一、二、三維勢箱中粒子能級及對共軛體系吸收光譜的解釋。超分子基本概念與超分子結構化學、氫鍵、疏水作用等常見的次級鍵。分子點群的基本概念。
3. 晶體結構。點陣的基本概念。晶系。宏觀對稱元素。十四種空間點陣類型。晶體學點群的判定。空間群的基本概念。
4. 化學熱力學基礎。熱力學能(內能)、焓、熱容、自由能和熵的概念。生成焓、生成自由能、標準熵及有關計算。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係。熱化學循環。熱力學分解溫度(標態與非標態)。相、相律和相圖。克拉貝龍方程及其應用(不要求微積分)。
5. 稀溶液通性,電解質溶液理論。
6. 化學動力學基礎。反應速率基本概念。反應級數。用實驗數據推求反應級數。一、二、三級反應積分式及有關計算(速率常數、半衰期、碳-14法推斷年代等等)。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)。活化能與反應熱的關係。反應機理一般概念。推求速率方程。催化劑對反應影響的本質。
7. 酸鹼質子理論。緩衝溶液。利用酸鹼平衡常數的計算。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。沉澱劑、絡合劑對氧化還原反應方向的影響。
9. 配合物的配位場理論的初步認識。配合物的磁性。分裂能與穩定化能。利用配合物的平衡常數的計算。絡合滴定。軟硬酸鹼及化學硬度。
10. 元素化學描述性知識達到國際競賽大綱三級水平。
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三級水平(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。纖維素與澱粉。
15. 簡單有機化合物的系統命名。
16. 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)。手性異構。endo-和exo-。D,L構型。
17. 利用無機和有機的基本反應對簡單化合物的鑒定和結構推斷。
18. 有機製備與有機合成的基本操作。電子天平。配製溶液、加熱、冷卻、沉澱、結晶、重結晶、過濾(包括抽濾)、洗滌、蒸發濃縮、常壓蒸餾與迴流、傾析、分液、攪拌、乾燥。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。儀器洗滌和乾燥。實驗工作面的安排和整理。原始數據的記錄。
19. 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。
20. 分光光度法。比色分析。
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