高中化学竞赛题中的化学前沿
汪小波
《高中化学竞赛考试大纲》中明确指出，化学竞赛是研究性学习的重要组成部分。因此，指导学生参加高中化学竞赛是落实新课标的重要举措，是新课程改革所必需的。未来的高考改革可能使学生学习能力的区分度不明显，或者说学生在考试科目选择的投机行为，使得极个别能力平平的学生进入名校，这就有可能迫使部分高校在录取新生时，将竞赛成绩作为一个十分重要的参照指标而加以考虑，各学科竞赛活动势必再度引起人们的关注，否定各学科竞赛的做法使我们的教学又走向另一个极端，现在看来有纠偏的必要。就高中化学竞赛而言，所考的内容大多涉及大学的无机化学、有机化学，分析化学和物理化学的知识，甚至还包括化工方面的知识，考试内容多为化学前沿知识，以及社会和生产中热点、焦点问题，考查学生是否其有研究化学的潜在能力。
全国高考化学试题中，常常可见竞赛试题的影子。因此，研究竞赛试题，可更好把握高考命题走向，更好指导高中化学复习。今天，我们正处在知识大爆炸时代，作为高中化学教师，除了提高教育理论水平之外，更应在本学科的知识更新上做出努力，提高化学学科素养外，时刻关注化学前沿和身边化学，并在教学中常常予以渗透，以激发学生对化学的热爱，确立终生献身于化学科学研究的人生理想。现在学生获取信息的渠道很多，教材以外的知识也非常重要，教师要有非常深厚的所教学科理论基础，对学科前沿要非常了解。教师的作用是抛砖引玉，调动学生的学习积极性，引导他们创新，以及在课余时间去获取更多的知识。中学教师还要有较强的教育科研能力。一些知名中学偏爱招聘综合大学毕业的硕士博士，看重的正是他们有很强的研究能力。
第1题 2006年3月有人预言，未知超重元素第126号元素有可能与氟形成稳定的化合物。按元素周期系的已知规律，该元素应位于第 周期，它未填满电子的能级应是 ，在该能级上有 个电子，而这个能级总共可填充 个电子。（2006年全国高中化学竞赛初赛试题）
【解析】根据构造原理，126号元素电子排布式[Uuo]5g68s2。答案：八；5g；6，18。
第2题 1999年是人造元素丰收年，一年间得到114，116和118号三种新元素。按已知的原子结构规律，118号元素应是第 周期第 族元素，它的单质在常温常压下最可能呈现的状态是 态。近日传闻俄国合成了第166号元素，若已知原子结构规律不变，该元素应是第 周期第 族元素。（2000年全国高中化学竞赛初赛试题）
【解析】166号元素的电子排布式[Uuo]5g186f147d108s28p4。答案：七，0，气，八、VIA
第3题 假设元素周期系可以发展到第八周期，而且电子仍按构造原理填入能级，第八周期总共应为多种元素？
【解析】第八周期最后一种元素电子排布式[Uuo] 5g186f147d108s28p6，故有50种元素。
20世纪50年代以来量子化学获得飞速发展。1954年鲍林因对化学键本质的研究获诺贝尔化学奖；1966年马利肯因提出分子轨道理论获诺贝尔化学奖；1981年福井谦一提出前线轨道理论获诺贝尔化学奖；1981年霍夫曼提出分子轨道对称守恒原理获诺贝尔化学奖；1998年波普尔因发展量子化学计算方法获诺贝尔化学奖，进行分子设计并用实验验证成为可能。量子力学改变了我们的观念和世界，成为现代文明发展的基石，量子计算机让我们进入全新的信息时代。必须严格按量子力学思想来进行高中化学选修3教学。
第4题 最近意大利科学家使用普通氧分子和带正电的氧离子制造出四个氧原子的新型氧分子，并用质谱仪探测到它的存在。对该氧分子说法正确的是（D）
A.一种新氧化物 B. 由极性键组成非极性分子 C. 在苯中有较小的溶解度 D. 可能为平面结构 （2004年湖北省高中化学竞赛预赛题）
【解析】 O4和苯都是非极性分子，根据相似相溶原理，O4易溶于苯。
非金属单质在什么情况下具有导电？方式1，形成大π键。如石墨、聚乙炔等；方法2，根据分子轨道理论（MO），在超高压条件下，非金属原子紧密堆积，可导致分子轨道的能级差变小，电子易于跃进而导电。如木星内核就是由金属氢构成。
第5题 2002年诺贝尔化学奖表彰了两项成果，其中一项是瑞士科学家库尔特·维特里希“发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”。在化学上经常使用的是氢核磁共振谱，它是根据不同化学环境的氢原子在氢核磁共振谱中给出的信号不同来确定有机物分子中氢原子种类的。下列有机物分子中，在氢核磁共振谱中信号强度（个数比）是1：3的是（BD）A. 1，2，3—三甲基苯B.丙烷 C. 异丙醇 D.醋酸正丙酯 (2006年山东省高中化学竞赛预赛题）
【解析】丙烷CH3CH2CH3和醋酸叔丁酯CH3COOC(CH3)3中，不同化学环境的氢原子的个数比均为1:3。
第6题 最近报道在－100℃的低温下合成了化合物X,元素分析得出其分子式为C5H4,红外光谱和核磁共振表明其分子中的氢原子的化学环境没有区别,而碳的化学环境却有2种,而且,分子中既有C－C单键,又有C＝C双键.温度升高X将迅速分解. 推断X的结构式。(2001年全国高中化学竞赛预赛试题）
1946年发现核磁共振以来，有5次诺贝尔奖成果与核磁共振直接相关。NMR谱在各领域中展现了极其广泛的应用。自旋量子数I=0的原子核无自旋运动，不产生核磁共振现象。只有当I≠0的原子核，才有自旋运动而产生核磁共振现象。核磁是原子核自旋时产生的磁场。当把这种小磁子放入磁场中，会有（2I+1）种取向。1H的I=1/2，故有两种取向，产生能级差，当把电磁波频率V调试到适当大小时，发生能级跃迁而产生核磁共振信号。I=1/2的原子核，核电荷均匀分布在核表面，核磁共振谱线较窄，很适宜NMR检测。功能性核磁共振成像技术（fMRI)主要探测的是大脑皮层在心理活动过程中静脉毛细血管中O2浓度的变化。fMRI可真实拍摄人脑中发生的心理过程，使读心术成为现实，在精神疾病的诊断、心理咨询和心理学研究方面实现跨越式发展。
第7题.科学家发现由100个碳原子构成一个具有完美对称性的C100原子团，其中每个碳原子仍可形成4个化学键。最内层是由20个碳原子构成的正十二面体，外层的60个碳原子形成12个分立的正五边形，处于中间层的碳将内外层碳原子连在一起，当它分别与氢或氟形成分子时，其分子式为( B ) A．C100H20和C100F20 B．C100H60和C100F60 C．C100H12和C100F12 D．C100H40和C100F40
【解析】碳原子与碳原子结合后的剩余价为60.
第8题 碳纳米管是一种纳米尺度的、具有完整分子结构的新型碳纳米材料，它是由一层碳原子卷曲而成的无缝、中空的管体，具有质轻、可弯曲、强度好、弹性强的特点。下列关于碳纳米管的可能用途不正确的是 （ C）
A．采用它可做成攀登月球的“太空天梯” B．能解决室温下，低气压、高容量的储存氢气的难题 C．作为优秀的绝缘材料 D．制造电脑芯片可大大提升计算机系统的计算能力
（2004年湖北省高中化学竞赛预赛试题）
第9题 已知[Co(NH3)6]3+呈正八面体结构，若其中有两个NH3分子分别被Cl-和H2O取代，所形成的[Co(NH3)2Cl2(H2O)2]3+的几何异构体种数有(不考虑光学异构)几种（C）
A.3种 B.4种 C.5种 D.6种 (2005年浙江省高中化学竞赛预赛试题）
【解析】无机化学中的配位化合物普遍存在同分异构现象，因此，高考有机化学的同分异构体知识可迁移到无机化学中来考，这点需引起注意。
第10题 通常把原子数和电子数均相等的分子或者离子称为等电子体，比如B3N3H6和C6H6为等电子体，人们发现等电子体间的结构和性质相似，对于B3N3H6下列说法中正确的是（AB） A.B3N3H6是由极性键组成的非极性分子 B.B3N3H6能发生加成和取代反应 C.B3N3H6具有碱性 D.B3N3H6各原子不在同一平面上 (2004年湖南省高中化学竞赛预赛试题）
【解析】本题中等电子体的定义与教材不同。教材定义是：原子总数相同、价电子总数相同的分子。等电子原理指出，等电子体具有相似的化学键特征。如BF3和CH3+、CO2和NO2+、CO和N2、CCl4和SiCl4等,石墨烯、锡烯、（BN)X。因此，等电子原理给我们提供了制备性质相似物质的方法。
第11题 我国科学家为一个比头发丝还细的“钴酞菁”小分子恢复了磁性，由此创造了一项“世界第一”,“钴酞菁”的分子“个头”仅为1.3纳米，其结构和性质与人体内的血红素及植物体内的叶绿素非常相似，在光电子器件、生物技术等方面具有广泛而重要的应用与研究价值．下列说法正确的是（D）A．“钴酞菁”的溶液没有胶体的性质 B．纳米材料可以应用于所有化工领域 C．现在纳米器件都是无所不能的胶体 D．此工作使利用局域的化学反应来改变和控制分子的物理性质成为现实 （2006年湖南省高中化学竞赛预赛试题）
如果药物分子与有磁性的分子结合在一起，在外磁场的定向引导下可成为靶向药物，提高病灶组织的药物浓度，减缓药物的副作用，可为人类健康作出重大贡献。事实上，生理功能大多是由细胞中的分子机器来执行的，未来可借助于纳米技术制成分子机器人药物来治疗人类的疾病。本题考查了胶体的概念。
第12题 青蒿素是我国的科技工作者于1972 年从中药青蒿中提取得到的，其结构在1976 年得到确认。据英国的《自然》杂志在2003年8月的一篇论文中报道，青蒿素与疟虫接触后直接与疟虫的细胞膜作用而起到杀虫效果，故半衰期短，疟虫也难以产生抗药性。此外，青蒿素还没有抗疟常用药“奎宁”所产生的副作用。我国研制的青蒿素类药物“蒿甲醚”于2004年接受了泰国最高医学奖的表彰。青蒿素的全合成工作也是由我国的科研人员首次完成的 。青蒿素的结构式见相关资料。1.青蒿素分子中有什么官能团？ 2.青蒿素分子中有几个手性碳原子？（2005年全国高中化学竞赛决赛理论试题）
开发出具有自主知识产权的新药物,是我国目前药物化学的重大研究领域。2015年屠呦呦荣获诺贝尔奖,给人们的启示是,从中草药中提取出有效的药用成分,分析其化学结构,然后对结构进行进一步修饰,以增强药效,降低副作用是中国新药研究和开发的特色。青蒿素分子结构中的过氧链是发生药效的结构。青蒿素是抗疟疾药物，更是能杀癌抗癌的药物，科学家发现青蒿素对乳腺癌、胰腺癌和白血病细胞具有很强的杀伤作用，而对正常组织细胞无毒性作用。青蒿素对多种癌细胞均有抑制作用。青蒿琥酯能抗白血病、结肠、黑色素瘤、乳腺、卵巢、前列腺、中枢神经系统和肾等器官、组织的恶性细胞；半合成衍生物双氢青蒿素对胰腺癌、白血病、骨肉瘤化肺癌有明显抑制作用。研究发现，肿瘤细胞膜是青蒿素攻击的主要靶点。青蒿素可通过诱导肿瘤细胞发生凋亡或胀亡。
第13题 组成某蛋白质的氨基酸平均相对分子质量为128，测得此蛋白质的相对分子质量为5646，由此可以推断该蛋白质含有的肽链数和氨基酸个数依次为(假定肽链之间无化学键连接)(D) A．3和44 B．3和51 C．2和44 D．2和51
（2006年湖北省高中化学竞赛预赛试题）
第14题 由解放军总装备部军事医学院研究所研制的小分子团水，解决了医务人员工作时的如厕难题。新型小分子团水，具有饮用量少、渗透力强、生物利用度高、在人体内储留时间长、排量少的特点。一次饮用125毫升小分子团水，可维持人体6小时正常需水量。下列关于小分子团水的说法正确的是（D ）。 A. 水分子的化学性质改变 B. 水分子间结构、物理性质改变 C. 水分子间作用力减小 D. 水分子中氧氢键长缩短 (2005年浙江)
第15题. 2005年诺贝尔化学奖被授予“在烯烃复分解反应研究方面作出贡献”的三位科学家。“烯烃复分解反应”是指在金属钼、钌等催化剂的作用下，碳碳双键断裂并重新组合的过程。如2分子烯烃RCH=CHR＇用上述催化剂作用会生成两种新的烯烃RCH=CHR和R＇CH=CHR＇.。若让丙烯发生上述“复分解反应”，最不可能生成的新烯烃是（B）
A .1_丁烯 B.2-丁烯 C.乙烯 D. 丙烯 （2006年江苏）
第16题 “熵”可看作是“混乱度”，符号是“S”。下列变化中，△S<0的是（B）
A．3Fe(s)+4H2O(g) =Fe3O4(s)+4H2(g) B．2NO2(g) =N2O4(l) C．2IBr(l) =I2(s)+Br2(g)
D．(NH4)2CO3(s) =2NH3(g)+CO2(g)+2H2O(g) (2005年浙江)
第17题 常温下测得0.100mol·L－1的某一元酸(HA)的pH不等于1，0.100mol·L－1的某一元碱BOH溶液中c(H＋)/c(OH－)＝10－12。将该两种溶液等体积混合，所得的溶液中离子浓度关系.（2004年湖南）
第18题 有一铁的氧化物样品，用5mol·L-1盐酸100mL恰好完全溶解，所得溶液还能吸收标态的1.12L氯气，亚铁离子全部变成Fe3+，该氧化物的化学式可表示为（ C）
A．Fe2O3 B．Fe3O4 C．Fe4O5 D． Fe5O7 （2004年湖北）
第19题. 今年是勒夏特列（Le Chatelier1850～ 1936）诞辰150周年。请用勒夏特列原理解释如下生活中的常见现象，打开冰镇啤酒瓶吧啤酒倒入玻璃杯中，杯中立刻泛起大量泡沫。（2000年全国高中化学竞赛初试题）
汪小波，四川省夹江中学退休教师，四川省特级教师。曾任多届夹江县政协常委、夹江中学教科室主任。曾获乐山市优秀人才、乐山市优秀教师、夹江县首届名教师等称号。发表论文论著80多篇（部），有多个教育科研课题获省市成果。
赵文碧，四川省青神县河坝子人，三苏文学社社长、主编，擅长写散文与地方传说，代表作品有《火烧玉蟾寺》、《丞相敬师》等，作品常见于《三苏文学》微信公众号、江山文学网、都市头条、金榜头条、美篇、百度等。
个人简历
唐小虎，笔名：梦里，酷爱文学。喜爱散文、歌词创作。《三苏文学》常务社长，微信号／wxid_s3otpbxws4pn21，青神县作家协会会员。与音乐走廊合作之歌曲《锦绣青神》、《相知相守风雨同舟》、《南方的雪》等广为传唱。被百度音乐、MVBOX、酷狗等音乐平台收录其中。多篇散文作品在省、市级多家自媒体平台发表；主要作品：《青神之夜》、《峨眉情缘》、《老家的味道》、《天下太平 人皆向往》、《汉阳时光：一捧江水 半轮诗月》、《桂花香溢 岁月沉香》、《“东方明珠”之印象.白果》、《开放包容之浪漫丽江》、《腾冲之约》、《梦幻泸沽湖，摩梭走婚俗》、《洱海的风令人醉》、《邛海结缘》等。
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