奥林匹克化学竞赛大纲.docx

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奥林匹克化学竞赛大纲

奥林匹克化学竞赛大纲

国际奥林匹克化学竞赛

奖项名称:

国际奥林匹克化学竞赛

其他名称:

InternationalChemicalOlympiad

创办时间:

1968年

奖项介绍：

国际奥林匹克化学竞赛1968年由波兰、匈牙利、捷克斯洛伐克三个东欧国家发起，第一届竞赛在捷克斯洛伐克首都布拉格举行，只有三个发起国参加。

以后除1971年外，国际化学奥林匹克竞赛每年一届，轮流在各参加国举办。

国际奥林匹克化学竞赛的参加国逐年扩展，从最初的几个东欧国家，1974年开始发展到西欧、美洲、亚洲，一直到全世界范围，美国1984年参加比赛，中国1987年开始参加。

举办这一竞赛的目的是强调化学的重要作用，激发学生对于化学的兴趣，提高学生的思考与创造能力，同时也是为了在青少年中选拔优秀人才。

竞赛内容包括无机化学、有机化学、物理化学和1984年起增加的生物化学。

竞赛题分理论题与实验题两部分，理论题60分，实验题40分。

按总分成绩，授予金质奖章、银质奖章、铜质奖章和奖状。

此外，还有特别奖，授予答案有创造性者、绝对优胜者和最佳参赛者。

每个国家的代表团由两名团长和四名学生组成，参赛学生年龄不得超过20岁。

竞赛的工作语言是英语、法语、德语和俄语。

国际化学奥林匹克竞赛的评选工作由评委会负责，评委会由所有参赛国代表组成，主席由主办国选出，副主席由上届主办国选出。

评委会下设执行秘书处，在非竞赛期间代表评委会开展工作。

评委会的职责包括指导和监督竞赛按规则进行；审查参赛者的参赛资格；制定评分标准；评卷；确定最后名次、奖章等级的和奖金数目等等。

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。

溶溶配制（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