高中化學(xué)競賽題中的化學(xué)前沿
汪小波
《高中化學(xué)競賽考試大綱》中明確指出，化學(xué)競賽是研究性學(xué)習(xí)的重要組成部分。因此，指導(dǎo)學(xué)生參加高中化學(xué)競賽是落實新課標(biāo)的重要舉措，是新課程改革所必需的。未來的高考改革可能使學(xué)生學(xué)習(xí)能力的區(qū)分度不明顯，或者說學(xué)生在考試科目選擇的投機(jī)行為，使得極個別能力平平的學(xué)生進(jìn)入名校，這就有可能迫使部分高校在錄取新生時，將競賽成績作為一個十分重要的參照指標(biāo)而加以考慮，各學(xué)科競賽活動勢必再度引起人們的關(guān)注，否定各學(xué)科競賽的做法使我們的教學(xué)又走向另一個極端，現(xiàn)在看來有糾偏的必要。就高中化學(xué)競賽而言，所考的內(nèi)容大多涉及大學(xué)的無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)，分析化學(xué)和物理化學(xué)的知識，甚至還包括化工方面的知識，考試內(nèi)容多為化學(xué)前沿知識，以及社會和生產(chǎn)中熱點、焦點問題，考查學(xué)生是否其有研究化學(xué)的潛在能力。
全國高考化學(xué)試題中，常?？梢姼傎愒囶}的影子。因此，研究競賽試題，可更好把握高考命題走向，更好指導(dǎo)高中化學(xué)復(fù)習(xí)。今天，我們正處在知識大爆炸時代，作為高中化學(xué)教師，除了提高教育理論水平之外，更應(yīng)在本學(xué)科的知識更新上做出努力，提高化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)外，時刻關(guān)注化學(xué)前沿和身邊化學(xué)，并在教學(xué)中常常予以滲透，以激發(fā)學(xué)生對化學(xué)的熱愛，確立終生獻(xiàn)身于化學(xué)科學(xué)研究的人生理想?，F(xiàn)在學(xué)生獲取信息的渠道很多，教材以外的知識也非常重要，教師要有非常深厚的所教學(xué)科理論基礎(chǔ)，對學(xué)科前沿要非常了解。教師的作用是拋磚引玉，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，引導(dǎo)他們創(chuàng)新，以及在課余時間去獲取更多的知識。中學(xué)教師還要有較強(qiáng)的教育科研能力。一些知名中學(xué)偏愛招聘綜合大學(xué)畢業(yè)的碩士博士，看重的正是他們有很強(qiáng)的研究能力。
第1題 2006年3月有人預(yù)言，未知超重元素第126號元素有可能與氟形成穩(wěn)定的化合物。按元素周期系的已知規(guī)律，該元素應(yīng)位于第 周期，它未填滿電子的能級應(yīng)是 ，在該能級上有 個電子，而這個能級總共可填充 個電子。（2006年全國高中化學(xué)競賽初賽試題）
【解析】根據(jù)構(gòu)造原理，126號元素電子排布式[Uuo]5g68s2。答案：八；5g；6，18。
第2題 1999年是人造元素豐收年，一年間得到114，116和118號三種新元素。按已知的原子結(jié)構(gòu)規(guī)律，118號元素應(yīng)是第 周期第 族元素，它的單質(zhì)在常溫常壓下最可能呈現(xiàn)的狀態(tài)是 態(tài)。近日傳聞俄國合成了第166號元素，若已知原子結(jié)構(gòu)規(guī)律不變，該元素應(yīng)是第 周期第 族元素。（2000年全國高中化學(xué)競賽初賽試題）
【解析】166號元素的電子排布式[Uuo]5g186f147d108s28p4。答案：七，0，氣，八、VIA
第3題 假設(shè)元素周期系可以發(fā)展到第八周期，而且電子仍按構(gòu)造原理填入能級，第八周期總共應(yīng)為多種元素？
【解析】第八周期最后一種元素電子排布式[Uuo] 5g186f147d108s28p6，故有50種元素。
20世紀(jì)50年代以來量子化學(xué)獲得飛速發(fā)展。1954年鮑林因?qū)瘜W(xué)鍵本質(zhì)的研究獲諾貝爾化學(xué)獎；1966年馬利肯因提出分子軌道理論獲諾貝爾化學(xué)獎；1981年福井謙一提出前線軌道理論獲諾貝爾化學(xué)獎；1981年霍夫曼提出分子軌道對稱守恒原理獲諾貝爾化學(xué)獎；1998年波普爾因發(fā)展量子化學(xué)計算方法獲諾貝爾化學(xué)獎，進(jìn)行分子設(shè)計并用實驗驗證成為可能。量子力學(xué)改變了我們的觀念和世界，成為現(xiàn)代文明發(fā)展的基石，量子計算機(jī)讓我們進(jìn)入全新的信息時代。必須嚴(yán)格按量子力學(xué)思想來進(jìn)行高中化學(xué)選修3教學(xué)。
第4題 最近意大利科學(xué)家使用普通氧分子和帶正電的氧離子制造出四個氧原子的新型氧分子，并用質(zhì)譜儀探測到它的存在。對該氧分子說法正確的是（D）
A.一種新氧化物 B. 由極性鍵組成非極性分子 C. 在苯中有較小的溶解度 D. 可能為平面結(jié)構(gòu) （2004年湖北省高中化學(xué)競賽預(yù)賽題）
【解析】 O4和苯都是非極性分子，根據(jù)相似相溶原理，O4易溶于苯。
非金屬單質(zhì)在什么情況下具有導(dǎo)電？方式1，形成大π鍵。如石墨、聚乙炔等；方法2，根據(jù)分子軌道理論（MO），在超高壓條件下，非金屬原子緊密堆積，可導(dǎo)致分子軌道的能級差變小，電子易于躍進(jìn)而導(dǎo)電。如木星內(nèi)核就是由金屬氫構(gòu)成。
第5題 2002年諾貝爾化學(xué)獎表彰了兩項成果，其中一項是瑞士科學(xué)家?guī)鞝柼亍ぞS特里?！鞍l(fā)明了利用核磁共振技術(shù)測定溶液中生物大分子三維結(jié)構(gòu)的方法”。在化學(xué)上經(jīng)常使用的是氫核磁共振譜，它是根據(jù)不同化學(xué)環(huán)境的氫原子在氫核磁共振譜中給出的信號不同來確定有機(jī)物分子中氫原子種類的。下列有機(jī)物分子中，在氫核磁共振譜中信號強(qiáng)度（個數(shù)比）是1：3的是（BD）A. 1，2，3—三甲基苯B.丙烷 C. 異丙醇 D.醋酸正丙酯 (2006年山東省高中化學(xué)競賽預(yù)賽題）
【解析】丙烷CH3CH2CH3和醋酸叔丁酯CH3COOC(CH3)3中，不同化學(xué)環(huán)境的氫原子的個數(shù)比均為1:3。
第6題 最近報道在－100℃的低溫下合成了化合物X,元素分析得出其分子式為C5H4,紅外光譜和核磁共振表明其分子中的氫原子的化學(xué)環(huán)境沒有區(qū)別,而碳的化學(xué)環(huán)境卻有2種,而且,分子中既有C－C單鍵,又有C＝C雙鍵.溫度升高X將迅速分解. 推斷X的結(jié)構(gòu)式。(2001年全國高中化學(xué)競賽預(yù)賽試題）
1946年發(fā)現(xiàn)核磁共振以來，有5次諾貝爾獎成果與核磁共振直接相關(guān)。NMR譜在各領(lǐng)域中展現(xiàn)了極其廣泛的應(yīng)用。自旋量子數(shù)I=0的原子核無自旋運動，不產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象。只有當(dāng)I≠0的原子核，才有自旋運動而產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象。核磁是原子核自旋時產(chǎn)生的磁場。當(dāng)把這種小磁子放入磁場中，會有（2I+1）種取向。1H的I=1/2，故有兩種取向，產(chǎn)生能級差，當(dāng)把電磁波頻率V調(diào)試到適當(dāng)大小時，發(fā)生能級躍遷而產(chǎn)生核磁共振信號。I=1/2的原子核，核電荷均勻分布在核表面，核磁共振譜線較窄，很適宜NMR檢測。功能性核磁共振成像技術(shù)（fMRI)主要探測的是大腦皮層在心理活動過程中靜脈毛細(xì)血管中O2濃度的變化。fMRI可真實拍攝人腦中發(fā)生的心理過程，使讀心術(shù)成為現(xiàn)實，在精神疾病的診斷、心理咨詢和心理學(xué)研究方面實現(xiàn)跨越式發(fā)展。
第7題.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)由100個碳原子構(gòu)成一個具有完美對稱性的C100原子團(tuán)，其中每個碳原子仍可形成4個化學(xué)鍵。最內(nèi)層是由20個碳原子構(gòu)成的正十二面體，外層的60個碳原子形成12個分立的正五邊形，處于中間層的碳將內(nèi)外層碳原子連在一起，當(dāng)它分別與氫或氟形成分子時，其分子式為( B ) A．C100H20和C100F20 B．C100H60和C100F60 C．C100H12和C100F12 D．C100H40和C100F40
【解析】碳原子與碳原子結(jié)合后的剩余價為60.
第8題 碳納米管是一種納米尺度的、具有完整分子結(jié)構(gòu)的新型碳納米材料，它是由一層碳原子卷曲而成的無縫、中空的管體，具有質(zhì)輕、可彎曲、強(qiáng)度好、彈性強(qiáng)的特點。下列關(guān)于碳納米管的可能用途不正確的是 （ C）
A．采用它可做成攀登月球的“太空天梯” B．能解決室溫下，低氣壓、高容量的儲存氫氣的難題 C．作為優(yōu)秀的絕緣材料 D．制造電腦芯片可大大提升計算機(jī)系統(tǒng)的計算能力
（2004年湖北省高中化學(xué)競賽預(yù)賽試題）
第9題 已知[Co(NH3)6]3+呈正八面體結(jié)構(gòu)，若其中有兩個NH3分子分別被Cl-和H2O取代，所形成的[Co(NH3)2Cl2(H2O)2]3+的幾何異構(gòu)體種數(shù)有(不考慮光學(xué)異構(gòu))幾種（C）
A.3種 B.4種 C.5種 D.6種 (2005年浙江省高中化學(xué)競賽預(yù)賽試題）
【解析】無機(jī)化學(xué)中的配位化合物普遍存在同分異構(gòu)現(xiàn)象，因此，高考有機(jī)化學(xué)的同分異構(gòu)體知識可遷移到無機(jī)化學(xué)中來考，這點需引起注意。
第10題 通常把原子數(shù)和電子數(shù)均相等的分子或者離子稱為等電子體，比如B3N3H6和C6H6為等電子體，人們發(fā)現(xiàn)等電子體間的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似，對于B3N3H6下列說法中正確的是（AB） A.B3N3H6是由極性鍵組成的非極性分子 B.B3N3H6能發(fā)生加成和取代反應(yīng) C.B3N3H6具有堿性 D.B3N3H6各原子不在同一平面上 (2004年湖南省高中化學(xué)競賽預(yù)賽試題）
【解析】本題中等電子體的定義與教材不同。教材定義是：原子總數(shù)相同、價電子總數(shù)相同的分子。等電子原理指出，等電子體具有相似的化學(xué)鍵特征。如BF3和CH3+、CO2和NO2+、CO和N2、CCl4和SiCl4等,石墨烯、錫烯、（BN)X。因此，等電子原理給我們提供了制備性質(zhì)相似物質(zhì)的方法。
第11題 我國科學(xué)家為一個比頭發(fā)絲還細(xì)的“鈷酞菁”小分子恢復(fù)了磁性，由此創(chuàng)造了一項“世界第一”,“鈷酞菁”的分子“個頭”僅為1.3納米，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與人體內(nèi)的血紅素及植物體內(nèi)的葉綠素非常相似，在光電子器件、生物技術(shù)等方面具有廣泛而重要的應(yīng)用與研究價值．下列說法正確的是（D）A．“鈷酞菁”的溶液沒有膠體的性質(zhì) B．納米材料可以應(yīng)用于所有化工領(lǐng)域 C．現(xiàn)在納米器件都是無所不能的膠體 D．此工作使利用局域的化學(xué)反應(yīng)來改變和控制分子的物理性質(zhì)成為現(xiàn)實 （2006年湖南省高中化學(xué)競賽預(yù)賽試題）
如果藥物分子與有磁性的分子結(jié)合在一起，在外磁場的定向引導(dǎo)下可成為靶向藥物，提高病灶組織的藥物濃度，減緩藥物的副作用，可為人類健康作出重大貢獻(xiàn)。事實上，生理功能大多是由細(xì)胞中的分子機(jī)器來執(zhí)行的，未來可借助于納米技術(shù)制成分子機(jī)器人藥物來治療人類的疾病。本題考查了膠體的概念。
第12題 青蒿素是我國的科技工作者于1972 年從中藥青蒿中提取得到的，其結(jié)構(gòu)在1976 年得到確認(rèn)。據(jù)英國的《自然》雜志在2003年8月的一篇論文中報道，青蒿素與瘧蟲接觸后直接與瘧蟲的細(xì)胞膜作用而起到殺蟲效果，故半衰期短，瘧蟲也難以產(chǎn)生抗藥性。此外，青蒿素還沒有抗瘧常用藥“奎寧”所產(chǎn)生的副作用。我國研制的青蒿素類藥物“蒿甲醚”于2004年接受了泰國最高醫(yī)學(xué)獎的表彰。青蒿素的全合成工作也是由我國的科研人員首次完成的 。青蒿素的結(jié)構(gòu)式見相關(guān)資料。1.青蒿素分子中有什么官能團(tuán)？ 2.青蒿素分子中有幾個手性碳原子？（2005年全國高中化學(xué)競賽決賽理論試題）
開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新藥物,是我國目前藥物化學(xué)的重大研究領(lǐng)域。2015年屠呦呦榮獲諾貝爾獎,給人們的啟示是,從中草藥中提取出有效的藥用成分,分析其化學(xué)結(jié)構(gòu),然后對結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步修飾,以增強(qiáng)藥效,降低副作用是中國新藥研究和開發(fā)的特色。青蒿素分子結(jié)構(gòu)中的過氧鏈?zhǔn)前l(fā)生藥效的結(jié)構(gòu)。青蒿素是抗瘧疾藥物，更是能殺癌抗癌的藥物，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)青蒿素對乳腺癌、胰腺癌和白血病細(xì)胞具有很強(qiáng)的殺傷作用，而對正常組織細(xì)胞無毒性作用。青蒿素對多種癌細(xì)胞均有抑制作用。青蒿琥酯能抗白血病、結(jié)腸、黑色素瘤、乳腺、卵巢、前列腺、中樞神經(jīng)系統(tǒng)和腎等器官、組織的惡性細(xì)胞；半合成衍生物雙氫青蒿素對胰腺癌、白血病、骨肉瘤化肺癌有明顯抑制作用。研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞膜是青蒿素攻擊的主要靶點。青蒿素可通過誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡或脹亡。
第13題 組成某蛋白質(zhì)的氨基酸平均相對分子質(zhì)量為128，測得此蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量為5646，由此可以推斷該蛋白質(zhì)含有的肽鏈數(shù)和氨基酸個數(shù)依次為(假定肽鏈之間無化學(xué)鍵連接)(D) A．3和44 B．3和51 C．2和44 D．2和51
（2006年湖北省高中化學(xué)競賽預(yù)賽試題）
第14題 由解放軍總裝備部軍事醫(yī)學(xué)院研究所研制的小分子團(tuán)水，解決了醫(yī)務(wù)人員工作時的如廁難題。新型小分子團(tuán)水，具有飲用量少、滲透力強(qiáng)、生物利用度高、在人體內(nèi)儲留時間長、排量少的特點。一次飲用125毫升小分子團(tuán)水，可維持人體6小時正常需水量。下列關(guān)于小分子團(tuán)水的說法正確的是（D ）。 A. 水分子的化學(xué)性質(zhì)改變 B. 水分子間結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)改變 C. 水分子間作用力減小 D. 水分子中氧氫鍵長縮短 (2005年浙江)
第15題. 2005年諾貝爾化學(xué)獎被授予“在烯烴復(fù)分解反應(yīng)研究方面作出貢獻(xiàn)”的三位科學(xué)家?！跋N復(fù)分解反應(yīng)”是指在金屬鉬、釕等催化劑的作用下，碳碳雙鍵斷裂并重新組合的過程。如2分子烯烴RCH=CHR＇用上述催化劑作用會生成兩種新的烯烴RCH=CHR和R＇CH=CHR＇.。若讓丙烯發(fā)生上述“復(fù)分解反應(yīng)”，最不可能生成的新烯烴是（B）
A .1_丁烯 B.2-丁烯 C.乙烯 D. 丙烯 （2006年江蘇）
第16題 “熵”可看作是“混亂度”，符號是“S”。下列變化中，△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題 常溫下測得0.100mol·L－1的某一元酸(HA)的pH不等于1，0.100mol·L－1的某一元堿BOH溶液中c(H＋)/c(OH－)＝10－12。將該兩種溶液等體積混合，所得的溶液中離子濃度關(guān)系.（2004年湖南）
第18題 有一鐵的氧化物樣品，用5mol·L-1鹽酸100mL恰好完全溶解，所得溶液還能吸收標(biāo)態(tài)的1.12L氯氣，亞鐵離子全部變成Fe3+，該氧化物的化學(xué)式可表示為（ C）
A．Fe2O3 B．Fe3O4 C．Fe4O5 D． Fe5O7 （2004年湖北）
第19題. 今年是勒夏特列（Le Chatelier1850～ 1936）誕辰150周年。請用勒夏特列原理解釋如下生活中的常見現(xiàn)象，打開冰鎮(zhèn)啤酒瓶吧啤酒倒入玻璃杯中，杯中立刻泛起大量泡沫。（2000年全國高中化學(xué)競賽初試題）
汪小波，四川省夾江中學(xué)退休教師，四川省特級教師。曾任多屆夾江縣政協(xié)常委、夾江中學(xué)教科室主任。曾獲樂山市優(yōu)秀人才、樂山市優(yōu)秀教師、夾江縣首屆名教師等稱號。發(fā)表論文論著80多篇（部），有多個教育科研課題獲省市成果。
趙文碧，四川省青神縣河壩子人，三蘇文學(xué)社社長、主編，擅長寫散文與地方傳說，代表作品有《火燒玉蟾寺》、《丞相敬師》等，作品常見于《三蘇文學(xué)》微信公眾號、江山文學(xué)網(wǎng)、都市頭條、金榜頭條、美篇、百度等。
個人簡歷
唐小虎，筆名：夢里，酷愛文學(xué)。喜愛散文、歌詞創(chuàng)作?！度K文學(xué)》常務(wù)社長，微信號／wxid_s3otpbxws4pn21，青神縣作家協(xié)會會員。與音樂走廊合作之歌曲《錦繡青神》、《相知相守風(fēng)雨同舟》、《南方的雪》等廣為傳唱。被百度音樂、MVBOX、酷狗等音樂平臺收錄其中。多篇散文作品在省、市級多家自媒體平臺發(fā)表；主要作品：《青神之夜》、《峨眉情緣》、《老家的味道》、《天下太平 人皆向往》、《漢陽時光：一捧江水 半輪詩月》、《桂花香溢 歲月沉香》、《“東方明珠”之印象.白果》、《開放包容之浪漫麗江》、《騰沖之約》、《夢幻瀘沽湖，摩梭走婚俗》、《洱海的風(fēng)令人醉》、《邛海結(jié)緣》等。
三蘇文學(xué)將在每年年底評選當(dāng)年三蘇文學(xué)的優(yōu)秀作者，按投稿量、瀏覽量、評論數(shù)、獲精次數(shù)、上紅榜各占25％，前三名將獲得精美榮譽證書及至尊獎杯，并同時在《三蘇文學(xué)》微信公眾號、都市頭條、金榜頭條、今日頭條、百度等平臺廣泛頒布彰顯榮耀，到時可以做現(xiàn)場頒獎活動。歡迎文學(xué)老師們踴躍參加、積極支持、互相轉(zhuǎn)告。
