高中 化学竞赛高中化学奥林匹克竞赛山东预赛试题

美国高中化学奥林匹克竞赛（USNCO）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：美国每年举办的全国化学奥林匹克竞赛相当于我国高中化学竞赛决赛（冬令营），是选拔顶尖高中生代表本国参加国际化学奥林匹克竞赛的重要渠道。本文主要介绍了USNCO 试题的特点，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

美国高中化学奥林匹克竞赛是一个多层次的竞赛，其目的主要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 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USNCO试题的相关介绍，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。

1 USNCO简介

USNCO于每年四月底由美国化学会举办，全美每年有超过1000名的学生参加这种形式的比赛，通过此次竞赛选拔出20名优秀的选手。20名选手将通过后续的学习营（study camp）角逐最终4人名单，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 USNCO试题的结构

部分题型时间题量

Ⅰ选择题90分钟60

Ⅱ简答题105分钟8

Ⅲ实验题90分钟2

USNCO考查的内容包括无机化学、有机化学、生物化学、仪器分析、物理化学和其他专题等内容[2]，所含的知识点可参见表2。

表2 USNCO考察的知识点

专题知识点

无机化学电子构型；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

有机化学烷烃；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

生物化学氨基酸和肽；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

仪器分析紫外-可见光谱；质谱；红外；核磁；X-射线；旋光测定法

物理化学化学平衡；离子平衡；电化学平衡；一级反应动力学；热力学；第二定律：相体系

其他专题分析化学：配合物；理论化学

2 USNCO试题举例

我们翻译了2009年USNCO试题[3]，限于篇幅，选取典型试题予以介绍。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。

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？

a.将两者分别配置成溶液，加入

0.10mol/L Ba(NO3)2，观察有无沉淀。

b.分别加入0.10 mol/L HCl，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 （B）只有c （C）只有a和b （D）只有b和

c

第9题：（化学计量法/溶液）某还原

性的酸中含有52.63%的碳、5.30%的氢和

42.07%的氧，它的实验式与分子式相同。

一个该酸的分子中含有的碳原子的数目为？

（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？（假设溶液

中所有的离子化合物均完全电离）

（A ）0.1 mol/L Al 2(SO 4)3

（B ）0.1 mol/L Na 2CO 3

（C ）0.2 mol/L KMnO 4

（D ）0.3 mol/L C 6H 12O 6

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 ？

（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 ）1152kJ/mol （B ）80.1kJ/mol （C ）54.0kJ/mol （D ）27.8kJ/mol 第34题：（化学平衡）向100mL 0.10 mol/L HC 2H 3O 2中加入0.41g NaC 2H 3O 2后溶液的pH 是多少？摩尔质量 g/mol

NaC 2H 3O 2 82.0

Ka

HC 2H 3O 2 1.8×10-5

（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：

C 2H 5OH(l)+Cr 2O 72-(aq)+H +(aq)→CO 2(g)+

Cr 3+(aq)+ H 2O(l)

当这个方程式配平后，H +(aq)的化学计

量数为多少？

（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 ）MgI 2 （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？（A ）只有b （B ）只有a 和d （C ）只有b 和c （D ）只有c 和d Ⅱ部分：简答题第1题：正丁酸，C 3H 7COOH ，是一

种一元弱酸，Ka =1.51×10-5。一份35.00mL 0.500 mol/L 的正丁酸用0.200 mol/L 的KOH 来滴定。

a.计算起始正丁酸溶液中H +的浓度。

b.计算加入10.00mL 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

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：5Br -(aq)+BrO 3-(aq)+6H 3O +(aq)→3Br 2(aq)+9H 2O(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 1.37mol/L 库存BrO 3-溶液7.10×10-3mol/L 库存H 3O +溶液0.573mol/L 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：

实验Br-体积

（mL）

BrO3-体积

（mL）

H3O+体积

（mL）

H2O体积

（mL）

BrO3-消失时的初速率

（mol·L-1·s-1）

10.1000.500 1.000 1.400 5.63×10-6 20.2000.500 1.000 1.300 1.09×10-5 30.100 1.000 1.0000.900 1.13×10-5 40.2000.5000.700 1.600 5.50×10-6

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。

ⅱ.根据你在b中求得的速率方程，(1)-(5)

中哪个步骤可能被限速，证明你的答案。

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/L的Na2CO3、NaHCO3、NaHSO3、NaH2PO4、Na3PO4溶液，并不一定按照此顺序。你还

有一个50mL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的HCl。设计并完成一个实验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。

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

3 USNCO试题的特点

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（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，全面考查了参

赛学生的知识面，提高了竞赛选拔的信度

和效度。

表3 USNCO试题Ⅰ部分的内容分布考察内容题号

化学描述/实验1~6

化学计量法/溶液7~12

物质的状态13~18

化学热力学19~24

化学动力学25~30

化学平衡31~36

氧化还原反应37~42

原子结构/元素周期律43~48

化学键/分子结构49~54

有机化学/生物化学55~60

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，实验竞赛主要考查物质的分离、鉴别等，侧重考查学生的实验设计能力和

实际动手操作能力，贴近中学生的实际实

验能力，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，这一点应当引起我

国广大教育工作者的注意。

3、在考试题型上，有三种题型。Ⅰ部分全为选择题；Ⅱ部分为简答题，与我国

竞赛决赛以及国际奥林匹克竞赛题型相当；Ⅲ部分为实验题。题型稳定，指导语明确，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，突出了对核

心知识的理解的考查，而不是要求学生过

多地在审题、解题技巧等方面绕圈子、设

障碍。

4、在考试时间上，分时测试不同难度等级试卷的考试成绩。USNCO试题由三卷构成，每卷的考试时间都有严格的规定，例如，Ⅰ部分测试时间为90分钟，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对化学竞赛的信心，淡化了竞赛的功利性，强调了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，以便使学生更好的适应国际化学奥林匹克竞赛的要求。

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，这一点值得我国借鉴。

USNCO为我们提供了一种培养资优生的全新的模式，它充分考虑高中学生接受化学知识的年龄特征和心理特点，从赛制上遏制各地“奥校”、“奥赛辅导班”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，也应用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得以充分体现，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其重要的借鉴价值。

参考文献：

[1] 2010 U.S.National Chemistry Olympiad (USNCO) Coordinator′s Handbook. 来源：https://www.docsj.com/doc/aa18433145.html,.

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

作者简介：任华（1986-），湖南衡阳人，硕士生，主要从事化学课程与教学论研究。王后雄

（1962-），湖北黄冈人，华中师范大学化学教育研究所所长、教授、博士生导师，主要从事

课程与教学论、教育考试与评价研究。（邮箱：67127513@https://www.docsj.com/doc/aa18433145.html,，手机：138********）