1 . 过渡金属配合物
(1)1966年首次报道了第一个四面体环戊二烯第一过渡金属羰基簇铁的化合物，，为深绿色固体；该簇合物具有对称结构且符合18电子规则，红外光谱表明CO的振动频率特别的低，位于。
①指出中心原子符合18电子规则的电子来源_______。
②指出中心原子的杂化轨道_______。
③写出该分子的配位化学式并画出该分子的空间结构_______。
(2)直到1979年才合成出第二个第一过渡金属的衍生物，为黑色固体。
①比较和的稳定性_______。
②推测空间结构是否与相同，给出理由_______。

2 . 气体，一类我们从初中就开始研究的物质：O₂，H₂，CO₂……但是，我们其实一直都没有深入地去了解气体……
气体的方程：
在物质的三种聚集状态中，气态是最简单的。人们对于气体物质的研究有着很长时间的历史，在此期间，不断有各种化学家提出用来描述气体性质的数学方程。请根据以下气体方程，解答相关问题【注意：需要写明关键步骤，必要时可进行文字描述】
1.理想气体状态方程：
理想气体方程是化学家根据波义尔定律，查理定律，盖-吕萨克定律和阿伏伽德罗定律总结出的用来描述气体性质的方程，表达为：
pV=nRT
其中含有四个参量(p-气压，V-体积，n-物质的量，T-温度)和一个常数R(为摩尔气体常数，值取8.31441 J·mol^-1·K^-1)，理想气体状态方程仅适用于理想气体。在微观上理想气体分子间无作用力，且分子本身不占体积，可看作真实气体压力趋近于0时的极限情况。
2.范德华方程：
1873年荷兰化学家范德华从真实气体与理想气体的差别出发，仍采用“硬球”作为分子的描述进行气体问题的处理。得出以下半经验方程：
在此式中，a为修正压力常数，其含义是气体内部分子的吸引力对压力影响反比于V_m²，b为修正体积常数，其含义是单位物质的量分子本身占有的体积。以上两个常数只与气体种类有关。满足该方程的气体称为范德华气体。(注：a与b的数量级分别为10^-3和10^-6)
当p→0，V_m→∞时，其还原为理想气体方程。
3.维里方程：
1901年荷兰化学家卡莫林·昂尼斯提出了幂级数形式的维里(virial)方程，一般表现成以下两种形式：
pV_m=RT(1+Bp+Cp²+Dp³+···)
pV_m
式中的B，C，D…分别称为第二，第三，第四……维里系数，它们都是温度T的函数，并与气体本性有关。
(1)定义压缩因子 ，其中的pV与nRT是在实际情况下分别测量得到的值，试直接写出两种形式的维里方程的压缩因子表达式_______
(2)推导理想气体的密度ρ的表达式_______。(已知)
(3)求范德华气体的第二，第三维里系数B，C_______
已知：对于函数，其可以展开成无穷级数形式来简化运算和进行估算，即级数展开。函数的泰勒展开表达为：
当式中a=0时，得到函数的麦克劳林级数，几个常用函数的麦克劳林级数表达式如下：

3 . 以下是常见药物Viagra的全合成路线：

(1)画出化合物A、B的结构式：_______；_______。
(2)已知合成路线的第二行第一步反应ClSO₃H以触媒的形式存在，写出此反应的化学方程式：_______。
(3)分析(2)问方程式中ClSO₃H除催化剂以外的作用(任写一条)：_______。
(4)已知Michael加成反应的反应机理如下(B为Base，碱)：

全合成路线的第一行第二个物质可以发生Michael加成反应，试画出其与下方物质的反应机理：_____

4 . 有这样一位意大利的自然科学家，他在1776年8月9日生于都灵的一个贵族家庭，早年致力于法学工作。
1792年入都灵大学学习法学，1796年获法学博士学位；
毕业后当律师，1796年得法学博士后曾任地方官吏；
他从1800年起开始自学数学和物理学，1803年发表了第一篇科学论文；
1804年他被都灵科学院选为通讯院士，1806年任都灵大学讲师；
……
直至1856年7月9日，他在都灵安然逝世，终年80岁。
他就是阿伏加德罗，对科学的发展，特别是原子量的测定工作，起了重大的推动作用。
而他的成就中，我们最耳熟能详的一个则是——阿伏加德罗常数N_A。
(1)阿伏加德罗常数的单位是_______。
(2)阿伏加德罗常数通常由实验测定。它的测定精确度随着实验技术的发展而不断提高。测定方法有电化学当量法、布朗运动法、油滴法、X射线衍射法、黑体辐射法、光散射法等。这些方法的理论依据不同，但测定结果几乎一样，可见阿伏加德罗常数是客观存在的重要常数。
①阅读以下实验过程，写出此时阿伏加德罗常数测量时使用的表达式：_______。(可以使用下文出现的字母，每个电子的电荷量是C，I=Q(电量，物体所带的电荷量)/t，下同)
向一只洁净的空试管中倒入n L浓度为c的XNO₃溶液，将与学生电源之间用导线连接的两块石墨电极放入试管中且互不接触。中间接一个电流表。打开学生电源，观察到电流表的示数恒定为I_A。一段时间t后，关闭学生电源并取出石墨电极，测得石墨电极共增重m g (0 < m << n·c)，电流效率为η。已知X元素的摩尔质量为M，且X元素的单质是一种活动性次于铜的金属。
②已知硬脂酸能在水面上扩散而形成单分子层，阅读以下的实验方案，写出此时阿伏加德罗常数测量时使用的表达式：_______。
实验步骤：
1.测定从胶头滴管滴出的每滴硬脂酸的苯溶液的体积
取一尖嘴拉得较细的胶头滴管，吸入硬脂酸的苯溶液，往小量筒中滴入1mL，然后记下它的滴数，并计算出1滴硬脂酸苯溶液的体积V₁。
2.测定水槽中水的表面积
用直尺从三个不同方位准确量出水槽的内径，取其平均值。
3.硬脂酸单分子膜的形成
用胶头滴管(如滴管外有溶液，用滤纸擦去)吸取硬脂酸的苯溶液在距水面约5 cm处，垂直往水面上滴一滴，待苯全部挥发，硬脂酸全部扩散至看不到油珠时，再滴第二滴。如此逐滴滴下，直到滴下一滴后，硬脂酸溶液不再扩散，而呈透镜状时为止。记下所滴硬脂酸溶液的滴数d。
4.把水槽中水倒掉，用清水将水槽洗刷干净后，注入半槽水，重复以上操作二次。重复操作时，先将滴管内剩余的溶液挤净，吸取新鲜溶液，以免由于滴管口的苯挥发引起溶液浓度的变化。取三次结果的平均值。
设称取硬脂酸的质量为m，配成硬脂酸的苯溶液的体积为V，根据水槽直径计算出水槽中水的表面积S，每个硬脂酸分子的截面积是A，硬脂酸的摩尔质量为M。
提示：当最后一滴硬脂酸溶液滴下后，这滴溶液在水面呈透镜状，说这滴溶液没有扩散，即没有参与单分子膜的形成。这时单分子膜已经形成完毕，应停止滴入溶液。
③晶胞是构成晶体的最基本的几何单元。已知某易溶于水、不溶于苯的离子化合物YZ一个晶胞中有8个离子，阅读以下在平行宇宙进行的实验过程，写出此时测得的阿伏加德罗常数的数值：_______。(保留5位小数)
利用X-射线衍射法测得晶胞的边长为5.64×10^-8cm，其晶胞的结构如图所示：

同时测得YZ的摩尔质量为29.225 g/mol。
将YZ固体研细，干燥，用分析天平称取11.6885g YZ，装入25 mL容量瓶中，然后用滴定管向容量瓶中滴加已经被无水氯化钙干燥过的苯，并不断振荡，使苯与YZ充分混合，加至刻度线并静置1 min，读出滴定管此时的示数并计算出其变化量ΔV如下表：

次数	1	2	3	4	5
ΔV/cm3	22.27	22.24	22.31	21.53	22.26

提示：一个YZ是由Y^a+和Z^b-2个离子构成的。

5 . 在初中，我们曾经接触过这样一个模型：

我们称其为“洋葱模型”，因为这个原子模型看起来像一个洋葱，一层一层的……awa
每一层都被称作“能层”，而每个能层能够容纳的电子数都不一样：2，8，18，32……
但是，你是否有过这样的疑惑：
为什么每个能层能够容纳的电子的数目只能是那么多呢……？
这时，我们就要提到另外一个模型了：玻尔模型。
玻尔在提出的模型中规定：电子在一些特定的可能轨道上绕核做圆周运动，离核愈远能量愈高，这如同太阳系中的各大行星，围绕着太阳在不停的运动。
他以这个模型为基础，提出了构造原理，即从氢开始，随核电子数的增加，新增电子填入原子核外“壳层”的顺序，由此开启了用原子结构解释元素周期表的篇章。
我们之前学的“能层”，其前身就是玻尔所提出的“壳层”。
自此之后的5年，原本的“壳层”落实为了所谓的“能层”和“能级”。
在后人的不断努力下，到1936年，德国科学家马德隆以原子光谱事实为依据，最终提出了完整的构造原理。
构造原理是化学中的一种定理，决定了原子、分子和离子中电子在各能级的排布。随核电荷数递增，大多数元素的电中性基态原子的电子按顺序填入核外电子运动轨道，即为构造原理。
下图中，每个小圆圈表示一个能级。每一行对应一个能层，各圆圈连线的顺序表示随核电荷数递增而增加的电子填入能级的顺序；而另一张图(下)为碳原子的电子排布图：

一、已知以下有关电子排布的定义：

•电子排布式：是表示原子核外电子排布的图式之一、有七个电子层，分别用1、2、3、4、5、6、7等数字表示K、L、M、N、O、P、Q等电子层，用s、p、d、f等符号分别表示各电子亚层，并在这些符号右上角用数字表示各亚层上电子的数目。迄今为止，只发现了7个电子层。
•能量最低原理： 自然界一个普遍的规律是"能量越低越稳定"。原子中的电子也是如此。在不违反泡利原理、和洪特规则的条件下，电子优先占据能量较低的原子轨道，使整个原子体系能量处于最低，这样的状态是原子的基态。
•洪特规则：电子尽可能的占据不同轨道，自旋方向相同。
•泡利不相容原理：在一个能量最低的体系中，没有两个电子的四个量子数是完全相同的。
•能级交错：电子层数较大的某些轨道的能量反低于电子层数较小的某些轨道能量的现象。
•电子自旋：电子不仅在核外空间不停地运动，而且还作自旋运动。电子自旋有两种状态，相当于顺时针和逆时针两种方向。每个轨道最多容纳2个自旋方向相反的电子。同一轨道中的2个电子称成对电子，若一个轨道中只有1个电子，该电子被称为单电子。
•价层电子：指原子核外电子中能与其他原子相互作用形成化学键，跟元素化合价有关的电子，又称价电子。
•价层：就是显现化合价的电子层，通常指原子的最外层电子层。
•电负性：周期表中各元素的原子吸引电子能力的一种相对标度 。又称负电性。元素的电负性愈大，吸引电子的倾向愈大，非金属性也愈强。一般认为，电负性大于1.8的是非金属元素，小于1.8的是金属元素，在1.8左右的元素既有金属性又有非金属性。而一般构成元素的电负性差值在0.6~1.7左右的化合物都是共价化合物。
且已知原子中的每一个电子都具有一个不同的运动状态，Re原子共有14个能级，价层共有7个运动状态不同的电子：
(1)写出基态Re原子的价层电子排布图：_______。
(2)写出与Re同族的原子序数最小的+2价离子基态核外电子排布式：___。
(3)Re的电负性是1.9，Cl的电负性是3.0，ReCl₃的熔点为723℃，沸点800~850℃，500℃真空升华。据此判断ReCl₃是_______(选填“共价”，“离子”)化合物。
(4)试推测N能层最多只能容纳32个电子的原因：_____。
二、解决了第一个问题之后，我们就成功的来到了第二个问题：
很多同学都知道，CO₂和H₂O明明都是3个原子，为什么CO₂的空间结构是直线形，而H₂O的空间结构却是V形呢？
对于下面的问题，这里我们要介绍3个知识点：价层电子对互斥模型、杂化轨道理论和大π键。
价层电子对互斥模型，又称VSEPR模型，是将共用电子对与孤对电子的概念，与原子轨道的概念相结合，且电子斥力达到最小。在这个模型中电子对相互排斥，成键电子与孤对电子距离越远越好。VSEPR模型以最简单的方法形象化了化学变化，也很容易判断物质的空间构型，并且去除孤电子对的VSEPR模型就是实际情况下的空间结构。
而孤电子对(英语：lone pair，或称孤对电子)是不与其他原子结合或共享的成对价电子。存在于原子的最外围电子壳层。 孤对电子在分子中的存在和分配影响分子的形状等，对轻原子组成的分子影响尤为显著。指分子中未成键的价电子对。
对于孤对电子，有以下计算公式：值得注意的是，中心原子为多个相同原子时，该公式的计算结果为每一个原子上的孤对电子数，而不是中心原子孤对电子数的总和。
(5)试计算H₂O中孤电子对的对数：_______对。
杂化轨道理论：
杂化轨道理论是一种科学理论。在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫做杂化轨道。只有最外电子层中不同能级中的电子可以进行轨道杂化，且在第一层的两个电子不参与反应。不同能级中的电子在进行轨道杂化时，电子会从能量低的层跃迁到能量高的层，并且杂化以后的各电子轨道能量相等(等性杂化)，同时又高于原来能量较低的能级的能量，低于原来能量较高的能级的能量。当然的，有几个原子轨道参加杂化，杂化后就生成几个杂化轨道。
那么，我们该如何计算杂化轨道的数量呢？
计算公式在这里哦(中心原子的轨道数)：
比如，PO中P原子的杂化情况为个轨道参与杂化，也就是sp³杂化。
很多同学看到公式就有些懵了：π键数该如何计算呢？
这里我们要讲第三个知识点：大π键。
你可能觉得CO₂分子中有两个C=O，但事实上，那真的是碳氧双键吗？
事实上，CO₂中的那两个π键看成普通π键只是为了方便我们的理解，而那两个π键应该属于大π键，而他的孤对电子也因此被拿去。
我们先来看一下轨道的电子云模型(一种用来描述电子在原子核外空间某处出现机会(几率)的大小的模型，毕竟根据量子力学相关的定义，我们无法同时获得电子的位置和此时的时刻)：

细心的同学可以发现，2p轨道其实是由3个相同结构构造成的，我们根据其朝向分别命名为2p_x、2p_y和2p_z。
我们常见的π键，就是2p轨道的电子云通过侧面“肩碰肩”的方式形成的。
只是，大π键(离域π键)的形成和π键要求不同：
1. 一般情况下，所有参与形成离域π键的原子必须在同一直线或同一平面上。
2. 一般情况下，参与离域π键的原子都必须提供一个或两个互相平行的p轨道。
3. 一般情况下，形成离域π键的p电子的总数小于p轨道数的两倍。
大π键的常见表示方法：，其中n为原子个数，m为共用电子个数，m≤2n。
那么，m的值应该如何计算呢？
计算公式如下：
(6)试计算CO₂分子中大π键的数量和对应的大π键表示：_______。
(7)写出CO₂分子中C原子的杂化情况：_______。
到了这里，相信你已经能够解决题干刚开始给出的那个问题了：为什么CO₂的空间结构是直线形，而H₂O的空间结构却是V形呢？
已知电子对的数量和其对应的VSEPR模型如下表所示：

电子对数	VSEPR模型
2	直线型
3	平面三角形(sp2杂化) 三角锥形(sp3杂化)
4	四面体(正四面体)
5	三角双锥型
6	正八面体

(8)写出N₂O₄一个中心原子的杂化情况和其对应的空间结构：_______；_______。

6 . 你知道什么是酸碱吗？
中学我们认识知道，酸是在水溶液中电离出的阳离子全部为氢离子的物质，碱是在水溶液中电离出的阴离子全部为氢氧根离子的物质。而事实上，酸碱的定义随着历史发展也在不断革新，历代化学家发表了不同的酸碱理论，目前较为广泛接受的有离子论，溶剂论，质子论，电子论和软硬酸碱理论，在此处针对溶剂论和质子论做简单介绍。
溶剂论是1905年富兰克林提出的一种按照纯溶剂是否能够自耦电离(例如水的自耦电离：2H₂OH₃O⁺+OH^-)出溶剂合质子来区分酸碱的一种理论，这个理论将溶液自耦电离出的具有溶液特征的阳离子称为酸，具有溶液特征的阴离子称为碱。例如：液态N₂O₄中发生自耦电离N₂O₄NO⁺+NO，此时NO⁺即为该溶液的酸，NO即为该溶液的碱。
据此回答第( 1 )题。
(1)①已知液氨会自耦电离，请类比水的自耦电离写出其自耦电离方程式：_______，其中，_______为液氨溶液的酸，_______为液氨溶液的碱。此时的酸碱中和反应可以写成(写出方程式)：_______。
②写出氯气在液氨溶液中反应的离子方程式：_______。
质子论是1923年由布朗斯特和劳里提出的，其定义酸为可以给出质子的物种，碱定义为可以接受质子的物种，因此存在关系：，如图的关系也称为“共轭酸碱对”，因此该理论又称为“共轭酸碱理论”。该理论下所有酸碱都是共轭的，满足弱酸共轭强碱，弱碱共轭强酸。其中的酸，碱可以是分子，也可以是阴离子，阳离子。同时，“盐”的定义被去除，因为组成盐的离子本身就可以分别看作酸和碱。
(2)①下列说法正确的是_______。
A.因为在水溶液中有 H₂SO₄2H⁺+SO，因此 H₂SO₄ 与 SO互为共轭酸碱对
B.由于水可以发生自耦电离，则按照该理论，水既属于酸又属于碱
C.可以根据HNO₃的性质推断NO的酸性较弱
D.液氨对碳酸和盐酸是区分溶剂，可以便于区分酸性的强弱
②对于反应NH₃+HCl=NH₄Cl而言，_______是酸_______是碱。
③在溶液中，酸的强度是依靠其电离平衡常数来判断的。 越大则证明电离程度越大，故酸性越强。
对于一种酸HA，其电离平衡常数为：HAH⁺+A^-，其中，与化学平衡常数类似，为离子浓度的化学计量数次幂的乘积比电解质的化学计量数次幂的乘积。
实验证明，盐酸，硝酸，硫酸，高氯酸的酸性是有差异的，可是在水溶液中无法区分酸性差异，其原因在于水溶液本身具有碱性，其溶剂化作用(质子在溶液中不是单独存在，而是结合溶剂分子生成溶剂合质子，这称为溶剂化作用)导致这四种酸在水溶液中的电离平衡趋势相同，从而无法断定酸性强弱，这类溶剂称为拉平溶剂。反之，若将这四种酸分别放入冰醋酸中，测得的平衡常数是不同的，即电离平衡趋势不同，这类溶剂称之为区分溶剂。据此回答问题：区分溶剂之所以能够区分不同强酸的酸碱性，原因在于其溶剂化作用_______(填“较强”或“较弱”)。

7 . 化学一直都在发展……
①利用非水体系中的化学反应，可以用来制备无水盐，工业上原来制备无水硝酸铜的过程如下(步骤I得到的是硝酸铜溶液)，据此回答：
CuO Cu(NO₃)₂ Cu(NO₃)₂·n H₂O Cu(NO₃)₂(无水)
已知：步骤III的气体产物仅有两种，均呈酸性，其中一种分子量为64
(1)步骤I中加入的物质1(aq)为_______(填写化学式)，步骤III中加入SOCl₂的作用是_______，写出步骤III发生的化学反应的化学方程式_______。
(2)已知若步骤III中不加入SOCl₂，直接加热含结晶水的硝酸铜，会生成碱式硝酸铜[Cu(NO₃)₂·3Cu(OH)₂]，其原因是硝酸铜发生了_______(填反应类型)，其反应的化学方程式为_______。
②现如今化学家们发明了另一种制备方法：
Cu(s) Cu(NO₃)₂·n N₂O₄ Cu(NO₃)₂
已知：在液态N₂O₄中存在一下自耦电离平衡：N₂O₄NO⁺+，步骤I，II均放出有毒气体，两者均为汽车尾气的主要成分
(3)试写出步骤I与步骤II的方程式：步骤I_______；步骤II_______。
(4)该反应的优点(写出一条即可)：_______。

8 . 自然界中，万物相互依存、相互促进。只有合理的进行人类的生产生活，我们才能和自然和睦相处。
(1)下图为某城镇的生产和生活区的分布情况，已知河流流经A、E设施后水中的c(H⁺)发生大幅度变化，流经F设施后水中含氧量大幅度降低，请从下方的各个设施中选择对应的设施，并填入下方的方框中：

可以选择的设施：火力发电厂、污水处理厂、石灰厂、城镇居民区、自来水厂、化肥厂。
A：_______B：_______C：_______D：_______E：_______F：_______。
(2)随着时代的发展，我们生活中使用的材料也在不断进步：
I.选出下面属于传统无机非金属材料的物品：_______。
①玻璃钢 ②砖瓦 ③玄武岩 ④光导纤维 ⑤橡胶 ⑥沸石 ⑦金刚砂 ⑧搪瓷 ⑨水玻璃
II.在生产中，缩合反应十分常见。已知此反应的产物具有咪唑环结构：
(←这只也是咪唑)

试画出最终产物的结构式：_______。