高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座全套（共20讲）
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高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座全套（共20讲）
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座：第10讲《氧化还原反应与电化学基础》.doc
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座：第11讲《主族元素及其化合物》.doc
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座：第12讲《副族元素及其化合物》.doc
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座：第13讲《烃类》.doc
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座：第14讲《烃的衍生物》.doc
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座：第15讲《生物分子化合物和高分子化合物初步》.doc
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座：第16讲《立体化学基础》.doc
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座：第17讲《有机化合物的合成》.doc
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座：第18讲《化学实验基础》.doc
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座：第19讲《容量分析（包括有效数字的概念）》.doc
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座：第1讲《气体》.doc
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座：第20讲《赛前指导》.doc
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座：第2讲《溶液》.doc
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座：第3讲《化学热力学基础》.doc
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座：第4讲《原子结构与元素周期律》.doc
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座：第5讲《分子结构》.doc
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座：第6讲《晶体结构》.doc
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座：第7讲《化学反应速率与化学平衡》.doc
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座：第8讲《电解质溶液和电离平衡》.doc
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座：第9讲《络合物(配位化合物)化学基础》.doc
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第1讲 气体
【竞赛要求】
气体。理想气体标准状态。理想气体状态方程。气体密度。分压定律。气体相对分子质量测定原理。
【知识梳理】
一、气体
气体、液体和固体是物质存在的三种状态。气体的研究对化学学科的发展起过重大作用。气体与液体、固体相比较，具有两个明显特点。
1、扩散性
当把一定量的气体充入真空容器时，它会迅速充满整个容器空间，而且均匀分布，少量气体可以充满很大的容器，不同种的气体可以以任意比例均匀混合。
2、可压缩性
当对气体加压时，气体体积缩小，原来占有体积较大的气体，可以压缩到体积较小的容器中。
二、理想气体
如果有这样一种气体：它的分子只有位置而无体积，且分子之间没有作用力，这种气体称之为理想气体。当然它在实际中是不存在的。实际气体分子本身占有一定的体积，分子之间也有吸引力。但在低压和高温条件下，气体分子本身所占的体积和分子间的吸引力均可以忽略，此时的实际气体即可看作理想气体。
三、理想气体定律
1、理想气体状态方程
将在高温低压下得到的波义耳定律、查理定理和阿佛加德罗定律合并，便可组成一个方程：
pV= nRT （1-1）
这就是理想气体状态方程。
式中p是气体压力，V是气体体积，n是气体物质的量，T是气体的绝对温度（热力学温度，即摄氏度数+273），R是气体通用常数。
在国际单位制中，它们的关系如下表：
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第2讲 溶液
【竞赛要求】
分散系。胶体。溶解度。亨利定律。稀溶液通性。溶液浓度。溶剂（包括混合溶剂）。
【知识梳理】
一、 分散系的基本概念及分类
一种或几种物质以细小的粒子分散在另一种物质中所形成的体系称分散系。被分散的物质称分散质，把分散质分开的物质称分散剂。按照分散质粒子的大小，常把分散系分为三类，见表2-1。
表2-1 分散系铵分散质粒子的大小分类
分散系类型 分散质粒子直径 / nm 分散质 主要性质 实例
分散系 分散质 分散剂
分子分散系 ＜1 小分子、离子或原子 均相*，稳定，扩散快，颗粒能透过半透膜 糖水 糖 水
胶体分散系 高分子溶液 1~100 大分子 均相，稳定扩散慢，颗粒不能透过半透膜 血液 蛋白质 水
溶胶 1~100 分子的小聚集体 多相，较稳定，扩散慢，颗粒不能透过半透膜 [Fe(OH)3]胶体 [Fe(OH)3]n 水
粗分散系 ＞100 分子的大聚集体 多相，不稳定，扩散很慢，颗粒不能透过半透膜 泥水 泥土 水
*在体系中物理性质和化学性质完全相同的一部分称相。
分子分散系又称溶液，因此溶液是指分散质分子、离子或原子均匀地分散在分散剂中所得的分散系。溶液可分为固态溶液（如某些合金）、气态溶液（如空气）和液态溶液。最常见也是最重要的是液态溶液，特别是以水为溶剂的水溶液。
二、 溶解度和饱和溶液
1、溶解度
在一定温度下的饱和溶液中，在一定量溶剂中溶解
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第3讲 化学热力学基础
【竞赛要求】
热力学能（内能）、焓、热容、自由能和熵的概念。生成焓、生成自由能、标准熵及有关计算。自由能变化与反应的方向性。吉布斯-亥姆霍兹方程极其应用。范特霍夫标准熵及其应用。热化学循环。
【知识梳理】
一、基本概念
1、体系和环境
体系：我们研究的对象，称为体系。
环境：体系以外的其它部分，称为环境。例如：我们研究杯子中的H2O，则H2O是体系，水面上的空气，杯子皆为环境。当然，桌子、房屋、地球、太阳也皆为环境。但我们着眼于和体系密切相关的环境，即为空气和杯子等。又如：若以N2和O2混合气体中的O2作为体系，则N2是环境，容器也是环境。
按照体系和环境之间的物质、能量的交换关系，将体系分为三类：
（1）敞开体系：既有物质交换，也有能量交换。
（2）封闭体系：无物质交换，有能量交换。
（3）孤立体系：既无物质交换，也无能量交换。
例如：一个敞开瓶口，盛满热水的瓶子，水为体系，则是敞开体系; 若加上一个盖子，则成为封闭体系; 若将瓶子换成杜瓦瓶（保温瓶），则变成孤立体系。热力学上研究得多的是封闭体系。
2、状态和状态函数
状态：由一系列表征体系性质的物理量所确定下来的体系的一种存在形式，称为体系的状态。
状态函数：确定体系状态的物理量，是状态函数。例：某理想气体体系n = 1 mol，p = 1.013×105 Pa，V = 22.4 dm3，T = 273 K这就是一种存在状态（我们称其处于一种标准状态）。是由 n，p，V，T 所确定下来的体系的一种状态，因而 n，p，V，T 都是体系的状态函数。状态一定，则体系的状态函数一定。体系的一个或几个状态函数发生了变化，则体系的状态也要发生变化。
始态和终态：体系变化前的状态为始态；变化后的状态为终态。状态函数的改变量：状态变化始态和终态一经确定，则状态函数的改变量是一定的。
例如：温度的改变量用 △T 表示， 则 △T = T
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第4讲 原子结构与元素周期律
【竞赛要求】
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。四个量子数的物理意义及取值。单电子原子轨道能量的计算。s、p、d 原子轨道图像。元素周期律与元素周期系。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、f 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。金属性、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。铂系元素的概念。
【知识梳理】
一、核外电子的运动状态
1、微观粒子的二重性
（1）光的波动性
λ波长：传播方向上相邻两个波峰（波谷）间距离。
频率v：频率就是物质（光子）在单位时间内振动的次数。单位是Hz（1Hz =1 s－1）。
光速c =λ•v 真空中2.998×10 8 m•s－1 = 3×10 8 m•s－1，大气中降低（但变化很小，可忽略）。
波数 = （cm－1）
（2）光的微粒性
1900年根据实验情况，提出了原子原子只能不连续地吸收和发射能量的论点。这种不连续能量的基本单位称为光量子，光量子的能量（E）与频率（v）成正比。
即： E = h （4-1）
式中h为普朗克常数，等于 6.626×10 –34 J•s
（3）白光是复色光
可见光的颜色与波长
颜色 紫 兰 青 绿 黄 橙 红
波长（nm） 400-430 430-470 470-500 500-560 560-590 590-630 630-760
（4）电子的波粒二重性——物质波
1923年德布罗意（L. de Broglie）类比爱因斯坦的光子学说后提出，电子不但具有粒子性，也具有波动性。并提出了联系电子粒子性和波动性的公式：
λ= (4-2)
m：质量 v ：速度 h：普朗克常数
（4-2）式左边是电子的波长λ，表明它的波动性的特征；右边是电子的动量，代表它的粒子性。这两种性质通过普朗克常数定量的联系起来了。
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第5讲 分子结构
【竞赛要求】
路易斯结构式（电子式）。价层电子对互斥模型对简单分子（包括离子）几何构型的预测。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）的一般概念。等电子体的一般概念。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解释。一维箱中粒子能级。超分子基本概念。
【知识梳理】
一、路易斯理论
1、路易斯理论
1916年，美国的 Lewis 提出共价键理论。认为分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋势（八隅律），求得本身的稳定。而达到这种结构，并非通过电子转移形成离子键来完成，而是通过共用电子对来实现。
通过共用一对电子，每个H均成为 He 的电子构型，形成共价键。
2、路易斯结构式
分子中还存在未用于形成共价键的非键合电子，又称孤对电子。添加了孤对电子的结构式叫路易斯结构式。如：
H∶H 或 H—H ∶N≡N∶ O=C=O C2H2（H—C≡C—H）
有些分子可以写出几个式子（都满足8电子结构），如HOCN，可以写出如下三个式子：
哪一个更合理？可根据结构式中各原子的“形式电荷”进行判断：
q = n v－n L－n b
式中，q为 n v为价电子数 n L为孤对电子数 n b为成键电子数。
判断原则： 越接近于零，越稳定。
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第10讲 氧化还原反应与电化学基础
【竞赛要求】
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。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。
【知识梳理】
一、氧化还原反应的基本概念
1、氧化数
在氧化还原反应中，由于发生了电子转移，导致某些元素带电状态发生变化。为了描述元素原子带电状态的不同，人们提出了氧化数的概念。
1970年，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）对氧化数的定义是：氧化数是某元素一个原子的荷电数，这个荷电数是假设把每个化学键的电子指定给电负性更大的原子而求得的。例如，在NaCl中，钠的氧化数为 +1，氯的氧化数为 –1。在SO2中，硫的氧化数为+4，氧的氧化数为 –2。由此可见，氧化数是元素在化合状态时人为规定的形式电荷数。
确定氧化数的规则：
（1）在单质中，元素的氧化数为零。
（2）在单原子离子中，元素的氧化数等于离子所带的电荷数。
（3）在大多数化合物中，氢的氧化数为 +1，只有在活泼金属的氢化物（如NaH,CaH2）中，氢的氧化数为 –1。
（4） 通常，在化合物中氧的氧化数为 –2；但在过氧化物（如H2O2、Na2O2、BaO2）中氧的氧化数为 –1；而在OF2和O2F2中，氧的氧化数分别为 +2和 +1。
（5）在所有氟化物中，氟的氧化数为 –1。
（6） 碱金属和碱土金属在化合物中的氧化数分别为 +1和 +2。
（7） 在中性分子中，各元素氧化数的代数和为零。在多原子原子离子中各元素氧化数的代数和等于离子所带的电荷数。
根据上述原则，可以确定化合物中某元素的氧化数。
2、氧化还原电对
在氧化还原反应中，元素氧化数升高的物质是还原剂，元素氧化数降低的物质是氧化剂。
氧化还原反应是由还原剂被氧化和氧化剂被还原两个半反应所组成的。例如：
Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s)
是由半反应Zn(s) Zn2+ + 2e－ 和Cu2+ + 2e－ Cu(s) 所组成。
在半反应中，同一元素的两个不同氧化数的物种组成了电对，其中，氧化数较大的物种称为氧化型，氧化数较小的物种称为还原型。通常电对表示成 ： / 还原型。
例如：氧化还原反应是由两个电对构成的反应系统。可以表示为：
还原型（1）+氧化型（2） 氧化型（1）+ 还原型（2）
二、氧化还原反应方程式的配平
配平氧化还原反应方程式的常用方法有氧化数法和离子– 电子法。氧化值法在中学化学中已经学过，其重要原则是还原剂中元素氧化值升高的总数等于氧化剂中元素氧化值降低的总数。这里不在重复。以下我们介绍离子– 电子法。
用离子– 电子法配平氧化还原反应方程式的原则是：
（1）反应中氧化剂得到电子的总数必须等于还原剂
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第17讲 有机化合物的合成
【竞赛要求】
有机合成的一般原则。引进各种官能团（包括复合官能团）的方法。有机合成中的基团保护。导向基。碳链增长与缩短的基本反应。有机合成中的选择性。
【知识梳理】
一、有机合成的一般原则
有机合成是有机化学的重要组成部分，是建立有机化学工业的基础，有机合成一般都应遵循下列原则：
1、反应步骤较少，总产率高。一个每步产率为80%的十步合成的全过程产率仅为10.7%，而每步产率为40%的二步合成的全过程产率可达16%。因此要尽可能压缩反应步骤，以免合成周期过长和产率过低。
2、每步的主要产物易于分离提纯。要力求采用只生成一种或主要生成一种的可靠反应，避免生成各种产物的混合物。
3、原料易得价格便宜。通常选择含四个或少于四个碳原子的单官能团化合物以及单取代苯等作为原料。
在实际合成中，若欲合成芳香族化合物时，一般不需要合成芳香环，尽量采用芳香族化合物作为起始物，再引入官能团；若欲合成脂肪族化合物时，关键的步骤是合成碳骨架并同时考虑官能团的引入，引入的官能团可能并非为所需产物中的官能团，但可以通过官能团的转变，形成所需产物中的官能团。
二、有机物的合成方法（包括碳架的建立、各种官能团引进等）
（一）芳香族化合物的合成
1、合成苯环上仅连有一个基团的化合物
一般以苯为原料，通过芳香烃的亲电取代反应引入基团，如表 17-1；通过芳香重氮盐的亲核取代反应引入基团，如表17-2；也可以通过活化的芳香卤烃的亲核取代引入基团，如表17-3。
2、合成苯环上仅连有两个基团的化合物
如果所需合成的化合物两个基团相互处于邻位或对位，则其中至少有一个基团属于邻、对位定位基；如果所需合成的化合物两个基团相互处于间位，则其中至少有一个基团属于间位定位基。例如：
合成苯环上含有两个基团的化合物时，如果两个两个基团相互处于邻位或对位，而两个基团都不是邻、对位定位基或两个基团相互处于间位，但都不是间位定位基，在这两种情况下，一般不能依靠其中一个基团的定位作用将另一个基团引入所需的位置上，而需要通过中间转化过程来实现。具体办法有：
（1）对于亲电取代反应，在合成顺序中，若会形成邻、对位定位基中间体，则进行亲电取代反应，例如由苯合成对硝基苯甲酮。
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第20讲 赛前指导
综观近几年的全国化学竞赛试题，无论是从选拔功能上，还是从试题结构及题型上都发生了深刻的变化，在很大程度上，已逐渐演化成智力竞赛（或能力竞赛）。因此，参赛选手单有概念、理论等知识的积累（哪怕这些知识面再广、再深）也是无济于事的。重要的在于有灵敏的思维能力，有寻找、捕捉信息核对信息加工的能力，有很好的想象力和创造力，再加上良好的心理素质的配合，才能取胜。本讲我们就来分析一下近几年赛题的特点，能力要求以及应试对策。
一、近几年来我国化学竞赛试题的特点
1、试题对能力考查力度加大，选拔功能更强了
我国化学竞赛一直以普及科学知识、激发青少年科学兴趣、促进化学教学改革、探索发现科学人才的途径为目的，同时，也有选拔大学免试保送生和选拔参加国际化学奥林匹克竞赛的选手的功能。单从选拔功能上看，近几年的赛题有了新的变化：
（1）化学试题紧密联系生产、生活实际；
（2）化学试题联系化学发展前沿；
（3）化学试题关注社会热点问题；
（4）化学试题广泛联系其他科学与技术。
这些变化使得偏重于考查化学知识的立意转变成为以考查竞赛选手能力为主的立意，即主要考查竞赛选手的创造性思维能力。试题尽可能使竞赛选手身处陌生情景，利用原有的知识基础，提取、加工、理解新情境下的信息，提出解决问题的方案、战略和策略，形成知识，发展知识，以达到考查竞赛选手学、识、才三者统一的水平。这将使赛题的选拔功能更强，有助于吸引和选拔更多资优学生参与化学竞赛。
2、试题结构合理，题型更新了
我国化学竞赛试题最开始的主流试题是构成题。这种题型是由题干和若干个问题组成，题干提供解题或形成试题的信息，问题的提出和排列则是由命题人根据竞赛选手的知识和能力水平精心构筑而成的，故名构成题。一般而言，问题按先易后难的顺序编排，最难的问题常常仅占该题总分的1/5左右，但该试题常常流于知识的罗列，试题设置或并列或递进，造成很大的随意性，而且大多数试题以考查知识的深浅度为主，也不利于选拔创新人才。为解决上述问题，近年来化学竞赛试题中逐渐减少了构成题，取而代之的是一种新的主流试题——“科学猜谜题”，且权重越来越大。所谓“科学猜谜题”有别于通常意义上的猜谜游戏，其“谜面”是在试题中建构未知知识信息，猜谜人——化学竞赛选手的智力强弱表现在能否用已有的知识来理解这些信息，并对这些信息进行加工
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