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化学生活常识竞赛题库答案2022年第36

发表于:2024-04-26 09:16:29 来源:宏馨资讯

今天上午第36届中国化学奥林匹克(初赛)结束,标准答案将在9月11日在www.chemsoc.org.cn网站上公布。此次初赛考生普遍反应题目偏难,因此我们对本次试题的考点、知识点、考查方式等进行了分析,供大家参考~

另外,值得高兴的是本次试题汇智起航在以往的课程中压到了原题,分别是第9题和第10题。第9题在长沙刷题班的题目中有出现过,第10题在2022寒假济南基础课中讲到过。参加过这两次课程的同学,想必一定答对了!后面我们会专门出一期文章,为大家更加详细地解答、分析这两道题目~

试题分析

无机部分(包括结构部分)

无机化学部分的考察风格变化较大。最为显著的是对新文献、新科研成果的考察,同时热力学/电化学计算回归初赛,这也让本届初赛的无机部分带有一些决赛卷的风格。在设置好区分度的基础上让题目变得更新更具有思维含量,结合常见反应的背后原理进行考察,笔者认为这应当是后续初赛无机部分的考察方向。

第一题

第一题考察的传统的方程式书写问题,值得一提的是不只是第一题,今年的国初题目中并没有高分子化学的身影。第一、第二小问背景看似复杂,实际上仔细研读后发现只是简单的考察了基础的氧化还原反应。第三小问考察Te和As的元素化学,这两个元素都倾向于和F形成配离子,Te62+离子的给出须结合题干信息来确定。第四小问难度不大,但题干中并未写明反应在何种条件(酸或碱)下进行,答案并不唯一。第五小问的题干信息暗示SO42-的存在,结合化合价的变化配平反应即可,整体难度适中。

第二题

钙钛矿作为科研中的“宠儿”在化学竞赛中也时常考察。不同于传统钙钛矿ABX3中A、B往往都是阳离子,本题反其道而行之考察了反钙钛矿的结构,即X位被正电离子即阳离子(如碱金属)占据,而A位和B位被不同类型的阴离子占据。在理想的立方晶胞中,A阴离子位于立方体的角上,B阴离子位于八面体中心,而X阳离子位于立方体的面。题干信息暗示了CO44-的存在,结合配位情况即可得出相应的结果。第二问难度不大,类比C与Si即可。

第三题

本题考察主族元素的结构化学,内容较新(J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 19252−19256)。第一小问的突破口在于反应物之间的比例,已知A中含有5个Ge,结合键长信息与转化过程可以写出三元螺环的结构。其后若能结合八隅体的信息写出C中存在的Ge-Ge三键其他结构的推断则可以迎刃而解。

第二问则从电子转移的角度出发分析,考虑到与吡啶结合后其缺电子程度降低故难以被还原。题目思维含量较高,整体难度偏大。

第四题

第四题考察二价铬的氧化机理,难度不大但立意较新。题干中“高价铬”“氧气”的提示比较到位,PPh3的使用或多或少有一些有机化学中臭氧化-还原反应的意味,机理书写与结构书写难度都不大。无机化学(元素)部分的题目一直以来比较注重对于描述性事实的探究,鲜有对反应机理的考察,未来是否可能会增加对无机反应机理的讨论与研究?

第五题

基于铁的化合物的元素计算推断类型题目,难度较大。电荷守恒的整体思路贯穿其中。反应从并不十分常见的GR-Ⅱ出发,结合结构信息与比例信息,考虑平衡阴离子可以得出[FeⅡ4FeⅢ2(OH)12][SO4]这一并不常见的结构。B结合失重信息可以推出,而C、D可以结合对铁的化合物的基本性质推断得到。第二小问的方程式书写细心配平即可获得分数。第三小问与近些年来初赛中的元素计算推断一致,拿到的结果并非是一个毫无误差的整数,一定要在验算的基础上相信自己的计算能力。第四小问只需抓住四个Fe对应一个Cl这一守恒关系即可得到最终的结果。虽然本题没有直接的考察配合物结构的书写但其中的基本原理是一致的。

第六题

能斯特方程回归初赛,并且还较为少见的考察了非水溶剂体系,引入了新的电极电势标准(Fc+/0)。主要的考察点是能斯特方程相关的计算与吉布斯自由能变之间的关系,结合方程式加和问题求解,难度不大但有一定计算能力的要求。值得注意的是近年来初赛很少有基于热力学/电化学的计算大题,本题的出现也为说明需要扎实掌握一切需要掌握的知识点,切不可抱有侥幸心理。

第七题

考察储氢材料的晶体化学,整体难度不大。第一小问“看图写话”结合题干信息可以给出氢的数量。第二小问对于立方晶系中各个原子之间的距离进行计算,结合空间中坐标距离的公式即可得出,第三小问中的密度同理。第二小问后半部分及第四问考察晶体结构中的排列和堆积问题,整体结构并不复杂,空间想象能力较差的同学可以重新构建以其他原子为顶点的晶胞进行观察得出结论。

有机部分

从整体上来看,有机化学部分可以说是延续了去年的考试风格,十分注重考察背景的新颖性与创新性,题目的出具基本遵循这一思路:①给予基本信息完成基本反应;②在反应底物或反应条件上稍做改动得到新产物;③将基本反应与其他的反应相结合进行综合考察。此外,通常出现在有机部分第一题的“比较”型题目在今年没有出现,这或许也提示了我们有机化学知识的考查模式会越来越新颖,考察内容会越来越贴合科研前沿。其实就是理科核心思维,简单事实建模型,复杂案例用模型。

第八题

传统的“比较”型题目离我们而去,取而代之的是基于不同反应底物的负氢迁移反应,第一问需要回答的内容只是简单的“Hx”但思维含量较大。第一小问考察了类似于Cannizzaro反应的Tishchenko反应,第二小问则与前一问类似,醛与羟基结合后发生分子内的负氢迁移到另一个羰基上。后三问类似,发生N的α-H的迁移,形成的亚胺正离子被另一分子反应底物所捕获或催化反应的进行。

第二问与第三问则表面上从碳正离子的生成与稳定性的角度出发,实则考察分子内的1,5-氢迁移过程,思维含量较大。不同于以往有机第一题多为比较的情况,此次题目思维含量较高,难度中上,但考察风格的变化可能会影响到考生们的心态。

第九题

本题从[5+2]环加成反应出发展开,第一小问承接题干信息即可轻松写出。后续题目则考察了氧化去芳构化与分子内[5+2]环加成反应连用这一策略,辅以对重排过程和环丙基甲基碳正离子稳定性的考察。虽然大部分考生对于氧化去芳构化这一策略不太了解,但由于给出了产物结构可以逆推反应的关键中间体,整体难度适中。

在今年七月的长沙考前刷题班里,我们精心准备的全真模拟题中出现了与初赛非常相似的氧化去芳构化反应与[5+2]环加成过程连用的反应模型。初赛题目选材于某教授2017年发表的方法学文章,而本题选材于同一位教授在2022年发表的采用该方法学进行全合成研究的文章!

第十题

本题第一问较为少见的考察了不常出现在基础有机教材中的构象势能差的问题。将邻交叉构象(gauche)的不稳定性定量分析,研究顺式十氢化萘与反式十氢化萘中gauche的数量差异即可。后面几问主要是基于与Swern氧化十分类似的Kornblum氧化反应展开,顺带考察了一部分立体化学的相关内容,即使考生对这一人名反应不了解,稍加类比即可得出在这一反应中DMSO作为氧化剂的结论,后续串联分子内的关环反应即可得到最终产物,整体难度适中。

试卷总评

对于无机化学部分,难度有所提升。相比于往年的题目来看并没有考察高分子化学的相关内容,对配合物结构的考察也减少较多,反而是着重考察了基于新文献、新成果的主族元素的特殊成键能力(C、Ge),在计算部分也将重心从元素计算推断上迁移至传统的热力学/电化学计算,并增加了对无机化学反应机理的探索,这也为延迟初赛的部分地区的考生(使用备用卷)及下一届的考生提供了很大的指导意义。

而对于有机部分,笔者认为,其难度并没有绝对意义上的提升,更多的是考察模式上的变革。单纯以官能团为主线、辅以性质对比的授课模式越来越难以满足日渐多变的考察模式与更为前沿的新知应用。对立体化学、反应中间体的性质、反应模式背后的本质的掌握及知识的迁移能力将成为区分各位考生的一大“拦路虎”。

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