eSci.Ru logo
Данный ресурс создан для поддержания извечного стремления человека к сияющим вершинам разума
Главная > Статьи > Программа для подготовки к Всеукраинской химической олимпиаде
Программа для подготовки к Всеукраинской химической олимпиаде

Теоретические вопросы для подготовки к 4-ому этапу Всеукраинской олимпиады по химии за 2002 год.

Теоретическая и практическая подготовка к химическим олимпиадам является основной причиной успеха. Она включает в себя: тщательное изучение теории по классическим учебникам, постоянное поддержание своего экспериментального мастерства выполнением лабораторных работ известных ВУЗов или непосредственной работой на кафедре химического факультета и решение олимпиадных задач, как из известных сборников, так и (в большей мере) прошлых олимпиад всех уровней (в частности для этого и создан данный сайт ;)). Кроме того, желателен психический аутотренинг для повышения общего морального духа и поддержания стабильного уровня интеллекта.

Примечание: в имеющейся программе для подготовки к Всеукраинским олимпиадам следует отметить одно правило: на данную программу не надо ориентироваться, ее надо ЗНАТЬ! Именно поэтому не должны вызывать смех некоторые приведенные темы и литература.

Программа составлена Ю.В. Холиным для Всеукраинской химической олимпиады 2002 года. В списке литературы содержит как классические вещи, так и издания украинских авторов.

Общая и неорганическая химия, 8 класс

  • Физические и химические процессы. Классификация веществ. Простые и сложные вещества. Гетерогенные и гомогенные смеси, растворы. Твердые растворы, стопы, интерметаллиды, амальгамы. Жидкие растворы. Способы разделения смесей (седиментация, флотация, просеивание, экстракция, магнитная сепарация, декантация, центрифугирование, дистилляция, фильтрование, сорбция, хроматография). Количественный состав смесей (массовые, молярные, объемные доли).
  • Строение атома. Субатомные частицы. Типы радиоактивного излучения. Ядерные реакции. Дефект массы.
  • Ионы. Степень окисления. Окислители, восстановители. Написание реакций окислительно-восстановительных реакций.
  • Количество вещества. Расчеты с использованием постоянной Авогадро. Массовые доли элементов в соединениях. Определение химической формулы вещества по данным про его количественный элементный состав. Расчеты по уравнениям химических реакций. Расчеты по уравнениям реакций, если реагенты имеют примеси. Расчеты по уравнениям параллельных реакций. Расчеты по уравнениям последовательных реакций.
  • Молярный объем идеального газа. Закон Дальтона. Закон объемных соотношений, закон Гей-Люссака, уравнение Менделеева - Клапейрона. Расчеты состава газовых смесей, в которых происходят химические реакции.
  • Термохимия. Закон Гесса. Теплоты образования и сгорания веществ, следствия закона Гесса. Расчеты по термохимическим уравнениям. Тепловой эффект растворения.
  • Растворы. Способы выражения концентраций растворов. Смешивание растворов. Растворимость газов и твердых веществ. Закон Генри. Диссоциация солей, кислот, оснований в водных растворах. Ионные реакции в растворах.
  • Основные классы неорганических соединений и генетическая связь между ними.
  • Химия элементов первого, второго и третьего периодов. Химия водорода, углерода, азота, кислорода, щелочных и щелочноземельных металлов, галогенов, халькогенов, типовых представителей переходных элементов.

Общая, неорганическая, физическая и аналитическая химия, 9 класс

  • Периодический закон и Периодическая система элементов Д. И. Менделеева. Зависимость свойств элементов от их расположения в периодической таблице. Зависимость свойств элементов от электронного строения атома. Размеры атомов и ионов. Энергии ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность.
  • Химическая связь. Ковалентный и ионный типы связи. Гибридизация. Геометрическое строение молекул и ионов. Модель Гиллеспи. Строение вещества в конденсированном состоянии.
  • Теория электролитической диссоциации. Степень диссоциации. Сильные и слабые электролиты. pH раствора. Гидролиз. Комплексообразование в растворах. Расчет ионных равновесий в растворах. Теории кислот и оснований Бренстеда - Лоури и Льюиса.
  • Молярная масса эквивалентов. Расчеты с применением закона эквивалентных отношений.
  • Химия металлов. Химия неметаллов.
  • Принципы функционирования химических производств. Масштабность производства. Экологические проблемы химических производств. Химическая и металлургическая промышленность. Производство серной, фосфорной, азотной кислот, щелочей, содовых продуктов, металлов, удобрений.

Общая, неорганическая, физическая и аналитическая химия, 10-11 классы

  • Теория химической связи. Ионная и ковалентная связи. Основы квантово-химического описания химической связи. Резонанс и резонансные структуры. Делокализация электронов, молекулярные орбитали, химическая связь в полиенах и ароматических соединениях. Электронное и пространственное строение и свойства координационных соединений. Классификация, номенклатура, изомерия, цвет и магнитные свойства комплексов.
  • Основы термодинамики. Система и ее состояния. Термодинамические компоненты системы. Внутренняя энергия системы. Теплота и работа. Изохорный и изобарный процессы, энтальпия, энтропия, энергия Гиббса. Обратимые (равновесные) и необратимые (неравновесные, спонтанные) процессы. Критерии самостоятельного осуществления спонтанных процессов. Термодинамика фазовых переходов. Уравнение Клапейрона - Клаузиуса. Фазовые диаграммы состояния. Правило фаз Гиббса, условия равновесия между фазами. Константа равновесия и способы ее выражения: через парциальные давления (Kp), через концентрации (Kc), через мольные доли (Kχ). Стандартная константа равновесия (K0). Расчеты равновесного состава.
  • Электрохимия. Гальванические элементы, термодинамические параметры химической реакции, которая происходит в гальваническом элементе. Классификация электродов (I и II рода, газовые, окислительно-восстановительные) и электрохимических цепей (химические, концентрационные). Зависимость ЭДС и потенциалов электродов от концентрации (активности) потенциалоопределяющих ионов, уравнение Нернста. Электролиз. Законы электролиза.
  • Основы химической кинетики. Механизм реакций, простые и сложные реакции. Скорость реакции, кинетические кривые, кинетические уравнения. Порядок реакции и методы его определения. Константа скорости реакции, период полупревращения. Молекулярность элементарных реакций и ее связь с порядком реакции. Интегрирование кинетических уравнений для реакций разных порядков. Сложные реакции. Параллельные реакции. Последовательные реакции. Метод стационарного состояния. Обратимые реакции. Теория столкновений в химической кинетике. Активные столкновения. Теория Аррениуса. Зависимость константы скорости реакции от температуры, энергия активации. Расчеты энергии активации. Теория переходного состояния. Основы гомогенного и гетерогенного катализа.
  • Основы аналитической химии. Гравиметрия. Объемный анализ. Определение pH буферных растворов. Электрохимические методы анализа: потенциометрия, кондуктометрия, амперметрия. Оптические методы анализа. Принципы хроматографии органических соединений. Типы носителей в хроматографии.
  • ИК-спектроскопия, интерпретация ИК-спектров с использованием таблиц частот групп. Спектроскопия магнитного резонанса: понятие про ЭПР -спектры; ЯМР-спектроскопия: причины возникновения сигнала, интенсивность и химический сдвиг, тонкая структура ЯМР-спектров; спин-спиновое взаимодействие (константы спин-спинового взаимодействия и мультиплетность сигнала). Масс-спектроскопия. Магнетизм.

Органическая химия, 10 класс

  • Строение органических веществ. Основные типы связей в органических соединениях; σ- и π-связи. Взаимодействие валентных электронов (коньюгация). Полярность связей. Индуктивное и мезомерное влияние атомов и групп атомов в молекулах органических соединений.
  • Изомерия. Типы изомерии органических соединений. Понятие про конфигурацию и конформацию. Хиральность. Типы хиральности органических соединений. Энантиомеры и диастереомеры. Понятие об оптической активности органических соединений. Номенклатура химических соединений, в том числе цис-, транс- и оптических изомеров (R, S - номенклатура).
  • Углеводороды. Алканы. Гомологический ряд и изомерия алканов. Свойства алканов. Понятие о свободных радикалах. Получение и использование алканов. Циклоалканы. Стереохимия циклоалканов C3 - C7. Полициклические насыщенные углеводороды - декалин и адамантан, их стереохимия и химические свойства. Ненасыщенные углеводороды. Этилен и его гомологи (алкены). Химические и физические свойства, электронное строение этиленовых углеводородов. Образование и стабильность карбокатионов. Диеновые углеводороды и полиены. Бутадиен, изопрен, аллен. Взаимодействие электронов π-связей в диенах (коньюгация), смещение электронной плотности в коньюгированных системах атомов, влияние на химические свойства диенов. 1, 2 - и 1, 4 - присоединение электрофилов. Ацетилен и его гомологи (алкины). Электронное строение и химические свойства алкинов. Ароматические углеводороды (арены). Бензол и его гомологи. Понятия ароматичности и антиароматичности. Небензоидные ароматические системы. Номенклатура ароматических углеводородов. Химические свойства аренов. Получение и использование ароматических углеводородов. Взаимопревращения насыщенных, ненасыщенных и ароматических углеводородов.

Органическая химия и биохимия, 11 класс

  • Галогенопроизводные углеводородов. Строение галогенопроизводных углеводородов; полярность связи углерод - галоген. Получение, химические свойства галогенопроизводных углеводородов. Нуклеофильное замещение при sp3-гибридизированном атоме углерода. Использование галогенопроизводных в быту и органических синтезах. Получение и использование металлоорганических соединений. Галогенопроизводные как загрязнители окружающей среды.
  • Спирты и фенолы. Гомологический ряд и номенклатура спиртов. Водородные связи в спиртах. Синтез, химические свойства и использование спиртов. Многоатомные спирты. Эфиры, их получение. Фенолы. Взаимное влияние атомов в молекуле фенола и связанные с этим его химические особенности. Кислотность фенолов. Получение фенолов. Распространение в природе спиртов и фенолов.
  • Альдегиды и кетоны. Распространенность альдегидов и кетонов в природе. Номенклатура альдегидов и кетонов, строение их молекул. Химические свойства альдегидов и кетонов. Синтез и использование альдегидов и кетонов.
  • Карбоновые кислоты и их производные. Номенклатура карбоновых кислот, строение их молекул, карбоксильная группа. Химические свойства карбоновых кислот. Муравьиная, уксусная, стеариновая, бензойная, щавелевая, янтарная и лимонная кислоты. Синтез и использование карбоновых кислот. Аспирин. Производные карбоновых кислот: ангидриды, хлорангидриды, эфиры и амиды, их получение и химические свойства. Соли карбоновых кислот. Понятие о ПАВ. Мицеллы. Мыла и СМС.
  • Азотосодержащие органические вещества. Амины, их распространенность в природе, номенклатура. Строение молекул аминов. Метиламин, триэтиламин и анилин. Химические свойства аминов: реакции с кислотами (сопоставление с аммиаком) и ангидридами кислот, галогеналканами. Четверичные аммонийные соли. Синтез и использование аминов. Нитроалканы и нитроарены, их химические свойства и использование. Оксимы, гидразоны, нитрилы, гидроксамовые кислоты, азиды и гидразиды.
  • Серосодержащие органические соединения. Тиолы и меркаптаны, их химические свойства и получение. Алкил- и арилсульфокислоты и их эфиры. Химические свойства и получение.
  • Гетероциклические соединения. Распространенность гетероциклических соединений в природе, их использование. Ароматические пяти- и шестичленные гетероциклы с одним атомом. Их синтез и химические свойства. Сравнение их электронного строения и химических свойств с бензолом.
  • Макроциклы: порфирины, краун-эфиры, криптанды, карцеранды, каликсарены, катенаны, ротаксаны. Принципы темплатного синтеза.
  • Синтетические и природные красители, их основные классы и использование. Индиго, метилоранж, флуоресцеин, флавонолы и халконы. Цианиновые красители. Принципы зависимости цвета органического соединения от его строения.
  • Механизмы органических реакций. Реакции замещения. Нуклеофильное замещение около насыщенного атома углерода. Механизмы SN1 и SN2. Механизмы нуклеофильного замещения в ароматических соединениях. Электрофильное замещение в ароматических соединениях. Механизмы реакций присоединения. Электрофильное присоединение к кратной связи. Электрофильное присоединение к спряженным диенам. Механизм нуклеофильного присоединения к кратной связи. Цианетилирование. Реакция Михаэля. Реакции с карбонильной группой. Примеры присоединения к карбонильной группе спиртов, тиолов, циановодорода, HSO3-, гидрид-иона. Реакция Мейервейна - Понндорфа. Реакция Канниццаро. Ацилоиновая конденсация. Примеры реакций присоединения - отщепления. Реакции с производными аммиака. Гидролиз эфиров. Присоединение нуклеофилов с углеродным центром. Взаимодействие с металлоорганическими соединениями. Присоединение ацетилид-ионов. Альдольная конденсация. Присоединение нитроалканов. Реакция Перкина. Реакция Кневенагеля - Штоббе. Эфирная конденсация Клайзена. Бензоиновая конденсация. Бензиловая перегруппировка. Реакция Виттига. Стереоселективность реакций присоединения к карбоновой группе. Реакции элиминации и их механизмы. Стереохимия процессов элиминации. Правило Зайцева - Гофмана. Стабильность, структура и перегруппировка карбокатионов. Секстетные перегруппировки. Реакции карбанионов. Таутомерные превращения. Реакции присоединения и элиминации: карбоксилирование и декарбоксилирование. Примеры реакций замещения: дейтеро-водородный обмен, реакция Раймера - Тимана. Реакции окисления. Радикалы и их реакции. Методы образования свободных радикалов. Пространственное строение и стабильность радикалов. Примеры реакций. Реакции, контролирующиеся симметрией. Реакции циклоприсоединения. Реакции Дильса - Альдера. Реакции 1, 3-биполярного присоединения. Сигматропные перегруппировки.
  • Основные классы природных органических соединений. Аминокислоты, пептиды, белки, состав их молекул. Структура 20 природных аминокислот. Распространенность в природе. Хроматография и электрофорез аминокислот. Взаимосвязь строения молекул с физическими свойствами. Химические свойства аминокислот. Синтез L-аминокислот и пептидов. Анализ аминокислотной последовательности в пептидах. Структурные уровни организации белковых молекул. Денатурация и ренатурация белков. Методы выделения белков. Метаболизм белков. Четыре пути превращения белков в живых организмах. Практическое применение аминокислот, пептидов и белков. Аспартам. Желатин. Ферменты, их состав и механизм действия. Кинетика ферментативных реакций. Роль АТФ в механизмах действия ферментов. Углеводы. Распространенность в природе и использование. Основные принципы процесса фотосинтеза углеводов, светлая и темная стадии. Пути превращения углеводов в организме до молочной кислоты и этанола. АТФ-баланс. Моносахариды, олигосахариды, полисахариды. α-D- и β-D-глюкопиранозы. Фруктоза. Три типа проекции моносахаридов: Фишера, Хеуорса, современный тип. Дисахариды: мальтоза, целобиоза, лактоза и сахароза. Состав их молекул. Крахмал и целлюлоза. Нуклеиновые кислоты. ДНК, РНК и их составляющие. Рибоза и дезоксирибоза. Пиримидиновые и пуриновые основания. Комплементарность оснований и строение молекулы ДНК. Строение и состав хромосомы. Репликация ДНК, транскрипция генов, механизм синтеза белка. Мутации генов. Генная инженерия. Жиры и липиды. Триглицериды, фосфолипиды, гликолипиды. Глицеро- и сфинголипиды. Химический синтез и биосинтез липидов. Липосомы и липопротеины. Строение клеточной мембраны. Транспорт веществ через мембрану. Витамины А - Е, Р и их роль в жизнедеятельности организмов. Стероиды: половые гормоны, желчные кислоты, преднизолон. Терпены: камфора, ментол, валидол. Составляющие парфюмерии. Антибиотики: пенициллины, тетрациклины. Алкалоиды групп хинина, кофеина и никотина. Их практическое использование. Простагландины и их практическое значение. Инсектициды и гербициды. Репелленты и аттрактанты. Регуляторы роста растений.
  • Высокомолекулярные соединения (полимеры). Понятие мономера и полимера. Элементарное звено полимера. Природные и искусственные полимеры. Полимеризация и поликонденсация - основные методы получения полимеров. Регулярные и нерегулярные полимеры. Типовые представители полимеров разных классов. Синтетические волокна. Синтетические, природные и искусственные полимеры. Проблемы утилизации отработавших полимерных материалов и отходов.
  • Промышленное производство органических соединений. Природные источники органического вещества. Нефть, ее состав, переработка и использование нефтепродуктов. Процессы переработки нефтепродуктов: перегонка, крекинг и риформинг. Топливно-смазочные материалы. Природный и сопутствующий нефтяные газы, их состав, переработка и использование продуктов переработки. Синтез-газ. Углерод и его химическое использование. Кокс. Растительное сырье в химических производствах. Биотехнологии в производстве химических соединений. Биосинтезы этанола, сахарозы, фруктозы и пенициллина.

Рекомендуемая литература для подготовки к 4-ому этапу Всеукраинской олимпиады по химии

Учебники и учебные пособия

8-9 классы

  • Ахметов Н. С. Неорганическая химия. - М.: Высшая школа, 1998.
  • Браун Т., Лемей Г. Химия в центре наук. - М.: Мир, 1983.
  • Крестов Г. А., Березин Б. Д. Основные понятия современной химии. - Л.: Химия, 1986.
  • Некрасов Б. В. Основы общей химии. В 2 т. - М.: Химия, 1973.
  • Попель П. П. Составление уравнений химических реакций. - К.: Рута, 2000
  • Реми Г. Курс неорганической химии. В 2 т. - М.: Мир, 1972.
  • Скопенко В. В., Григорьева В. В. Важнейшие классы неорганических соединений. - К.: Лебедь, 1996.
  • Угай Я. А. Общая и неорганическая химия. - М.: Высшая школа, 1997.
  • Фиалков Ю. Я. Не только в воде. - Л.: Химия, 1976.
  • Холин Ю. В., Слета Л. А. Репетитор по химии: Для школьников и абитуриентов. - Харьков: Фолио, 1998.

10-11 классы

  • Барнард А. Теоретические основы неорганической химии. - М.: Мир, 1968.
  • Даниэльс Ф., Олберти Р. Физическая химия. - М.: Мир, 1978.
  • Драго Р. Физические методы в химии. В 2 т. - М.: Мир, 1981.
  • Жданов В. П. Скорость химической реакции. - Новосибирск: Наука, 1986.
  • Ингольд К. Теоретические основы органической химии. - М.: Мир, 1973.
  • Ковтуненко В. О. Общая стереохимия. - К.: Невтес, 2001.
  • Кэмпбелл Дж. Современная общая химия. В 3 т. - М.: Мир, 1975.
  • Ластухин Ю. О., Воронов С. А. Органическая химия. - Львов: Центр Европы, 2001.
  • Ленинджер А. Биохимия. - М.: Мир, 1985.
  • Марч Д. Органическая химия. В 4-х т. Т. 1-3. - М.: Химия, 1987.
  • Нейланд О. Я. Органическая химия. - М.: Высшая школа, 1990.
  • Овчинников Ю. А. Биоорганическая химия. - М.: Просвещение, 1987.
  • Пивоваренко В. Г. Основы биоорганической химии. Учебник для 11 класса общеобразовательной школы с углубленным изучением химии. - К.: Образование, 1998.
  • Потапов В. М. Стереохимия. - М.: Химия, 1988.
  • Робертс Дж., Касерио М. Основы органической химии. В 2 т. - М.: Мир, 1978.
  • Сайкс П. Механизмы реакций в органической химии. - М.: Химия, 1991.
  • Скуг Д., Уэст Д. Основы аналитической химии. В 2-х томах. - М.: Мир, 1979.
  • Страйер Л. Биохимия. В 3-х томах. Т. 1. - М.: Мир, 1985.
  • Ферми Э. Термодинамика. - Харьков: Изд-во Харьковского ун-та, 1973.
  • Физическая химия. Учебное пособие для вузов./В 2 кн. - К. С. Краснов, Н. К. Воробьев, И. Н. Годнев и др. - М.: Высшая школа, 1995.
  • Эпплквист Д., Де Пюи Ч., Райнхарт К. Введение в органическую химию. - М.: Мир, 1985.
  • Яцимирский В. К. Физическая химия процессов. - К.: Изд. центр «Киевский ун-т», 1999.

Сборники задач

  • Адамович Т. П., Васильева Г. И., Попкович Г. А., Улазова А. Р. Сборник упражнений и усложненных задач с решениями по химии. - Минск: Высшая школа, 1979.
  • Айлетт Б., Смит Б. Задачи и упражнения по неорганической химии. - М.: Мир, 1967.
  • Будруджак П. Задачи по химии. - М.: Мир, 1989.
  • Всероссийская химическая олимпиада школьников/Под редакцией Лисичкина Г. В. - М.: Просвещение, Учебная литература, 1996.
  • Гольдфарб Я. Л., Ходаков Ю. В. Сборник задач и упражнений по химии. М.: Просвещение, 1979.
  • Николаенко В. К. Сборник задач по химии повышенной трудности. - М.: МИРОС, 1996.
  • Польские химические олимпиады/Э. Квапневский, Т. Шаршаневич, Р. Киешковский и др. - М.: Мир, 1980.
  • Свиридов В. В., Попкович Г. А., Васильева Г. И. Задачи и упражнения по общей и неорганической химии. - Минск: Изд-во БГУ, 1978.
  • Свитанько И. В. Нестандартные задачи по химии. - М.: МИРОС, 1995.
  • Середа И. П. Конкурсные задачи по химии. - К.: Высшая школа, 1982.
  • Хомченко Г. П., Хомченко И. Г. Задачи по химии для поступающих в вузы: Учебное пособие. - К.: Высшая школа, 1991.
  • Хомченко И. Г. Сборник задач и упражнений по химии. - К.: Высшая школа, 1992.
Копирование материалов сайта допускается только с указанием ссылки