全国高中化学竞赛试题分析及解题方法省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
《全国高中化学竞赛试题分析及解题方法省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《全国高中化学竞赛试题分析及解题方法省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx(89页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、全国化学奥赛题型分析及解题方法全国化学奥赛题型分析及解题方法 赵赵 波波 南京师范大学化学与环境科学学院南京师范大学化学与环境科学学院第1页堆堆积积方方式式是是一一个个把把中中学学化化学学和和奥奥赛赛晶晶体体结结构构内内容联络起来一个桥梁性理论体系容联络起来一个桥梁性理论体系。奥奥 赛赛第2页实际实际应用应用相互相互联络联络实际实际应用应用基础基础知识知识综合提升综合提升第3页历年全国奥赛结构题型分析历年全国奥赛结构题型分析第4页例例1.19981.1998年全国高中学生化学竞赛(预赛)年全国高中学生化学竞赛(预赛)钨钨酸酸钠钠Na2WO4和和金金属属钨钨在在隔隔绝绝空空气气条条件件下下加加热
2、热得得到到一一个个含含有有金金属属光光泽泽、深深色色、有有导导电电性性固固体体,化化学学式式NaxWO3,用用X射射线线衍衍射射法法测测得得这这种种固固体体立立方方晶晶胞胞边边长长a3.8010-10m,用用比比重重瓶瓶法法测测得得它它密密度度为为d7.36g/cm3。已已知知相相对对原原子子质质量量:W 183.85,Na 22.99,O 16.00,阿阿伏伏加加德德罗罗常常数数L6.0221023mol-1。求求这这种种固固体体组组成成中中x值值(2位位有有效效数数字字),给给出出计计算算过过程程。(12分)分)第5页解解 答答dVL7.36103 kg/m35.4910-29m36.02
3、21023 mol-1243 g/mol首先,试题告诉我们钨青铜是钨酸钠用钨还原产物,首先,试题告诉我们钨青铜是钨酸钠用钨还原产物,这就告诉我们这就告诉我们x一定大于零,小于一定大于零,小于2。若先假设为。若先假设为1,又假设又假设Z1,则得:,则得:ZM=M(W)3M(O)M(Na)254.84g/molZM与与dVL对比对比,说明说明Z1假设是正确,因假设是正确,因x取值不会取值不会造成成倍差异。于是就能够用造成成倍差异。于是就能够用dVLM(NaxWO3)关关系式求出系式求出x,得到,得到x(243183.948.0)/22.990.48 第6页例2 全国高中学生化学竞赛(预赛)4.理理
4、想想宏宏观观单单一一晶晶体体呈呈规规则则多多面面体体外外形形。多多面面体体面面叫叫晶晶面面。今今有有一一枚枚MgO单单晶晶如如附附图图1所所表表示示。它它有有6个个八八角角形形晶晶面面和和8个个正正三三角角形形晶晶面面。宏宏观观晶晶体体晶晶面面是是与与微微观观晶晶胞胞中中一一定定取取向向截截面面对对应应。已已知知MgO晶晶体体结结构构属属NaCl型型。它它单单晶晶八八角角形形面面对对应应于于它它晶晶胞胞面面。请请指指出出排排列列在在正正三三角角形形晶晶面面上上原原子子(用用元元素素符符号号表表示示原原子子,最最少少画画出出6个个原原子子,并并用用直直线线把把这这些些原原子子连连起起,以以显示它
5、们几何关系)。(显示它们几何关系)。(6分)分)第7页解解 答答答案见附图答案见附图4a、4b。第8页11已已经经探探明明,我我国国南南海海跟跟世世界界上上许许多多海海域域一一样样,海海底底有有极极其其丰丰富富甲甲烷烷资资源源。其其总总量量超超出出已已知知蕴蕴藏藏在在我我国国陆陆地地下下天天然然气气总总量量二二分分之之一一。据据报报导导,这这些些蕴蕴藏藏在在海海底底甲甲烷烷是是高高压压下下形形成成固固体体,是外观像冰甲烷水合物。是外观像冰甲烷水合物。第9页11-1试试构构想想,若若把把它它从从海海底底取取出出,拿拿到到地地面面上上,它它将将有有什什么么改改变变?为为何何?它它晶晶体体是是分分子
6、子晶晶体体、离离子子晶晶体体还是原子晶体?你作出判断依据是什么?(还是原子晶体?你作出判断依据是什么?(2分)分)11-2已已知知每每1立立方方米米这这种种晶晶体体能能释释放放出出164立立方方米米甲甲烷烷气气体体,试试估估算算晶晶体体中中水水与与甲甲烷烷分分子子比比(不不足足数数据据由由自己假设,只要假设得合理均按正确论)。(自己假设,只要假设得合理均按正确论)。(6分)分)第10页解解 答答11-1 从海底取出甲烷水合物将融化并放出甲烷气体从海底取出甲烷水合物将融化并放出甲烷气体.因为该晶体是分子晶体因为该晶体是分子晶体.甲烷分子和水分子都是由甲烷分子和水分子都是由有限数目标原子以共价键结
7、合小分子有限数目标原子以共价键结合小分子,水分子和甲水分子和甲烷分子之间范德华力烷分子之间范德华力,而水分子之间是范德华力和而水分子之间是范德华力和氢键氢键.第11页11-2 假假设设甲甲烷烷气气体体体体积积是是折折合合成成标标准准情情况况下下数数据据,则则1m3水合物中有甲烷水合物中有甲烷 164 m3 22.4 m3/kmol=7.32 kmol假设甲烷水合物固体中水密度为假设甲烷水合物固体中水密度为1 g/cm3,则有水则有水 1m31000 kg/m318 kg/mol=55.56 kmol所以有:所以有:CH4:H2O=7.32 kmol:55.6 kmol=1:7.6。说说明明:甲
8、甲烷烷水水合合物物组组成成可可能能是是6 CH446 H2O;以以上上是是最最简简单单参参考考答答案案,设设密密度度为为1g/cm3也也可可包包含含甲甲烷烷,只只要要答答案案为为CH469 H2O,均均可可按按满满分分计计。但但设设密密度度为为0.9g/cm3又又包包含含甲甲烷烷则则不不能能认认为为是是合合理理(岂岂不不会会漂漂到到海海面面上上来来?另另外外,必必须须给给出出解解题题时时假假设设,不然不能得满分。不然不能得满分。)第12页例3 全国高中学生化学竞赛(省级赛区)第第5题题(5分分)今今年年3月月发发觉觉硼硼化化镁镁在在39K呈呈超超导导性性,可可能能是是人人类类对对超超导导认认识
9、识新新里里程程碑碑。在在硼硼化化镁镁晶晶体体理理想想模模型型中中,镁镁原原子子和和硼硼原原子子是是分分层层排排布布,像像维维夫夫饼饼干干,一一层层镁镁一一层层硼硼地地相相间间,图图51是是该该晶晶体体微微观观空空间间中中取取出出部部分分原原子子沿沿C轴轴方方向向投投影影,白白球球是是镁镁原原子子投投影影,黑黑球球是是硼硼原原子子投投影影,图图中中硼硼原原子子和和镁镁原原子子投投影影在在同同一一平平面上。面上。第13页图图51硼化镁晶体结构示意图硼化镁晶体结构示意图第14页5 1 由由 图图 5 1可可 确确 定定 硼硼 化化 镁镁 化化 学学 式式 为为:。52 在在图图5l右右边边方方框框里
10、里画画出出硼硼化化镁镁一一个个晶晶胞胞透透视视图图,标标出出该该晶晶胞胞内内面面、棱棱、顶顶角角上上可可能能存存在在全全部部硼硼原原子子和和镁镁原原子子(镁镁原原子子用用大大白白球球,硼硼原子用小黑球表示)。原子用小黑球表示)。第15页第第11题题(10分分)研研究究离离子子晶晶体体,常常考考查查以以一一个个离离子子为为中中心心时时,其其周周围围不不一一样样距距离离离离子子对对它它吸吸引引或或排排斥斥静静电电作作用用力力。设设氯氯化化钠钠晶晶体体中中钠钠离离子子跟跟离离它它最近氯离子之间距离为最近氯离子之间距离为d,以钠离子为中心,则:,以钠离子为中心,则:111 第第二二层层离离子子有有 个
11、个,离离中中心心离离子子距距离离为为 d,它们是,它们是 离子。离子。第16页112 已已知知在在晶晶体体中中Na离离子子半半径径为为116pm,Cl离离子子半半径为径为167pm。求离子占据整个晶体空间百分数。求离子占据整个晶体空间百分数。113 纳纳米米材材料料表表面面原原子子占占总总原原子子数数百百分分比比极极大大,这这是是它它许许多多特特殊殊性性质质原原因因,假假设设某某氯氯化化钠钠纳纳米米颗颗粒粒大大小小和和形形状状恰恰等等于于氯氯化化钠钠晶晶胞胞大大小小和和形形状状,求求这这种种纳纳米米颗颗粒粒表表面面原原子子占占总原子数百分比。总原子数百分比。114 假假设设某某氯氯化化钠钠颗颗
12、粒粒形形状状为为立立方方体体,边边长长为为氯氯化化钠钠晶晶胞边长胞边长10倍,试估算表面原子占总原子数百分比。倍,试估算表面原子占总原子数百分比。第17页解解 答答1 12,钠离子,钠离子2 V晶胞晶胞=2(116pm+167pm)3=181 106pm3 V离子离子=4 (4/3)(116pm)3+4 (4/3)(167pm)3 =104 106 pm3 V离子离子/V晶胞晶胞=57.5%第18页3 26/27=96%4 10倍晶胞纳米颗粒离子总数倍晶胞纳米颗粒离子总数:213=9261 9倍晶胞纳米颗粒离子总数倍晶胞纳米颗粒离子总数:193=6859 10倍晶胞纳米颗粒表面离子数倍晶胞纳米
13、颗粒表面离子数:6959-9261=2402 表面原子数所占百分比:表面原子数所占百分比:2402/9261=26%第19页例4 全国高中学生化学竞赛(省级赛区)第第2题(题(6分)用地壳中某主要元素生产各种产品分)用地壳中某主要元素生产各种产品在当代高科技中占主要位置,足见化学对当代物在当代高科技中占主要位置,足见化学对当代物质文明主要作用。比如:质文明主要作用。比如:1计算机芯片主要成份是计算机芯片主要成份是 ;2光导纤维主要光导纤维主要成份是成份是 :第20页3当前应用最多太阳能电池光电转化材料是当前应用最多太阳能电池光电转化材料是 ;4用用作作吸吸附附剂剂、干干燥燥剂剂、催催化化剂剂或
14、或催催化化剂剂载载体体人人造造分子筛大多是一类称为分子筛大多是一类称为 化合物;化合物;5有有一一大大类类化化合合物物,结结构构独独特特,兼兼备备无无机机材材料料和和有有机机材材料料双双重重性性能能,有有耐耐温温、电电绝绝缘缘性性好好、难难燃燃、憎憎水水、耐耐腐腐蚀蚀等等特特征征,广广泛泛用用于于航航空空航航天天、电电子子电电气气、建建筑筑、运运输输等等行行业业,用用于于密密封封、粘粘合合、润润滑滑、涂涂层层、表表面面活活性性、防防水水、防防潮潮,已已为为当当代代社社会会不不可可替替换换新新材材料料。这这类类材材料料在在分分子子结结构构上上特特点点是是 和和 。第21页解解 答答1硅(或硅(或
15、Si或单晶硅)(或单晶硅)(1分)分)2二氧化硅(或二氧化硅(或SiO2)(1分)分)3硅(或硅(或Si)()(1分)分)4铝硅酸盐(或硅铝酸盐)铝硅酸盐(或硅铝酸盐)(1分)注:此题明确是分子筛分)注:此题明确是分子筛,不应答硅胶,答不应答硅胶,答硅酸盐也不给分。硅酸盐也不给分。5含有含有SiO键键 与硅相连烃基与硅相连烃基(2分)分)第22页例5 全国高中学生化学竞赛(省级赛区)第第4题(题(8分)分)在在30oC以下,将过氧化氢加到硼酸和氢氧以下,将过氧化氢加到硼酸和氢氧化钠混合溶液中,析出一个无色晶体化钠混合溶液中,析出一个无色晶体X。组成份析证实,。组成份析证实,该晶体质量组成为该晶
16、体质量组成为Na 14.90,B 7.03%,H 5.24%。加。加热热X,得无色晶体,得无色晶体Y。Y含含Na 23.0%,是一个温和氧化剂,是一个温和氧化剂,常温下在干燥空气里稳定,但在潮湿热空气中分解放氧,常温下在干燥空气里稳定,但在潮湿热空气中分解放氧,广泛用作洗涤剂、牙膏、织物漂白剂和美发产品,也用于广泛用作洗涤剂、牙膏、织物漂白剂和美发产品,也用于有机合成。结构分析证实有机合成。结构分析证实X和和Y晶体中有同一个阴离子晶体中有同一个阴离子Z2-,该离子中硼原子化学环境相同,而氧原子却有两种成键,该离子中硼原子化学环境相同,而氧原子却有两种成键方式。方式。第23页解解 答答41 写出
17、写出X、Y最简式,给出推理过程。最简式,给出推理过程。X最简式;最简式;NaBH8O7 Y最简式;最简式;NaBH2O4 推理过程:推理过程:Na 1 B 1 14.90/23.0=0.648 7.03/10.8=0.651 H 8 O 7 5.24/1.008=5.20 72.83/16.0=4.55X变变成成Y是是脱脱水水过过程程。X为为NaBH2O43H2O,则则Y中中Na质质量量百百分分数数为为23/99.8=0.23 (若若X是是NaBO34H2O,则则Y中中Na质量分数为质量分数为23/81.8=0.28 不符合题意。)不符合题意。)第24页42 用用最最恰恰当当视视角角画画出出Z
18、2-离离子子立立体体结结构构(原原子子用用元素符号表示,共价键用短线表示)。元素符号表示,共价键用短线表示)。第25页第6题(12分)3月日本筑波材料科学国家试验室一个研究小组发觉首例带结晶水晶体在5K下展现超导性。据报道,该晶体化学式为 Na0.35CoO2 1.3H2O,含有-CoO2-H2O-Na-H2O-CoO2-H2O-Na-H2O-层状结构;在以“CoO2”为最简式表示二维结构中,钴原子和氧原子呈周期性排列,钴原子被4个氧原子包围,Co-O键等长。第26页61 钴原子平均氧化态为钴原子平均氧化态为 +3.65 。(1分;不写分;不写“”给给0.5分分)62 画画出出CoO2层层结结
19、构构,用用粗粗线线画画出出两两种种二二维维晶晶胞胞。可可资资参参考考范范例例是是:石石墨墨二二维维晶晶胞胞是是下下列列图图中中用粗线围拢平行四边形。用粗线围拢平行四边形。第27页解解 答答(画出(画出1种晶胞给种晶胞给6分,画出分,画出2种晶胞给种晶胞给9分)分)第28页第第9题题(6分分)钒钒是是我我国国丰丰产产元元素素,储储量量占占全全球球11,居居第第四四位位。在在光光纤纤通通讯讯系系统统中中,光光纤纤将将信信息息导导入入离离光光源源1km外外用用户户就就需需用用5片片钒钒酸酸钇钇晶晶体体(钇钇是是第第39号号元元素素)。我我国国福福州州是是全全球球钒钒酸酸钇钇晶晶体体主主要要供供给给地
20、地,每每年年出出口口几几十十万万片片钒钒酸酸钇钇晶晶体体,年年创创汇汇近近千千万万美美元元(1999年年)。钒钒酸酸钇钇是是四四方方晶晶体体,晶晶胞胞参参数数 a=712 pm,c=629 pm,密密度度d=4.22 g/cm3,含含钒钒25,求求钒钒酸酸钇钇化化学学式式以以及及在在一一个个晶晶胞胞中中有有几几个个原原子子。给出计算过程。给出计算过程。第29页解解 答答钒酸钇化学式:钒酸钇化学式:YVO4 (1分分)计算过程:计算过程:YVO4摩尔质量为摩尔质量为203.8 g/mol;钒质量分数钒质量分数为为50.9/203.8=025 合题意。合题意。203.8/4.22=48.3 cm3
21、/mol 四方晶胞体积四方晶胞体积V=712262910-30cm3 =3.1810-22cm3(1分)分)48.3/6.021023=8.0210-23cm3 (1分)分)3.18X10-22/8.0210-23=3.97 4 (1分)分)一个晶胞中原子数:一个晶胞中原子数:46=24(2分)分)第30页例6 全国高中学生化学竞赛(省级赛区)第2题(4分)7月德俄两国化学家共同宣告,在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮,这种高聚氮N-N键键能为160 kJ/mol(N2键能为942 kJ/mol),晶体结构如图所表示。在这种晶体中,每个氮原子配位数为 ;按键型分类时,属于 晶体。这种固体可能潜在
22、应用是 ,这是因为:。第31页解解 答答 3 原子晶体原子晶体 炸药(或高能材料)炸药(或高能材料)高聚氮分解高聚氮分解成成N2释放大量能量。(各释放大量能量。(各1分)分)第32页第第4题题(15分分)在在铜铜催催化化作作用用下下氨氨和和氟氟反反应应得得到到一一个个铵铵盐盐和和一一个个三三角角锥锥体体分分子子A(键键角角102o,偶偶极极矩矩0.78x10-30 Cm;对对比比:氨氨键键角角107.3o,偶偶极矩极矩4.74x10-30 Cm);4-1 写出写出A分子式和它合成反应化学方分子式和它合成反应化学方 程式。程式。4-2 A分子质子化放出热显著小于氨分子质分子质子化放出热显著小于氨
23、分子质 子化放出热。为何?子化放出热。为何?第33页解解 答答4-1 NF3(1分)分)4NH3+3F2=NF3+3NH4F(1分)分)4-2 N-F 键偶极方向与氮原子孤对电子偶极方向相反,键偶极方向与氮原子孤对电子偶极方向相反,造成分子偶极矩很小,所以质子化能力远比氨质子造成分子偶极矩很小,所以质子化能力远比氨质子化能力小。化能力小。画图说明也可,如:画图说明也可,如:第34页相关体系相关体系 15月12日,这是个令整个中华民族痛心日子,汶川发生了8级特大地震,造成了重大伤亡!一时间举国上下支援震区抗震救灾,消毒防疫成了震后重中之重工作。三氯异氰尿酸(TCCA)就是应用最多一个消毒剂,在“
24、非典”期间它也曾经是“消毒明星”。三氯异氰尿酸是当前国际上所推广一个高效、低毒、广谱、快速杀菌消毒剂,对人畜毫无坏处,广泛用于饮用水、游泳池、食品加工业以及灾害后大面积灭菌防染。TCCA分子结构和量子化学计算得到电荷分布如图1所表示。第35页图图1图图2第36页(1)卤卤素素互互化化物物是是指指不不一一样样卤卤素素原原子子之之间间以以共共价价键键结结合合形形成成化化合合物物,它它们们水水解解产产物物与与其其共共价价键键极极性性相相关关,BrCl能能发发生生以以下下反反应应:BrClH2O=HBrOHCl。据据此此判判断断三三氯氯异异氰氰尿尿酸酸水水溶溶液液消消毒毒有有效效成成份份是是 ;简简述
25、述理理由由 。第37页(2)三三氯氯异异氰氰尿尿酸酸可可由由异异氰氰尿尿酸酸(图图2)制制备备,异异氰氰尿尿酸酸是是消消毒毒剂剂和和阻阻燃燃剂剂主主要要合合成成原原料料。晶晶体体结结构构测测试试表表明明,异异氰氰尿尿酸酸属属于于单单斜斜晶晶系系,晶晶胞胞参参数数a=7.749,b=6.736,c=11.912,=130.7,在在其其晶晶体体中中异异氰氰尿尿酸酸分分子子经经过过分分子子间间氢氢键键形形成成层层状状结结构构(图图3),请请在在图图中中画画出出一一个个结结构构基基元元,并并表表明明它它两个基本方向;指出结构基元包含内容。两个基本方向;指出结构基元包含内容。第38页图图3第39页(3)
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 全国 高中化学 竞赛 试题 分析 解题 方法 公共课 一等奖 获奖 课件
限制150内