1 . 点击化学及其应用
2001年诺贝尔化学奖获得者K．B．Sharpless教授发现，在亚铜的催化下，末端炔烃可以高区域选择性地与叠氮化合物发生高效的点击(Click)反应，类似炔烃与叠氮化合物发生了1，3－偶极环加成反应。这一反应目前已经应用于生物化学等交叉领域，Sharpless教授也因此获得了2022年度诺贝尔化学奖。
Click反应示例：

科学家以环己烯为原料，经过多步转化和click反应合成化合物E，请按要求回答下面的问题。在四氢呋喃溶剂中，环己烯与NBS(N－溴代丁二酰亚胺)反应生成关键中间体A，A与水发生反应生成化合物B化合物B经过碳酸钾处理可以高产率合成化合物C，化合物C也可以通过环己烯与间氯过氧苯甲酸反应直接制得；化合物C与叠氮化钠反应可以合成D，D与苯乙炔在碱的存在下及碘化亚铜的催化下发生Click反应生成E。

请给出关键中间体A，产物B、C、D、E的结构式，请用楔形式标注产物中的立体化学_____、_____、_____、_____、_____。

2 . 反应活性与电子效应
(1)将下列过氧化物按照与环己烯发生环氧化反应的活性由高到低排序_____。

(2)将下列物质中羰基碳的亲电性由强到弱进行排序_____。

(3)将下列化合物在298K下、80%乙醇溶液中的解离速率由大到小排序_____。

(4)选出下列化合物中pK_a最大、最小的两个化合物_____。

(5)1991年，杜邦公司合成了如下结构的氮杂环卡宾(NHCs)，化学性质十分稳定，甚至可以在室温下结成晶体。试解释其稳定性的来源_____。

3 . 白钨矿晶体结构
白钨矿是钨的重要矿物。其晶胞参数为a=b=523.9pm，c=1137.8pm，α=β=γ=90°。晶体结构如图1所示，隐去氧离子后的晶胞如图2所示，请根据所学知识，回答下列问题。

(1)请给出白钨矿的化学式_____。
(2)已知晶胞中的各离子都只有一种化学环境，请给出各离子的配位数_____。
(3)请写出晶胞中所有钙离子与钨离子的原子坐标_____。
(4)请计算白钨矿的密度_____。

4 . S₂F₁₀的分子结构问题
分子构型对其性质有着显著的影响。对无机物来说，其结构通常可以通过红外光谱拟合或气态电子衍射得到。请根据所学知识，回答下列问题。
(1)为了拟合红外光谱，需要先拟定分子的可能构型。运用VSEPR理论，请给出SF离子可能的构型_____。与理想多面体相比，你预计SF离子的实际结构将会发生怎样的变形？请解释理由_____。
(2)电子衍射结果表明，S₂F₁₀中存在S－S键。请画出其最稳定的结构_____。
(3)已知S₂F₁₀中，赤道面上的S－F键长为157.4pm，S－S键长为227.4pm，请根据你在上一问中所画的结构，计算不同S原子上F原子之间的最短间距_____，并与F原子的范德华半径147pm比较。通常情况下，F原子的范德华半径与共价半径谁更大_____？
(4)请写出S₂F₁₀分子所具有的对称元素(仅考虑旋转轴、对称面与对称中心)_____。
(5)将S₂F₁₀与N₂F₄混合后，可以制得一种具有单根S－N键的化合物，与许多高价氟化物不同，它对水是稳定的。请画出这种化合物的结构，并解释其对水的稳定性_____。

5 . 稀有气体的性质与应用
稀有气体在大功率激光、特殊的光学玻璃等领域具有重大应用前景。Xe的氟化物中XeF₂是最有前途的氟化剂，其与氟磺酸(FSO₃H)反应产生游离基A(反应一)，A双聚成含有非极性键的极性分子B；XeF₂水溶液作为强氧化剂可以用来测定I^-的含量，在弱酸性介质中氧化I^-为IO(反应二)；计算表明，Xe的电离能(12.13eV)比O₂的电离能(12.2eV)更低，据此，研究者试图通过O₂BF₄与Xe反应来制备XeBF₄，然而得到的白色固体C中氟含量为28.63%，低于目标产物中氟含量(反应三)；XeOBF₄同路易斯酸SbF₅以1∶2反应生成离子化合物D(反应四)。
(1)写出反应一、二、三的方程式_____、_____、_____。
(2)画出B的立体结构_____。
(3)画出C的立体结构，在结构中标出中心原子的杂化方式_____。
(4)画出D的立体结构_____。

6 . 完成下列问题
(1)下列四个合成反应路线的设计哪些是错误的？(请写出错误路线的编号)

①_________

②_________

③_________

④_________

(2)请将和从大到小排序：_________

(3)请将下列各组化合物的酸性由强到弱排序：_________

(a)      (b) (c) (d) (e)

(4)请将下列各组化合物中碱性由强到弱排序：_________

A. B. C.       D.

(5)请将下列化合物按肼解反应速度从大到小排序：_________

A. B. C. D.

(6)请将下列化合物与2，3-二甲基-2-丁烯反应的活性从大到小排序：_________

A. B. C.        D.        E.        F.

(7)请判断下列化合物哪些具有手性(写出具有手性的化合物的编号)：_________

①② ③④ ⑤

⑥ ⑦⑧⑨⑩

7 . 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：

8 . 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：_____

9 . 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。

10 . 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：_______；_______。