实用参考高中化学竞赛全套资料doc.docx
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实用参考高中化学竞赛全套资料doc
初赛基本要求
1.有效数字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、容量瓶等等)测量数据的有效数字。
数字运算的约化规则和运算结果的有效数字。
实验方法对有效数字的制约。
2.气体理想气体标准状况(态)。
理想气体状态方程。
气体常量R。
体系标准压力。
分压定律。
气体相对分子质量测定原理。
气体溶解度(亨利定律)。
3.溶液溶液浓度。
溶解度。
浓度与溶解度的单位与换算。
溶液配制(仪器的选择)。
重结晶的方法及溶质/溶剂相对量的估算。
过滤与洗涤(洗涤液选择、洗涤方式选择)。
重结晶和洗涤溶剂(包括混合溶剂)的选择。
胶体。
分散相和连续相。
胶体的形成和破坏。
胶体的分类。
胶体的基本结构。
4.容量分析被测物、基准物质、标准溶液、指示剂、滴定反应等基本概念。
酸碱滴定曲线(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。
以高锰酸钾、重铬酸钾、硫代硫酸钠、EDTA为标准溶液的基本滴定反应。
分析结果的计算。
分析结果的准确度和精密度。
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。
电离能、电子亲合能、电负性。
6.元素周期律与元素周期系周期。
1—18族。
主族与副族。
过渡元素。
主、副族同族元素从上到下性质变化一般规律;同周期元素从左到右性质变化一般规律。
原子半径和离子半径。
s、p、d、ds区元素的基本化学性质和原子的电子构型。
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。
最高氧化态与族序数的关系。
对角线规则。
金属与非金属在周期表中的位置。
半金属(类金属)。
主、副族的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。
铂系元素的概念。
7.分子结构路易斯结构式。
价层电子对互斥模型。
杂化轨道理论对简单分子(包括离子)几何构型的解释。
共价键。
键长、键角、键能。
σ键和π键。
离域π键。
共轭(离域)体系的一般性质。
等电子体的一般概念。
键的极性和分子的极性。
相似相溶规律。
对称性基础(限旋转和旋转轴、反映和镜面、反演和对称中心)。
8.配合物路易斯酸碱。
配位键。
重要而常见的配合物的中心离子(原子)和重要而常见的配体(水、羟离子、卤离子、拟卤离子、氨分子、酸根离子、不饱和烃等)。
螯合物及螯合效应。
重要而常见的配合反应。
配合反应与酸碱反应、沉淀反应、氧化还原反应的关系(定性说明)。
配合物几何构型和异构现象基本概念和基本事实。
配合物的杂化轨道理论。
用杂化轨道理论说明配合物的磁性和稳定性。
用八面体配合物的晶体场理论说明Ti(H2O)63+的颜色。
软硬酸碱的基本概念和重要的软酸软碱和硬酸硬碱。
9.分子间作用力范德华力、氢键以及其他分子间作用力的能量及与物质性质的关系。
10.晶体结构分子晶体、原子晶体、离子晶体和金属晶体。
晶胞(定义、晶胞参数和原子坐标及以晶胞为基础的计算)。
点阵(晶格)能。
配位数。
晶体的堆积与填隙模型。
常见的晶体结构类型:
NaCl、CsCl、闪锌矿(ZnS)、萤石(CaF2)、金刚石、石墨、硒、冰、干冰、金红石、二氧化硅、钙钛矿、钾、镁、铜等。
11.化学平衡平衡常数与转化率。
弱酸、弱碱的电离常数。
溶度积。
利用平衡常数的计算。
熵(混乱度)的初步概念及与自发反应方向的关系。
12.离子方程式的正确书写。
13.电化学氧化态。
氧化还原的基本概念和反应的书写与配平。
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影响的说明。
14.元素化学卤素、氧、硫、氮、磷、碳、硅、锡、铅、硼、铝。
碱金属、碱土金属、稀有气体。
钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、银、金、锌、汞、钼、钨。
过渡元素氧化态。
氧化物和氢氧化物的酸碱性和两性。
常见难溶物。
氢化物的基本分类和主要性质。
常见无机酸碱的基本性质。
水溶液中的常见离子的颜色、化学性质、定性检出(不包括特殊试剂)和一般分离方法。
制备单质的一般方法。
15.有机化学有机化合物基本类型——烷、烯、炔、环烃、芳香烃、卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、酸、酯、胺、酰胺、硝基化合物以及磺酸的命名、基本性质及相互转化。
异构现象。
加成反应。
马可尼科夫规则。
取代反应。
芳环取代反应及定位规则。
芳香烃侧链的取代反应和氧化反应。
碳链增长与缩短的基本反应。
分子的手性及不对称碳原子的R、S构型判断。
糖、脂肪、蛋白质的基本概念、通式和典型物质、基本性质、结构特征及结构表达式。
16.天然高分子与合成高分子化学的初步知识(单体、主要合成反应、主要类别、基本性质、主要应用)。
决赛基本要求
本基本要求在初赛要求基础上增加下列内容,数学工具不涉及微积分。
1.原子结构四个量子数的物理意义及取值。
氢原子和类氢离子的原子轨道能量的计算。
s、p、d原子轨道轮廓图及应用。
2.分子结构分子轨道基本概念。
定域键键级。
分子轨道理论对氧分子、氮分子、一氧化碳分子、一氧化氮分子的结构和性质的理解及应用。
一维箱中粒子模型对共轭体系电子吸收光谱的解释。
超分子的基本概念。
3.晶体结构点阵的基本概念。
晶系。
根据宏观对称元素确定晶系。
晶系与晶胞形状的关系。
十四种空间点阵类型。
点阵的带心(体心、面心、底心)结构的判别。
正当晶胞。
布拉格方程。
4.化学热力学基础热力学能(内能)、焓、热容、自由能和熵。
生成焓、生成自由能、标准熵及有关计算。
反应的自由能变化与反应的方向性。
吉布斯-亥姆霍兹方程及其应用。
范特霍夫等温方程及其应用。
标准自由能与标准平衡常数。
平衡常数与温度的关系。
热化学循环。
相、相律和单组分相图。
克拉贝龙方程及其应用。
5.稀溶液的通性(不要求化学势)。
6.化学动力学基础反应速率基本概念。
速率方程。
反应级数。
用实验数据推求反应级数。
一级反应积分式及有关计算(速率常数、半衰期、碳-14法断代等)。
阿累尼乌斯方程及计算(活化能的概念与计算;速率常数的计算;温度对速率常数影响的计算等)。
反应进程图。
活化能与反应热的关系。
反应机理一般概念及推求速率方程(速控步骤、平衡假设和稳态假设)。
离子反应机理和自由基反应机理基本概念及典型实例。
催化剂及对反应的影响(反应进程图)。
多相反应的反应分子数和转化数。
7.酸碱质子理论缓冲溶液的基本概念。
典型缓冲体系的配制和pH值计算。
利用酸碱平衡常数的计算。
溶度积原理及有关计算。
8.Nernst方程及有关计算原电池电动势的计算。
pH对原电池的电动势、电极电势、氧化还原反应方向的影响。
沉淀剂、络合剂对氧化还原反应方向的影响。
用自由能计算电极电势和平衡常数或反之。
9.配合物的晶体场理论化学光谱序列。
配合物的磁性。
分裂能、电子成对能、稳定化能。
利用配合物平衡常数的计算。
络合滴定。
软硬酸碱。
配位场理论对八面体配合物的解释。
10.元素化学描述性知识达到国际竞赛大纲二级水平。
11.自然界氮、氧、碳的循环。
环境污染及治理、生态平衡、绿色化学的一般概念。
12.有机化学描述性知识达到国际竞赛大纲二级水平(不要求不对称合成,不要求外消旋体拆分)。
13.氨基酸、多肽与蛋白质的基本概念。
DNA与RNA。
14.糖的基本概念。
葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖。
糖苷。
纤维素与淀粉。
15.有机立体化学基本概念。
构型与构象。
顺反异构(trans-、cis-和Z-、E-构型)。
对映异构与非对映异构。
endo-和ePo-。
D,L构型。
16.利用有机物的基本反应对简单化合物的鉴定和结构推断。
17.制备与合成的基本操作用电子天平称量。
配制溶液、加热、冷却、沉淀、结晶、重结晶、过滤(含抽滤)、洗涤、浓缩蒸发、常压蒸馏与回流、倾析、分液、搅拌、干燥。
通过中间过程检测(如pH、温度、颜色等)对实验条件进行控制。
产率和转化率的计算。
实验室安全与事故紧急处置的知识与操作。
废弃物处置。
仪器洗涤和干燥。
实验工作台面的安排和整理。
原始数据的记录与处理。
18.常见容量分析的基本操作、基本反应及分析结果的计算。
容量分析的误差分析。
19.分光光度法。
比色分析。
马可尼科夫规则
他对于凯库勒的有机分子机构学说很有兴趣,并使之有了一个重大发展。
当时,人们普遍认为,碳原子只能形成六碳环。
诚然,六碳环最稳定,也最容易生成,但马尔科夫尼科夫证明这并不是唯一的可能。
1879年,他制成了四碳环化合物;1889年,他又实现了七碳环化合物。
他还指出了氯原子和溴原子与含双键碳链的连接特点。
这一特点的成因是半个世纪后泡利,由共振说解释清楚的,不过,人们现在仍称这种加成过程遵从马尔科夫尼科夫规则。
马可尼科夫(马尔科夫尼科夫)规则,又叫马氏加成.
即"烯烃与氢卤酸的加成,氢加在氢多的碳上".
出现马氏规则的原因是:
取代基越多的碳正离子越稳定也越容易形成.这样占主导的取代基多的碳就优先被负离子进攻加成.
在烯烃的亲电加成反应过程中,氢正离子首先进攻双键(这一步是定速步骤),生成一个碳正离子,然后卤素负离子再进攻碳负离子生成产物。
立体化学研究发现,后续的卤素负离子的进攻是从与氢离子相反的方向发生的,也就是反式加成。
如丙烯与HBr的加成:
CH-CH=CH+HBr→CH-CHBr-CH第一步,HBr电离生成H和Br离子,氢离子作为亲电试剂首先进攻C=C双键,形成这样的结构.
第二步,由于氢已经占据了一侧的位置,溴只能从另外一边进攻。
根据马氏规则,溴与2-碳成键,然后氢打向1-碳的一边,反应完成。
水、硫酸、次卤酸等都可以进行亲电加成,且它们的加成都属于马氏加成即它们都符合马可尼科夫规则.
螯合物
金属EDTA螯合物
螯合物是(旧称内络盐)是由中心离子和多齿配体结合而成的具有环状结构的配合物。
螯合物是配合物的一种,在螯合物的结构中,一定有一个或多个多齿配体提供多对电子与中心体形成配位键。
“螯”指螃蟹的大钳,此名称比喻多齿配体像螃蟹一样用两只大钳紧紧夹住中心体。
螯合物通常比一般配合物要稳定,其结构中经常具有的五或六元环结构更增强了稳定性。
正因为这样,螯合物的稳定常数都非常高,许多螯合反应都是定量进行的,可以用来滴定。
使用螯合物还可以掩蔽金属离子[1]。
可形成螯合物的配体叫螯合剂。
常见的螯合剂如下:
乙二胺(en),二齿
2,2'-联吡啶(bipP),二齿
1,10-二氮菲(phen),二齿
草酸根(oP),二齿
乙二胺四乙酸(EDTA),六齿
值得一提的是EDTA(ethPlenediaminetetraceticacid),它能提供2个氮原子和4个羧基氧原子与金属配合,可以用1个分子把需要6配位的钙离子紧紧包裹起来,生成极稳定的产物。
其化学结构表示如下:
(HOOCCH2)2NCH2CH2N(CH2COOH)2(下标)
螯合物在工业中用来除去金属杂质,如水的软化、去除有毒的重金属离子等。
一些生命必须的物质是螯合物,如血红蛋白和叶绿素中卟啉环上的4个氮原子把金属原子(血红蛋白含Fe3+,叶绿素含Mg2+)固定在环中心。
螯合效应
定义
对同一种原子,若形成螯合物比单基配位体形成的络合物(非螯合物)要更加稳定,这种效应称作螯合效应。
螯合物一般以五元环、六元环为最稳定,且一个络合剂与中心离子所形成的螯环的数目越多就越稳定。
产生原因
第一个原因:
Chelateeffect又叫EntropPeffectCd(H2O)42++4CH3NH2→Cd(CH3NH2)42++4H2ODGo=-37.2KJ,DHo=-57.3KJ,DSo=-67.3J/oKCd(H2O)42++2en→Cd(en)22++4H2ODGo=-60.7KJ,DHo=-56.5KJ,DSo=+14.1J/oK
第二个原因
一只脚上了,另一只脚亦在不远处,以五、六圆环较