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美国高中化学奥林匹克竞赛试题特点及启示


2010 年,第 12 期

国内外化学教育信息

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美国高中化学奥林匹克竞赛试题特点及启示
任 华, 王后雄

( 华中师范大学化学教育研究所, 湖北武汉

430079)

摘要: 本文主要介绍美国全国化学奥林匹克竞赛的背景知识, 并通过翻译

部分试题为例, 分析其特点, 以期为 我国高中化学奥林匹克竞赛改革提供参考。 关键词: 美国; USNCO ; 试题 文章编号: 1005-6629(2010)12-0045-03 中图分类号: G632.479 文献标识码: B

美国高中化学奥林匹克竞赛是一个多层次的竞 赛, 主要目的是提高青少年学习化学的兴趣, 激发 其思考与创造能力, 并为参加国际化学奥林匹克竞 赛活动做好准备。 美国每年都会举办两种层次的化 学竞赛, 即地区化学奥林匹克竞赛(Local Chemistry
无机化学 有机化学 生物化学 仪器分析 物理化学 其他专题 专题

表2

USNCO 考察的知识点
知识点

Olympiad Competitions ) 和 全 国 化 学 奥 林 匹 克 竞 赛
(U.S.National Chemistry Olympiad Competition , 简称

USNCO )。 本文通过对部分 USNCO 试题的介绍, 分
析 比 较 了 USNCO 试 题 相 对 于 我 国 高 中 化 学 竞 赛 决 赛 (冬令营) 试题不同的特点, 以期为我国的高中 化学竞赛改革提供有益的参考。

电 子 构 型 ; 周 期 表 的 趋 势 (主 族); 主 族 元 素 物 理 性 质的趋势; 命名; 计量化学; 异构体; s- 区 ; p- 区 ; 其他无机化学的问题 烷烃; 烯烃; 炔烃; 芳烃; 卤化物; 醇; 酚; 羰基 化合物; 羧酸; 氮化物; 一些大分子化合物 氨基酸和肽; 蛋白质; 脂肪酸和脂肪; 酶; 碳水化 合物; KREBS ( 三羧酸 ) 循环和呼吸链; 核酸和 蛋 白 质的合成; 其他生物化学的内容 紫外 - 可见光谱; 质谱; 红外; 核磁; X- 射线; 旋光 测定法 化学平衡; 离子平衡; 电化学平衡; 一级反应动力 学; 热力学; 第二定律; 相平衡体系 分析化学: 配合物; 理论化学

1 USNCO 简介 USNCO 于 每 年 四 月 底 由 美 国 化 学 会 举 办 , 全
美有超过 1000名学生参加, 通过此次竞赛选拔出 20 名 优 秀 的 选 手 。 他 们 再 通 过 后 续 学 习 营 (study

2 USNCO 试题举例 我们翻译了 2009 年 USNCO 试题 [3], 限于篇幅,
选取其中典型的予以介绍。 原文中的化学用语及化 学计量符号按照我国相应的标准进行了适当的处 理, 以方便读者阅读。

camp)中的角逐, 先出最终 4人代表美国参加国际化 学 奥 林 匹 克 竞 赛 。 USNCO 试 题 由 选 择 题 、 简 答 题
和实验题三部分组成, 每部分都有规定的考试时间 和题量(表 1), 学生可以自由安排三个部分答题顺 序和中间休息 [1]。
表1 部分

Ⅰ部分: 单项选择题 第 3 题:(化学描述/ 实验)下列哪个(些)步骤能
区分固体硫酸钠和亚硫酸钠?

USNCO 试题的结构
时间 题量

题型 选择题 简答题 实验题

I II III

90 分钟 105 分钟 90 分钟

60 8 2

a. 将 两 者 分 别 配 置 成 溶 液 , 加 入 0.10 mol· -1 L Ba(NO3)2, 观察有无沉淀。 · b. 分别加入 0.10 mol L-1 盐酸, 观察有无气泡。 c. 将两者分别配置成溶液, 用pH指示剂测试。 A. 只有a C. 只有a和b B. 只有c D. 只有b和c

第 9 题:(化学计量法 / 溶液) 某还原性的酸中含

USNCO 考查的内容包括无机化学、 有机化学、
分析化学、 物理化学、生物化学和其他学科相关等 内容 , 所含的知识点可参见表 2。
[2]

有 52.63 % 的碳、 5.30 % 的氢和 42.07 % 的氧, 它的 实验式与分子式相同。 该酸的一个分子中含有的碳 原子的数目为?

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化学教学

2010 年,第 12 期

A. 4 B. 5 C. 6 D. 8 第 18 题:(物质的状态)下列哪种水溶液在 25 ℃
时的渗透压最大? 均完全电离) · · A. 0.1 mol L Al2(SO4)3 B. 0.1 mol L Na2CO3 -1 · · C. 0.2 mol L KMnO4 D. 0.3 mol L-1 C6H12O6 第 21 题:(化学热力学)下列选项中哪个代表了 一定温度下某化合物升华时的 △S和△H ?
-1 -1

(假设溶液中所有的离子化合物

Ka=1.51×10 -5。 一 份 35.00 mL 0.500 mol· -1 的 正 丁 L -1 酸溶液用 0.200 mol L 的KOH 溶液来滴定。 · A. 计算起始正丁酸溶液中 H+的浓度 B. 计算加入 10.00 mL KOH 后溶液的 pH C. 确定滴定一半时溶液的 pH D. 计算达到化学计量点 时 所 需 的 KOH 溶 液 的
体积

E. 计算当达到化学计量点时的 pH
第 3 题: 溴酸根离子与溴离子在酸性溶液中能 发生如下反应:

A. △S﹤0, △H﹤0 B. △S﹤0, △H﹥0 C. △S﹥0, △H﹥0 D. △S﹥0, △H﹤0 第 30 题:(化学动力学) 某反应在 100 ℃ 时的反 应速率是 50 ℃时速率的 4倍, 它的活化能为多少? · · A. 1152 kJ mol-1 B. 80.1 kJ mol-1
· C. 54.0 kJ mol-1 · D. 27.8 kJ mol-1 第 34 题 :( 化 学 平 衡 ) 向 100 mL 0.10 mol· -1 L

5Br-(aq)+BrO3-(aq)+6H3O+(aq)→3Br2(aq)+9H2O(l)
为了测量该反应的速率, 库存溶液的浓度如下 表所示:
库存溶液的浓度 库存 Br-溶液 库存 BrO3-溶液 库存 H3O+溶液 · 1.73 mol L-1 · 7.10×10-3 mol L-1 · 0.573 mol L-1

HC2H3O2中加入0.41 g NaC2H3O2后溶液的 pH是多少?
摩尔质量

g/mol 82.0 Ka

NaC2H3O2

反应混合物按照以下的体积来混合, 溴酸根消 失时反应的初速率测试如下:
-5

HC2H3O2

1.8×10

实验

Br-体积 (mL) 0.100 0.200 0.100 0.200

BrO3-体积 H3O+体积 (mL) (mL) 0.500 0.500 1.000 0.500 1.000 1.000 1.000 0.700

H2O体积 (mL) 1.400 1.300 0.900 1.600

BrO3-消失时
的初速率 · · (mol L-1 s-1)

A. 4.44 B. 4.70 C. 5.05 D. 8.95 第 40 题:(氧化还原反应)乙醇与重铬酸根离子
在酸性溶液中能发生如下反应:

1 2 3 4

5.63×10-6 1.09×10-5 1.13×10-5 5.50×10-6

C2H5OH(l)+Cr2O72-(aq)+H +(aq)→CO2 (g)+Cr3+(aq)+ H2O(l)
当这个方程式配平后, H+(aq) 的化学计量数为 多少?

A. 计算实验 1中Br2(aq)出现时的速率。 B. 写出该反应的速率方程并给出 k的值。 C. 以下是该反应的机理: (1)BrO3-(aq)+H3O+(aq)→HBrO3(aq)+H2O(l) (2)HBrO3(aq)+H3O+(aq)→H2BrO3+(aq)+H2O(l) (3)H2BrO3+(aq)→BrO2+(aq)+H2O(l) (4)BrO2+(aq)+Br-(aq)→BrOBrO(aq) (5)BrOBrO(aq)+Br-(aq)→Br2(aq)+BrO2-(aq) I. 画 出 BrO2+ 的 路 易 斯 结 构 式 并 预 测 其 几 何 形
状。

A. 10 B. 12 C. 14 D. 16 第 44 题:(原子结构 / 元素周期律)下列哪一组量
子数是不允许的?

A. 3 , 2, 0 B. 3 , 1, -1 C. 2, 0, 0 D. 1, 1, 0 第 50 题:(化学键 / 分子结构)下列哪种物质的晶
格能最大?

A. CaO B. KCl C. MgI2 D. BaS 第 55 题:(有机化学 / 生物化学)下列分子中不含 C=O键的是? I. 酰胺, II. 胺, III. 醚, IV. 酯 A. 只有II B. 只有I和IV 只有 II 和III C. D. 只有III和IV Ⅱ部分: 简答题 第 1 题: 正丁酸 C3H7COOH , 是一种一元弱酸,

II. 根据你在 b 中求得的速率方程, (1)-(5) 中哪 个步骤可能证明你的答案是反应决速步 ? Ⅲ部分: 实验题
你 有 6 个 已 编 号 的 吸 量 管 , 其 中 分 别 装 有 0.5

mol· -1 的 Na2CO3、 NaHCO3、 NaHSO3、 NaH2PO4、 L Na3PO4溶液, 并不一定按照此顺序。 你还有一个 50 mL 的烧杯和一个装有甲基橙指示剂的吸量管, 烧 杯中盛有 0.4 mol L-1的盐酸。 设计并完成一个实验 ·

2010 年,第 12 期

国内外化学教育信息

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来鉴别每个吸量管中的溶液, 要提供定性和定量的 数据来证实你的结论。

题; Ⅱ为简答题, 与我国冬令营决赛以及国际奥林 匹克竞赛题型相当; Ⅲ为实验题。 题型稳定, 指导 语明确, 突出了对核心知识的理解的考查, 而不是 在审题、 解题技巧等方面绕圈子、 设障碍。 这样的 试题有利于稳定学生考试心理, 有利于考生在竞赛 中充分发挥自己的潜能。

(1) 给出你实验计划的简要说明; (2) 记录你的数据和其他现象; (3) 基于你的观察, 写出相关的化学方程式; (4) 结论。
吸量管 溶液 理由

(4) 在考试时间上, USNCO 试题由三卷不同难
度类型题构成, 每卷的考试时间都有严格的规定, 分时测试不同难度等级试卷, 便于考查学生在不同 难度等级试卷中的表现。

(5) 在 考 试 难 度 上 , 试 题 所 涉 及 的 知 识 不 深 。
相当一部分知识都是中学课程范围之内的, 比国际 化学奥林匹克竞赛试题难度低得多, 有利于提高学 校和学生参加化学竞赛的信心, 淡化竞赛的功利

3

USNCO 试题的特点

性, 强调竞赛的普及性和适切性。 而我国决赛试题 不论是题型还是难度上都直接与国际化学奥林匹克 竞赛接轨, 为的是使学生更好地适应国际化学奥林 匹克竞赛的要求。

与我国高中化学竞赛决赛(冬令营)试题相比,

USNCO试题具有以下特点: (1) 在考试内容上, 试题的知识内容覆盖面较 广。 以试题 Ⅰ部分为例, 60道选择题涵盖了从化学
描述/ 实验到有机化学 / 生物化学十个方面(见表 3), 涉及到国际化学奥林匹克竞 赛 大 纲 70 % 以 上 的 基 础知识, 能全面考查参赛学生的知识面, 提高竞赛 选拔的信度和效度。
表3

(6) 在 考 试 形 式 上 , 为 学 生 提 供 适 当 的 量 表 。
除了给出元素周期表, 还提供给学生单位缩略语和 符号、 各种常数以及要用到的方程, 减小学生的识 记负担, 这一点也值得我国借鉴。

USNCO 为 我 们 提 供 了 一 种 培 养 资 优 生 的 全 新
模式, 它充分考虑高中学生接受化学知识的年龄特
题号

USNCO 试题 Ⅰ 部分的内容分布
考察内容

征和心理特点, 从赛制上遏制各地 “奥校”、

“奥

化学描述 / 实验 化学计量法 / 溶液 物质的状态 化学热力学 化学动力学 化学平衡 氧化还原反应 原子结构 / 元素周期律 化学键 / 分子结构 有机化学 / 生物化学

1~6 7~12 13~18 19~24 25~30 31~36 37~42 43~48 49~54 55~60

赛辅导班” 的兴起, 避免产生 “化学竞赛即补充大 学 化 学 专 业 知 识 ” 的 怪 圈 。 USNCO 强 调 化 学 知 识 的普及性和多数学生的参与性的宗旨值得我们深 思。 由于国情不同, 举办化学竞赛的宗旨和观念存 在 差 异 , 我 们 在 借 鉴 USNCO 长 处 的 同 时 , 也 应 该 以审视的目光分析其不足。 例如, 学生的信息迁移 能力以及创新能力在试卷中没能充分体现, 试题联 系生活实际、 体现科学探究等方面略显不足, 试题 情 景 等 方 面 形 式 单 一 等 。 但 USNCO 提 出 了 一 个 清 晰而操作性很强的命题观念、 命题思路、 考试模拟 和评价标准, 对我国高中化学奥赛改革有重要的借 鉴价值。 参考文献:
[1]2010 U.S.National Chemistry Olympiad (USNCO) Coordinator′s Handbook. 来源:http://www.acs.org. [2] 朱妙琴 . 美国高中化学奥林 匹 克 竞 赛 简 介 [J]. 中 学 化 学 教 学 参
考,2000,(1):127.

(2) 在 实 验 竞 赛 上 , 重 视 考 查 学 生 的 基 本 实
验能力。 从近 5 年 USNCO 实验试题内容来看, 主要 考查物质的分离、 鉴别等, 侧重考查学生的实验设 计和实际动手操作能力, 贴近中学生的实际实验水 平, 不追求与国际化学奥林匹克竞赛的 “合成 + 定 量测定” 相似的形式, 试题真正回归中学化学实 验, 这一点应当引起全国中学生化学竞赛命题者和 广大教育工作者的注意。

(3) 在考试题型上, 有三种题型。 Ⅰ 全为选择

[3]2009 U.S.National Chemistry Olympiad National Exam Papers.
来源:http://portal.acs/corg/content.


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