全國高中化學奧林匹克決賽（理論）分析化學試題分析

張瑞超 陳國永 卓穎 和巖

對2005～2014這10年的全國高中化學競賽決賽（理論）分析化學試題，從考點分布、考試的重點內容等方面進行分析和研究。通過對經典賽題的研究與反思，歸納出決賽試題的特點，從而得出一些關于化學競賽培訓方略等方面的啟示。

化學競賽分析化學試題分析啟示化學競賽是重要的學生課外活動，是化學教學培養應用型拔尖化學人才的一項重要方法。同時，也起到了普及化學知識、增強學生學習興趣、培養學生分析化學問題和靈活運用化學知識解決實際問題的能力的作用。分析化學在日常生產生活中的作用是舉足輕重的，例如，工業原料的選擇、工藝流程的監控及成品品質的檢測；土壤成分、化肥含量和農藥殘留的研究；礦石的勘探與綜合利用；刑事案件的偵破和人體生理和病理指標的檢測……生活中處處都有分析化學的身影。從近十年全國高中學生化學競賽（決賽）試題中可以發現，對分析化學知識保持有5～14分的考查。因此分析研究近年有關分析化學的競賽試題，無論是對做好競賽的培訓工作還是正確把握試題的發展方向都有積極的意義。

一、大綱分析

根據中國化學會2008年4月修訂的《全國高中學生化學競賽大綱》，分析化學在全國決賽理論部分考查的內容為：能夠在化學計算和化學實驗中正確使用有效數字；利用容量分析（酸堿滴定、配位滴定、氧化還原和沉淀滴定）的方法測定未知溶液的濃度，并考察指示劑的選擇、酸堿滴定的誤差分析和終點pH計算、常見物質的滴定條件；利用分光光度法和比色分析測定待測溶液濃度。

二、試題特點

1.考點分布

從考點分布來看，容量分析是重點，其中酸堿滴定和氧化還原滴定各5次、配位滴定3次、沉淀滴定和分光光度法各1次。其中單獨考查酸堿滴定分析3次，氧化還原滴定、配位滴定和分光光度法各一次。所以，酸堿中和滴定、配位滴定和氧化還原滴定是考查的重點。

2.題目分值相對穩定，難度略有增加

每年的分析化學試題在題型、題量方面較為穩定，且基礎性較強，對四大滴定和分光光度法的考查都是比較基礎的內容，難度穩中有升，其中關于酸堿滴定中pH計算和有效數字的正確使用難度較大。從試題內容來看，是在傳統的優秀題目的基礎上，加強了對學生實驗思維的考查。

3.試題素材源于生產生活，考查學生運用化學知識解決實際問題的能力

例1.（第24屆第3題）尿磷是尿中的全部無機磷酸鹽，尿中尿磷的正常值成人為22～48mmol/24h，兒童為16～48mmol/24h。某些疾病可能引起尿磷的升高，而另一些疾病會使尿磷降低。在測定磷酸鹽的分光光度法中，大多是利用在酸性介質中磷酸鹽與鉬酸鹽形成磷鉬雜多酸的反應，反應產物是黃色的，又稱磷鉬黃。為提高靈敏度，一般采用鉬藍法：在溫和條件下將磷鉬黃還原為磷鉬藍，然后進行測定，一種測定尿磷（原子量30.97）的方法如下：尿液用鉬（Ⅳ）處理，生成磷鉬復合物，然后用4-氨基-3-羥基-1-萘磺酸還原，形成磷鉬藍，其最大吸收波長為690nm。某患者24小時排尿總量1270ml，今移取該尿液1.00ml用鉬試劑和4-氨基-3-羥基-1-萘磺酸處理并稀釋到50.0ml，同法處理磷酸鹽的標準溶液系列，以試劑空白溶液做參比，在690nm波長處測定吸光值，結果如下：

測試溶液 1.00pm p2.00pm p3.00pm p4.00pm p尿樣

吸光值0.2050.4100.6150.820 0.625

（1）該組測定數據符合一元線性回歸方程y=bx+a，計算該患者每天排出的磷有多少克。

（2）計算該尿液中的磷酸鹽的濃度（mmol/L）

簡析：本題來源于醫院常規生理分析實驗，考查的是吸光光度法的應用。解題的難點從表面上看，是學生對于朗伯-比爾定律不熟悉，實際是考查學生對于試題中信息提取的能力。朗伯比爾定律告訴我們，溶液的吸光度與溶液的濃度和吸收層的厚度成正比，但題目中也提到，該組數據符合一元線性回歸方程，從另一個側面提示了溶液濃度與吸光度的關系。通過數據擬和出y=bx+a中的b和a，就可計算尿液中尿酸的濃度。

生活中處處都有分析化學的身影，藥物分析、環境污染物分析、礦物組成和含量分析、人體生理指標的分析……所以近年的化學競賽試題以生產生活中的實際問題為素材，融入分析化學基礎知識，積極選擇與分析化學相關的熱點問題，內容選擇使學生在了解前沿化學知識的同時，又貼近了學生的生活實際。從食品安全，環境保護。藥物檢測，資源和能源等領域的考查充分體現了化學的應用價值和化學學科的特點，使學生認同化學從而喜愛化學。

4.綜合學科知識，突出學科能力

例2.（第27屆第4題）工業漂白粉由次氯酸鈣，氫氧化鈣，氯化鈣和水組成，有效成分為次氯酸鈣。準確稱取7.630g研細試樣，用蒸餾水溶解，定容于1000ml容量瓶。

移取25.00ml該試樣溶液至250ml錐形瓶中，加入過量的KI水溶液，以足量的1︰1乙酸水溶液酸化，以0.1076mol·L-1的Na2S2O3標準溶液滴定至終點，消耗18.54mL。

移取25.00ml該試樣溶液至250ml錐形瓶中，緩慢加入足量的3%H2O2水溶液，攪拌至不再產生氣泡，以0.1008mol·L-1的AgNO3標準溶液滴定至終點，消耗20.36mL。

移取25.00ml該試樣溶液至100.0ml容量瓶中，以蒸餾水稀釋至刻度。移取25.00ml該稀釋液至250ml錐形瓶中，以足量的3%H2O2水溶液處理至不再產生氣泡。于氨性緩沖液中以0.01988mol·L-1的EDTA標準溶液滴定至終點，消耗24.43mL。

（1）計算該漂白粉中有效氯的百分含量（以Cl2計）

（2）計算總氯的百分含量

（3）計算總鈣的百分含量

簡析：本題屬于多種滴定方法聯用測定混合物各組分含量的題型，該題型不像單一分析方法對于計算要求高，一般計算難度較小，但對于學生的化學基礎知識和綜合分析能力要求較高。向試劑中加入過量KI后用Na2S2O3滴定，是利用間接碘量法測定氧化性強于I2的物質（即ClO-）的濃度，進而根據電子得失換算成有效氯的含量；要計算總氯，則利用AgNO3作為滴定劑，采用沉淀法測定，所以必須將ClO-還原成Cl-，所以H2O2是用來還原ClO-的；利用EDTA則是測量鈣的含量，但由于EDTA易被強氧化劑氧化，所以必須要用雙氧水除去ClO-。從例題分析可以發現，此類試題解題的關鍵是分析清楚每種分析方法測定的物質，

是混合組分還是單一組分，只要能測得組分總含量和其中某組分的含量，其余待測組分的含量即可求得。

分析化學是化學的一個交叉分支，充滿了生機。由于新的物質不斷被合成，傳統的單一分析方法已經不能夠適應需求，新的分析方法不斷涌現，例如多種分析方法的聯用。而且由于受到競賽大綱知識難度和廣度的限制，競賽試題中對于新方法的考查也就基本局限在多種容量分析法聯用上，近十年有4次（見表1）試題中考查了多種滴定方法的聯用，其中第27屆更是出現了氧化還原、配位和沉淀滴定三種滴定的聯用。此類試題能夠更加全面的考查學生對所掌握的分析化學知識的綜合運用能力，因此多種方法聯用題目所占比例呈增多趨勢。

三、試題中重點、熱點對競賽培訓的啟示

從近十年競賽的分析化學試題可以發現，重點、熱點內容是反復考查的，只是在試題的內容和形式上有所不同，以有機化學和無機化學的知識為基礎，重點利用分析化學中的容量分析方法對物質進行定量檢測。所以，應當充分研究競賽大綱，加強與高中知識點（選修4）有機結合，在幫助學生拓展高考知識的基礎上，滲透入競賽的內容，避免過高難度的專業練習。

由于分析化學是一門實驗學科，為了幫助學生能夠加深理解題目知識，并且更好的為決賽實驗部分創造基礎，結合高中實驗室實際條件，可以在高中（選修4）的酸堿中和滴定之外，開設相關實驗探究課程。相關實驗列入表2。通過訓練，使學生對實際樣品的分析測定全過程有充分的了解，從本質上理解完成實際樣品的測定，要檢測哪些物質，每個測定方法依據的是什么，從而引導學生弄清楚分析題目設計的原理，增強學生的競賽知識儲備，培養學生的分析問題和解決問題的能力。

參考文獻：

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