江苏省高中学生化学竞赛冬训班教案-化学学习与化学竞赛

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1、扬州大学 吴 星 Tel：0514-7975398, 7130288, 1. 为什么中国中学生参加科学奥林匹克竞赛屡屡取 得世界冠军, 而大学毕业后与科学上的世界大奖就无缘了? 2.泱泱大国建国近60年为什么没有一个诺贝奖获得者？ 3.为什么近现代世界重大知识科技创新在原创意义上我们所占的份额那么少？ 4.为什么电子可 一分为二的猜想不是中国人提出的? 5.为什么我国很少有世界一流的大学？之一：科技创新的主力是青年人爱因斯坦于爱因斯坦于19051905年提年提 出狭义相对论，年仅出狭义相对论，年仅 2626岁。岁。之一：科技创新的主力是青年人玻尔的原子结构理玻尔的原子结构理 论诞生于论诞生于1

2、9121912年，年， 其时他不过其时他不过 27 27岁岁 。之一：科技创新的主力是青年人19531953年年4 4月，沃森提出月，沃森提出DNADNA双双 螺旋结构模型，其时螺旋结构模型，其时2525岁岁图灵图灵19361936年提出图灵机年提出图灵机 概念，时年概念，时年2424岁。岁。之一：科技创新的主力是青年人牛顿牛顿( (I.Newton)I.Newton)16651665年发明年发明 微积分，年仅微积分，年仅2222岁岁之一：科技创新的主力是青年人海森堡建立量子矩阵力海森堡建立量子矩阵力 学时不过学时不过2424岁。岁。狄拉克狄拉克2323岁为量子力岁为量子力 学找到普适的数学工

3、具学找到普适的数学工具 ，2626岁建立了相对论性岁建立了相对论性 量子理论。量子理论。日本模式美国模式中国模式人人众众从从从权、从 书、从旧之二：不同的文化模式法朗西斯四色问题之三：科学家如何研究人人都熟悉地图，可是绘制一张普通的政区图，至少需要几种颜色， 才能把相邻的政区或区域通过不同的颜色区分开来，就未必是一个简 单的问题了。 这个地图着色问题，是一个著名的数学难题。大家不妨用一张中 国政区图来试一试，无论从哪里开始着色，至少都要用上四种颜色， 才能把所有省份都区别开来。所以，很早的时候就有数学家猜想：“ 任何地图的着色，只需四种颜色就足够了。”这就是“四色问题”这个 名称的由来。 数学

4、史上正式提出“四色问题”的时间是在1852年。当时伦敦的大 学的一名学生法朗西斯向他的老师、著名数学家、伦敦大学数学教授 莫根提出了这个问题，可是莫根无法解答，求助于其它数学家，也没 有得到答案。于是从那时起，这个问题便成为数学界的一个“悬案”。一直到二十年前的1976年9月，美国数学会通告正式宣布了 一件震撼全球数学界的消息：美国伊利诺斯大学的两位教授阿贝尔和 哈根，利用电子计算机证明了“四色问题”这个猜想是完全正确的！他 们将普通地图的四色问题转化为2000个特殊图的四色问题，然后在电 子计算机上计算了足足1200个小时，最后成功地证明了四色问题。四色问题第一次世界大战期间魏格纳在德国军队

5、服役。当他受伤 后在医院治疗期间，偶然发现大西洋两岸的大陆轮廓非 常吻合，从而产生了一个问题为什么非洲大陆和南 美洲大陆轮廓非常 吻合？魏格纳大陆漂移学说南美洲大陆的凸出部分与非洲大陆的凹进部分 几乎是吻合的！两块大陆就象撕破的一页纸， 可以拼合在一起。 假设之四：什么束缚、妨碍了创新?1.中国长期的小农经济, 形成了“小康即安”“小富即满”的小农保 守思想, 这是妨碍创新的思想根源。 2.中国文化中的神本主义文化, 即唯神、唯上、唯书束缚了中国 学人创造性的发扬。 3.中国教育中的唯书教育与应试教育妨碍了学生的自由与个性的 发展，也就妨碍了创新。因此要加强个性教育、素质教育与创 造教育。4.

6、 中国学人习惯于跟踪不习惯于创新的一个重要原因是缺乏自信 心，不敢质疑和批判现存的知 识体系，不敢提出创新的理论 和方法。参加全国高中学生化学竞赛初赛的选手为普通高中学生，主要是高三学生，参赛学生应品德高尚、身心健康、学有余力，对化学及相关学科有特殊兴趣，各科中学课程成绩优良。选自国家化学竞赛章程化学竞赛需要什么需要之一：保持和发展对化学科学的好奇n发展科学需要有三个条件：好奇心、有时间、有自己的选题（亚里士多德）n好奇心是科学研究的原动力（丁肇中）n要成为一名优秀的物理学家首先要有好奇心，对自然的好奇，对于普遍事物的好奇（朱棣文）n科学的动力是好奇心（蒋锡夔）1932年捷克人 Landa等人

7、从南摩拉维亚油田的石油分馏 物中发现一种烷（代号A），次年借X射线技术证实了基 结构，竟是一个叫Lukes的人早期预言过的，后来A被大 量合成。并发现它的胺类衍生物具有抗病毒、抗震颤的 药物活性，开发为常用药。图1给出了三种已经合成的由 2，3,4个A为基本结构单元“模块”像积木一样搭成的笼状 烷。请根据这些图形画出A的结构。物质结构初中化学元素化合物化学反应、能量结构、性质 配合物 化学反应原理有机化学基础需要之二：完备的化学知识体系物质结构化学实验研究人类社会发展化学反应化学物质能量变化n2004年第5题 研究发现，钒与吡啶-2-甲酸根形成的 单核配合物可增强胰岛素降糖作用，它是电中性分

8、子，实验测得其氧的质量分数为25.7 %, 画出它的 立体结构，指出中心原子的氧化态。要给出推理过 程。 设配合物中吡啶2甲酸数目为x，氧原子数目为y当y=0，x=20 当y=1，x=2 当y3，x为负值n2000年第14题 铂系金属是最重要的工业催化剂。但其储藏已几近枯竭，上小行星去开采还纯属科学幻想。研究证实，有一类共价化合物可代替铂系金 属催化剂。它们是坚硬的固体，熔点极高，高温下不分解，被称为“千禧催化 剂”（millennium catalysts）。下面3种方法都可以合成它们： n在高温下将烃类气体通过钨或钼的氧化物的表面。 n高温分解钨或钼的有机金属化合物（即：钨或钼与烃或烃的卤

9、代物形成的配 合物）。n在高度分散的碳表面上通过高温气态钨或钼的氧化物。n14-1 合成的化合物的中文名称是_和_。n14-2 为解释这类化合物为什么能代替铂系金属，提出了一种电子理论，认为这些化合物是金属原子与非金属原子结合的原子晶体，金属原子周围的价电 子数等于同周期的铂原子或钌原子的价电子数。这类化合物的化学式（即最 简式或实验式）是_和_。C H Mo WC H Mo W XC O Mo W过度元素的价电子结构2004年是俄国化学家马科尼可夫（V. V. Markovnikov，18381904） 逝世100周年。马科尼可夫因提出CC双键的加成规则（Markovnikov Rule）而

10、著称于世。本题就涉及该规则。给出下列有机反应序列中的A、 B、C、D、E、F和G的结构式，并给出D和G的系统命名。需要之三：发展学习能力v独立自主的学习方法v在做中学的学习方法v集体合作的学习方法v科学探究的学习方法v获取和处理信息的能力v分析和解决问题的能力v运用新知识的能力v创新思维的能力磷酸H3PO2是一种强还原剂，将它加入 CuSO4水溶液，加热到40oC50oC,析出 一种红棕色的难溶物A。经鉴定：反应后的溶液是磷酸和硫酸的混合物； X射线衍射证实A是一种六方晶体，结 构类同于纤维锌矿(ZnS),组成稳定；A 的主要化学性质如下：(1)温度超过 60oC，分解成金属铜和一种气体；(2

11、) 在氯气中着火；(3)与盐酸反应放出气体。回答以下问题： (1)写出A的化学式。 (2)写出A的生成反应方程式。 (3)写出A与氯气反应的化学方程式。 (4)写出A与盐酸反应的化学方程式。方法一：信息分析法方法一：信息分析法A:Cu H P S OA:类质同晶AB CuH CuO CuS CuPA:Cu H 在星际云中发现一种高度对称的有机分子（Z），在紫 外辐射或加热下可转化为其他许多生命前物质，这些事实 支持了生命来自星际的假说。有人认为，Z的形成过程如下 ：（1）星际分子CH2NH聚合生成X；（2）X 与甲醛加 成得到Y（分子式C6H15O3N3）；（3）Y与氨（摩尔比11 ）脱水缩合

12、得到Z 。试写出X、Y和Z的结构简式。 六配位（八面体）单核配合物MA2(NO2)2呈电中性；组成分 析结果：M 21.68%, N 31.04%, C 17.74%；配体A含氮不含 氧；配体 (NO2)x 的两个氮氧键不等长。 （1）该配合物中心原子M是什么元素？氧化态多大？给出 推论过程。 （2）画出该配合物的结构示意图，给出推理过程。 （3）指出配体 (NO2)x在“自由”状态下的几何构型和氮原子 的杂化轨道。 （4）除本例外，上述无机配体还可能以什么方式和中心原 子配位？用图形回答问题。 方法二：模仿类比法方法二：模仿类比法例例4 4 （20002000）最近，我国某高校一研究小组将）

13、最近，我国某高校一研究小组将 0.3830.383g g AgClAgCl，0.160g 0.160g SeSe和和0.210.21g g NaOHNaOH装入充满装入充满 蒸馏水的反应釜中加热到蒸馏水的反应釜中加热到115115，1010小时后冷至小时后冷至 室温，用水洗净可溶物后，得到难溶于水的金属室温，用水洗净可溶物后，得到难溶于水的金属 色晶体色晶体A A。在显微镜下观察，发现在显微镜下观察，发现A A的单晶竟是六的单晶竟是六 角微型管（如右图所示），有望开发为特殊材料角微型管（如右图所示），有望开发为特殊材料 。现代物理方法证实。现代物理方法证实A A由银和硒两种元素组成，由银和硒两

14、种元素组成， SeSe的质量几近原料的的质量几近原料的2/32/3；A A的理论产量约的理论产量约0.390.39g g。 1 1写出合成写出合成A A的化学方程式，标明的化学方程式，标明A A是什么？是什么？ 2 2溶于水的物质有：溶于水的物质有：_3S3S6NaOH6NaOH2Na2Na2 2S SNaNa2 2SOSO3 33H3H2 2OO 2AgCl2AgClNaNa2 2S S2Ag2Ag2 2S S2NaCl2NaCl 4AgCl4AgCl3S3S6NaOH6NaOH2Ag2Ag2 2S SNaNa2 2SOSO3 34NaCl4NaCl3 3HH2 2OO3Se3Se6NaOH

15、6NaOH2Na2Na2 2SeSeNaNa2 2SeOSeO3 33H3H2 2OO 2AgCl2AgClNaNa2 2SeSe2Ag2Ag2 2SeSe2NaCl2NaCl 4AgCl4AgCl3Se3Se6NaOH6NaOH2Ag2Ag2 2SeSeNaNa2 2SeOSeO3 34NaCl4NaCl3 3HH2 2OO类 比类 比2005全国初赛第10题（10分）据世界 卫生组织统计，全球约有8000万妇女使用避孕环。常用避孕环都是含金属 铜的。据认为，金属铜的避孕机理之 一是，铜与子宫分泌物中的盐酸以及 子宫内的空气反应，生成两种产物， 一种是白色难溶物S，另一种是酸A 。酸A含未成对电子，是一种自由基，具有极高的活性，能杀死精子。 10-1写出铜环产生A的化学方程式。 10-2画出A分子的立体结构。 10-3给出难溶物S和酸A的化学名称。 10-4 A是一种弱酸，pK=4.8 问：在 pH= 6.8时，A主要以什么形态存在？Cu+HCl +O2= S + AS :CuH CuCl A:HnOmA不可能是：H2O、H2O2 A:HO2（类比KO2）0江苏科学模仿，正确类比幻想是诗人的翅膀，假设是科学家的天梯。 （歌德）想像力比知识更重要，因为知识是有限的，而想像力概括着世界的 一切，推动着进步，并且是知识进 化的源泉。严格地说，想像力是科学 研究的实在因素。