高中化学竞赛4
高中化学竞赛课程 无机化学第四章 物质的状态
稀溶液中，摩尔分数与质量摩尔浓度的关系：
对于稀溶液， x剂 x质 所以， x剂 +x质 x剂
对于水溶液，
x质
n质 n质 +n剂
n质 n剂
1000g溶剂水中所含的溶质的物质的量等于质量摩尔浓
度
x质
n质 n剂
= b b 1000 / 18 55.56
令 k' = 1 55.56
则 x 质 k 'b
气体
气体的基本物理特性：扩散性和可压缩性。表现为： （1）气体没有固定的体积和形状。 （2）气体是最易被压缩的一种聚集状态。 （3）不同种气体能以任意比例相互均匀混合。 （4）气体的密度比液体和固体的密度小很多。
体积（volume）压力（pressure） 温度（temperature） 气体的量（amount of gas）
实际气体的实验数据偏离理想气体状态方程。
产生偏差的主要原因是: ①气体分子本身的体积的影响 ②分子间力的影响
Van der Waals 方程 n2
( p a )(V nb ) n RT V2
a、 b：Van der waals常量。
不同气体，a、 b值不同。
a、 b→大，实际气体偏离理想气体的程度→大。
血液
蛋白质
H2O
溶液
膜
分 散 溶胶 1~100nm
系
分子 的小 聚集
体
多相，较稳定，扩散 慢 颗粒不能透过半 透膜
AgI 溶胶
AgI
H2O
粗* 在分体散系系内部>1物00n理m性质分 大和子集聚化的学多 很 滤性相 纸质慢，完，不全颗稳均粒定匀不，能的扩透一散过部分泥称浆为相。泥土
全国高中学生化学竞赛(省级赛区)模拟试题四
● 竞赛时间3小时。
迟到超过半小时者不能进考场。
开始考试后1小时内不得离场。
时间到，把试卷(背面朝上)放在桌面上，立即起立撤离考场。
● 试卷装订成册，不得拆散。
所有解答必须写在指定的方框内，不得用铅笔填写。
草稿纸在最后一页。
不得持有任何其他纸张。
● 姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论处。
● 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。
第一题（8分）在一次化学兴趣小组的活动中，某小组进行了如下的实验：在小烧杯中加入了一定量的某物质的水溶液A ，滴加了几滴盐酸溶液，再在小烧杯上盖上一张滤纸，在滤纸上滴加了一些碘酸钾-淀粉溶液，几秒钟后，烧杯壁上有黄色的固体析出，滤纸变成蓝色，又过了一段时间后，滤纸的蓝色退去。
1、 请说明A 是什么溶液。
2、 请写出所有有关的离子反应方程式。
1.008Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Ac-Lr H Li Be B C N O FNaMg Al Si P Cl S K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Rb Cs Fr SrBa Ra Y La Lu -6.9419.01222.9924.3139.1040.0885.4787.62132.9137.3[223][226]44.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9363.5558.6965.3910.8126.9869.7212.0128.0972.61114.8204.4118.7207.2112.4200.6107.9197.0106.4195.1102.9192.2101.1190.298.91186.295.94183.992.91180.991.22178.588.9114.0116.0019.0030.9774.92121.8209.032.0778.96127.6[210][210][210]126.979.9035.454.00320.1839.9583.80131.3[222]HeNe Ar Kr Xe Rn相对原子质量Rf Db Sg Bh Hs Mt第二题（10分）金属化合物不仅在晶体结构上不同于分组金属，而且性质上也不同。
竞赛主要分为四个阶段
高中化学竞赛简介高中化学竞赛是面向高中在校生举办的知识竞赛活动，竞赛主要分为四个阶段：第一阶段、省级预赛，由省级化学会命题，面向高一和高二的在校生，根据竞赛成绩分为省级预赛一二三等奖，各省市划出分数线，使分数线以上的同学在特定的人数范围内，这些同学都将有资格报名参加全国高中生化学竞赛（省级赛区）。
第二阶段、全国高中生化学竞赛（省级赛区），全国初赛就是每年的九月份的考试.试题的难度还是很一般的，满分是100，没选择面向所有高中一、二年级在校生，高三应届毕业生，根据成绩以省为单位划定分数线，分为省级一二三等奖，也可说是全国初赛一二三等奖。
一等奖为50名左右，具有直接保送大学学习的机会，参加高考的同学，可以在高考分数上加20分(但有些省份如四川省，省级一等奖只能加5分）。
全省的一等奖获得者将有资格进行高中竞赛第二块内容的学习和实验操作，参加省级化学集训，通过多次全方面的考试，选取前六名（一般根据各省情况会有变化，但人数大概不变，承办省增加两名，之前一年有队员参加ICHO的省份增加一名）获得参加化学竞赛冬令营即全国高中化学竞赛决赛的机会。
第三阶段、全国高中化学竞赛决赛（简称冬令营），面向获得省级赛区一等奖前几名的选手，根据成绩分为全国金银铜奖，一般金奖的前20名还可以进入全国集训队，争取参加国际竞赛的机会，前30名还可以直接保送北京大学，其他获奖选手的视情况保送，但一般也是只参加摸底性质的大学测试，不需要参加大学保送生的选拔考试。
第四阶段、国际高中生奥林匹克化学竞赛（IChO），进入全国集训队的选手通过培训测试选拔出4名国家队选手代表中国参加国际高中生奥林匹克化学竞赛。
一是对奥赛全国决赛获奖学生、科技类竞赛相关获奖学生，由原来的可具备加分、保送资格，调整为高校可在同等条件下优先选拔录取，是否可享受加分照顾由生源所在地省级招委决定，不再具备保送资格。
二是对奥赛省赛区一等奖获奖学生，由原来的可具备保送、加分资格，调整为高校可在同等条件下优先选拔录取，不再具备保送、加分资格。
2024版高中化学竞赛专区试卷答案
3
关注实际问题
由于试卷中多道题目结合实际问题，学生 需要关注生产、生活等实际问题中的化学 知识应用。可以通过阅读相关书籍、资料 等方式，拓宽视野，增强对实际问题的理 解和分析能力。
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下一阶段备考重点提示
要点一
深入理解化学反应原 理
化学反应原理是高中化学的核心内容之 一，也是竞赛考查的重点。学生需要深 入理解化学反应的基本原理、影响因素 等，并能够运用相关知识分析和解决实 际问题。
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填空题答案及解析
1. 【答案】
(1) 氢键；
(2) $sp^{3}$；
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填空题答案及解析
1
(3) 极性共价键（或共价键）；
2
【解析】
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(1)电负性较大的$N$、$O$、$F$元素， 能与$H$形成共价键，且分子之间存在 氢键，所以比同周期的其他元素形成的 氢化物沸点高；故答案为：氢键；电负 性较大的$N$、$O$、$F$元素，能与 $H$形成共价键，且分子之间存在氢键， 所以比同周期的其他元素形成的氢化物 沸点高；
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感谢您的观看
THANKS
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整体难度与往年竞赛试卷相当，符合高中化学竞 赛的选拔要求。
高中化学的主要知识点，包括化学反应原理、物质结构与性质、 有机化学基础、化学实验基础等。
试题注重知识点的综合运用，要求学生能够灵活运用所学知识解决实际问 题。
部分题目涉及了高中化学的拓展知识点，考查了学生的知识广度和深度。
要点二
掌握物质结构与性质
物质结构与性质是高中化学的重要内容 之一，也是竞赛考查的热点。学生需要 掌握常见物质的组成、结构、性质等， 并能够运用相关知识解释和预测物质的 性质和行为。
高中化学竞赛 中级无机化学 第四章 配位场理论和配合物的电子光谱
ML= 0 MS =0 （2S+1)(2L+1)=1
15
能量相同的微状态归为一组,得到自由离子的5个光谱项:
L=4, ML= 4, 3, 2, 1 0, S=0 MS= 0
1G
L=3, ML= 3, 2, 1 0,
S=1 MS= 1, 0 3F
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基本性质：
为什么可以把d1、d4、d6、d9组 态放到一张图中？
这是因为： （1） d0、d5、d10 在八面体弱场和
四面体场中都是球形对称的, 稳定化能 均为0, 其静电行为相同;
（ 2 ） 而 d6 可 认 为 是 在 d5 上 增 加 1 个 电子, 尤如从d0上增加1个电子成d1一 样, 因而d1和d6的静电行为应该相同；
d2与d8, d3与d7的能级分布情况可用同一张Orgel 图定性描述
28
28
由图可以发现： ① F谱项在配位场中分裂为T1、
T2和A2, 而P谱项不分裂但变成T1, 基 态F谱项与P谱项有能量差。
② 相同类型的线, 如T1(P)和 T1(F)(图的左边)是禁止相交的, 他们 发生弯曲, 互相回避, 其弯曲的程度以 C表示, 称为弯曲系数。（不相交规 则）
颜色： 吸收绿黄光 显紫红色
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Orgel图
优点：简单方便
缺点: ① 不能用于强场配合物, 它只适用于弱场、高自
旋的情况, 而在强场情况下的谱项能量的变化在图上未反映。 ② Orgel图缺乏定量准确性, 那怕是同一电子组态
的离子, 不同的配体就要用不同的Orgel图, 因而特别不方 便。这是因为它的谱项能量和分裂能都是以绝对单位表示的, 不同的中心离子和不同的配体有不同的谱项能量和分裂能。
高中化学竞赛总训练4化学键理论与分子几何构型
中学化学竞赛总训练四、化学键理论与分子几何构型1．NO的生物活性已引起科学家高度重视，它与O2－反应，生成A。
在生理pH条件下，A的t1/2= 1～2秒。
⑴写出A的可能的Lewis结构式，标出形式电荷。
推断它们的稳定性。
⑵A与水中的CO2快速一对一地结合，试写出此物种可能的路易斯结构式，表示出形式电荷，推断其稳定性。
⑶含Cu+的酶可把NO2－转化为NO，写出此反应方程式。
⑷在固定器皿中，把NO压缩到100atm，发觉气体压强快速降至略小于原压强的2/3，写出反应方程式，并说明为什么最终的气体总压略小于原压的2/3。
2．试画出N5+离子的Lewis全部可能结构式，标出形式电荷，探讨各自稳定性，写出各氮原子之间的键级。
你认为N5+的性质如何？它应在什么溶剂中制得。
3．在地球的电离层中，可能存在下列离子：ArCl+、OF+、NO+、PS+、SCl+。
请你预料哪一种离子最稳定？哪一种离子最不稳定？说明理由。
4．硼与氮形成类似苯的化合物，俗称无机苯。
它是无色液体，具有芳香性。
⑴写出其分子式，画出其结构式并标出形式电荷。
⑵写出无机苯与HCl发生加成反应的方程式⑶无机苯的三甲基取代物遇水会发生水解反应，试推断各种取代物的水解方程式，并以此推断取代物可能的结构式。
⑷硼氮化合物可形成二元固体聚合物，指出这种聚合物的可能结构，并说明是否具有导电性。
⑸画出Ca2(B5O9)Cl·2H2O中聚硼阴离子单元的结构示意图，指明阴离子单元的电荷与硼的哪种结构式有关。
5．用VSEPR理论推断下列物种的中心原子实行何种杂化类型，指出可能的几何构型。
(1)IF3(2)ClO3－(3)AsCl3(CF3)2(4)SnCl2(5)TeCl4(6)GaF63－170℃ 6．试从结构及化学键角度回答下列问题：一氧化碳、二氧化碳、甲醛、甲酸等分子(1)画出各分子的立体构型，并标明各原子间成键状况（σ、π、Πmn ） (2)估计分子中碳—氧键的键长改变规律7．近期报导了用二聚三甲基铝[Al(CH 3)3]2 (A)和2, 6 —二异丙基苯胺(B)为原料，通过两步反应，得到一种环铝氮烷的衍生物(D)： 第一步：A + 2B === C + 2CH 4其次步：□C □D + □CH 4 （□中填入适当系数）请回答下列问题：(1)分别写出两步反应配平的化学方程式（A 、B 、C 、D 要用结构简式表示 (2)写出D 的结构式(3)设在第一步反应中，A 与过量B 完全反应，产物中的甲烷又全部挥发，对反应后的混合物进行元素分析，得到其质量分数如下：C (碳)：73.71%，N (氮)：6.34% 试求混合物中B 和C 的质量分数（%）（已知相对原子量：Al ：26.98、C ：12.01、N ：14.01、H ：1.01）8．四氨合铜(II)离子在微酸性条件下，与二氧化硫反应生成一种沉淀物(A)，该沉淀物中Cu:N:S （原子个数比）=1:1:1，结构分析证明：存在一种正四面体和一种三角锥型的分子或离子，呈逆磁性。
高中化学竞赛知识点整理(四)
4.1水分子的结构和冰1.水的重要性2.水分子的结构：氧原子以不等性sp3形式杂化与两个氢原子形成角型结构-极性氢键3.水分子的特性：（1）氢键使水在凝固过程中体积会膨胀，使冰的密度就比水的密度小，水在4ºC时的密度最大，（2）冰中的水分子的六角型晶体结构带来了不少有趣现象。
大部分雪花都具有图4-5中所显示的那种六角型结构，这就是水分子的立体构型所产生的结果。
4.2液态水的行为4.2.1液体的性质1. 液体最显著的特征是可流动性，就是说液体可以搅拌，外力会使它从容器中飞溅出来，可以从一个容器倾倒到另一个容器中，还可以通过滤网。
2. 液体不具有大的压缩性，压力增加较大的幅度，液体的体积只有微小的减少。
同时液体也像大多数其他物质一样，温度升高它的体积也会相应的膨胀。
3. 液体的微观状态是短程有序而长程无序．1．黏度黏度：液体阻碍流动的性质就叫黏度。
液体的黏度很大程度上受到分子间作用力的影响；当然液体分子的形状和大小也对黏度有一定影响；对大部分液体而言，温度升高液体的黏度就会下降。
2．分子间凝聚力凝聚力（cohesion force）：是存在于单一物种中分子间的一种作用力。
对于水来说，这种凝聚力就是氢键。
附着力（adhesive force）：是一种存在于两种不同物质中分子间的作用力。
3．表面张力1.把处于液体表面的分子拉向液体内部的力又使液体表面具有尽可能小的表面积叫表面张力。
例如：雨后荷叶上滚动的圆圆的雨珠和清晨树叶上的露珠，如果没有重力的作用，它们一定会是圆球形的。
2.润湿：当一滴水落在一个物体的表面并慢慢散开并慢慢沁润物体的表面的过程3.落在物体表面的水滴是否能润湿物体的表面取决于两种力的竞争，粘着力和附着力（Cohesive force and Adhesive force）。
粘着力是同种物质中相同分子间的相互作用力。
附着力是不同种物质中不同分子间的相互作用力。
如果粘着力大于附着力，液滴就以圆球形状存在于物体材料的表面；如果粘着力小于附着力，液滴就能润湿物体材料的表面。
高中化学奥赛有机化学部分教案(4--对映异构)
4--对映异构构造相同，但分子中原子在空间的排列方式不同的化合物称为立体异构体，这种现象称为立体异构。
它是立体化学的主要内容之一。
那么，什么叫立体化学？立体化学（stereochemistry）是一种以三度空间来研究分子结构和性质的科学。
我们知道有机分子是立体的，所以在研究它时必须要有立体化学的观念。
目前已发现许多有机化合物的结构和性质一定要从它们的空间排列来解释。
正由于有机分子是立体的，所以会因它们中的各原子在空间排列位置的不同而造成异构现象--立体异构。
前面所讲的构象异构和顺、反异构都是立体异构。
可是构象异构和顺、反异构不同，构象异构可借分子中单键的旋转而互变。
因此很难分离出构象异构体，只能利用光谱分析、热力学计算、偶极矩测量以及X-光或电子衍射证明它们的存在。
而顺、反异构体的互变要通过键的断裂，比较困难，因此能得到纯的顺式异构体和反式异构体。
立体异构除了上面两种以外，这里我们介绍第三种，那就是对映异构（enantiomerism）。
例如：当我们进行2-丁烯的水合反应时，分离到两种丁醇，它们的物理性质和化学性质基本上相同，只是在对偏振光的作用上有差异，一个使偏振光向右转（右旋体Dextrorotatory）一个使偏振光向左转（左旋体Levorotatory），转的度数基本上也相同。
H3C CH CHCH3+ H OH+H3C CH2C CH3HOH+H3CH2C COHHCH3左旋体右旋体[α]D25= -13.52O[α]D25= +13.52O它们的结构如按照平面来书写，很难看出有什么两样，都是CH3CH2CH（OH）CH3，可是在空间排列上，它们是不同的，它们互成镜象不重合，所以不是一个化合物，是构型异构体。
由于这两个异构体互相对映，故称为对映体（Enantionmers).又因为它们中的一个要使偏振光向左转，另一个使偏振光向右转，所以也常称为旋光异构体（Optical isomers）。
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物质交换 有 无 无
能量交换 有 有 无
例： 热水置于敞口瓶中——“敞开体系”
热水置于敞口瓶中加盖——“封闭体系” 热水置于敞口瓶中加盖，再放入保温瓶中—— 近似“孤立体系” 环境是除划定为研究系统而外的整个物质世界 , 因而它的温度和压力可认为恒定不变 环境温度-----298.15K 环境压力-----标准大气层
0.012kg 12C的原子数叫做阿伏加德罗数, 阿伏加
德罗数是个纯数。当阿伏加德罗数以 mol-1 为单位时， 称为阿伏加德罗常量，符号为NA或L。
2.注意:
在使用物质的量时,基本单元应指明,可以是原子,分 子,离子,电子或这些粒子的特定组合. 物质的量: 单位名称为 摩尔 单位符号为 mol ● 摩尔是用以计算系统物质中所含微观基本单元数目 多少的一个物质的量 ● 摩尔体积: 1 mol 物质的体积,符号Vm， 单位m3·mol-1或L·mol-1
例：298.15K，各气体分压101.325KPa下， N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g)
指定条件（标准状态）下，正反应能够自发进行 1. 反应的方向 (△rGm ø﹤0 ?) 指定条件下，正反应可否自发进行
△fGm ø / kJ/mol 0 0 -16.5 △rGm ø = 2 (-16.5) – 0 –3× 0 = -33kJ/mol
(三) 浓度 (concentration)
1. 物质的量浓度(molarity): 狭义的浓度概念,指每升 溶液中溶质 B 的“物质的量”，符号为 c ， 单位为 mol· L-1或mol· dm-3，即： cB＝nB/V
2. 质量摩尔浓度(molality)：指每1 kg溶剂(注意不是 溶液！)中溶质的物质的量,符号为m，单位为 mol· kg-1，即： mB＝nB/wA ＝ nB / (nAMA)
第五章 化学热力学基础
Basis to Chemical Thermodynamics 热力学发展简史：
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19世纪中叶，发明蒸汽机 1884—— 热 力 学 第 一 定 律 ， 德 国 物 理 学 家 Julius Robert Meger (迈尔), 既能量守恒定律，能量不可能无 中生有也不可能无影无踪地消失，只能从一种形式转 化为另一种形式，如热转化为功等。 1885—— 热 力 学第 二 定 律 ， 德 国 物理 学 家 Rudolph Clausius（克劳修斯), 讨论宏观过程的方向和限度。 1851，英物理学家William Thomson Kermanm Nernst （能斯特）
2. 反应的限度——正反应如果能进行，则反应
进行的限度？
3. 反应过程的能量转换——放热？吸热？
（ △rHm﹤0: 放热; △rHm﹥0: 吸热）
4. 反应机理——反应是如何进行的？ 5. 反应速率——反应进行的快慢？
化学热力学回答前3个问题，但不能回答后2 个问题，后2个问题由化学动力学等回答
(四）热力学研究方法特点
一、热力学简介
（一）什么叫热力学
热力学是研究宏观过程的能量变化，过程的方 向与限度所遵循的规律
（二）什么叫化学热力学
应用热力学原理，研究化学反应过程及伴随这 些过程的物理现象。例如研究化学反应的热效 应、化学反应的方向与限度、化学平衡、溶液 与相平衡、电化学与热力学、表面与表面化学 热力学等
（三）化学热力学解决的问题
●
标准状态(273.1K;101.325kPa) 理想气体22.4L.mol-1 ● 摩尔质量 : 1 mol 物质的质量 , 符号 M ， 单位 kg·mol-1. 摩尔质量的概念和化学式相对应. ● 摩尔分数: 对于混合物，可以用组分的“物质的量” 与混合物的“物质的量”之比来表述其组成，称为 “物质的量分数” ，符号x ∑xj =1 国际单位制: SI (the international system of Unites)
pV = nRT
R—— 摩尔气体常量
当p =101.325kPa, T=273.15K，n=1.0 mol时, Vm=22.414L=22.414×10-3m3
热力学标准压力 p°
P=760mmHg = 760torr =1atm= 1.01325×105Pa
(二) 物质的量 (the amount of substance)
1. 定义: 1971年10月 第14届国际计量大会
是计量物质的微观基本单元的物理量，被计量的 物质微粒可以是分子、原子、离子、电子、光子等 微观粒子，也可以是某些微观粒子的特定组合。 当物质的微粒或其特定组合数与 0.012kg 12C的 原子数相等时，其物质的量为1 mol. 即mol是一系统 物质的量 , 该系统中所包含的基本单元数与 0.012kg 12C的原子数目相等
3. 质量分数(mass partial)：为溶质的质量与溶液的 质量之比（用百分数表达在乘以100％）
(四) 气体
(gas)
1. 特征: 扩散性及压缩性 2. 理想气体(idea gas)：当分子本身体积极小或 分子间引力极小的情况下,为此假定 (1) 气体分子之间 没有相互作用力; (2) 气体分子自身没有体积，分子之 间平均距离很大，气体分子本身的体积可以忽略。 3. 理想气体状态方程
(一) 系统和环境 (system and surroundings) 系统——即作为研究对象的物质体系 环境——系统之外，与系统密切相关 （物质交换和能量交换）所及的部分
系统分类
按系统与环境的关系（有无物质交换和/或 能量交换）进行分类
敞开体系 (open system) 封闭体系 (closed system) 孤立体系 (isolated system)
研究系统的宏观性质 即大量质点的平均行为，所得结论具有统计 意义；不涉及个别质点的微观结构及个体行为 不依据物质结构的知识 2. 不涉及时间概念 无机化学课的化学热力学初步，着重应用热 力学的一些结论，去解释一些无机化学现象； 严格的理论推导、详细地学习化学热力学，是 物理化学课程