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正丁烷分子绕 C2—C3 键旋转时，相邻碳上的甲基间每形成一个 gauche（邻位交叉）相互作用，分子的能量比 anti（对位交叉）构象升高约 3.8 kJ/mol。已知某构象中甲基与甲基间共有 2 个 gauche 相互作用，且无其他额外相互作用。求该构象相对于 anti 构象的能量差（单位：kJ/mol），并指出 anti 与 gauche 两类构象中哪一类更稳定。
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将 18.5 g 正丁醇（CH₃CH₂CH₂CH₂OH，摩尔质量 74 g/mol）与过量氢溴酸共热，发生取代反应完全转化为 1-溴正丁烷；分离提纯后，再将所得 1-溴正丁烷与氢氧化钠的乙醇溶液共热发生消除反应，得到唯一烯烃产物 1-丁烯。已知取代反应的产率为 80%，消除反应中每摩尔 1-溴正丁烷定量生成 1 摩尔 1-丁烯。求：（1）取代反应生成 1-溴正丁烷的物质的量；（2）消除反应在标准状况下生成的 1-丁烯的体积（L）。
异丁烷（2-甲基丙烷）与氯气在光照下发生自由基取代反应，生成一氯代物。已知该反应中叔氢与伯氢的相对反应活性之比为 5:1（即每个叔氢被取代的速率是每个伯氢的5倍）。分子中含9个伯氢和1个叔氢。请计算：（1）生成1-氯-2-甲基丙烷与2-氯-2-甲基丙烷两种产物的物质的量之比；（2）以异丁烷计，伯氢产物在全部一氯代产物中所占的摩尔分数（用最简分数表示）。
某核废料样品中含纯净的钚-238（²³⁸Pu，半衰期 T = 87.7 年），初始质量为 16.0 mg。钚-238 发生 α 衰变后生成稳定的铀-234。设衰变过程中质量数守恒、元素种类随衰变改变，且不考虑其他衰变途径。求：(1) 经过 263.1 年后，样品中剩余 ²³⁸Pu 的质量；(2) 此过程中通过 α 衰变生成 ²³⁴U 的总原子数是生成 ²³⁸Pu 剩余原子数的多少倍？（结果用整数或最简分数表示，阿伏加德罗常数取 6.02×10²³ mol⁻¹）
氰化法提银：金属银在有氧条件下可被 CN⁻ 氧化溶解，过程分两步——先生成难溶的 AgCN，再与 CN⁻ 继续配位生成可溶性配合物 [Ag(CN)₂]⁻ 而溶解。现取 1.00 L 浓度为 0.50 mol·L⁻¹ 的 NaCN 溶液，设溶解过程中 CN⁻ 仅按上述两步消耗，配合物 [Ag(CN)₂]⁻ 稳定存在。求最多可溶解金属银的质量（Ag 的摩尔质量取 108 g·mol⁻¹）。
甲烷分子中碳原子采取sp3杂化，四个C–H键分别沿以碳原子为原点的正四面体四个顶点方向伸展。设四个单位方向向量为 a₁=(1,1,1)/√3、a₂=(1,−1,−1)/√3、a₃=(−1,1,−1)/√3、a₄=(−1,−1,1)/√3。（1）计算 cos⟨a₁,a₂⟩，并由此求出任意两个C–H键的夹角θ（用“度°分′”表示）；（2）说明该键角数值与sp3杂化轨道“最大限度远离、能量最低”的取向要求之间的联系，并指出甲烷为何是正四面体构型而非平面正方形构型。
在正丁烷绕 C2–C3 键旋转的构象中，对位交叉（anti）构象能量最低，设其能量为 0 kJ/mol；邻位交叉（gauche）构象因两个甲基间的扭转张力，能量比对位交叉高 3.8 kJ/mol；全重叠（syn）构象能量最高，比对位交叉高 25.0 kJ/mol。某时刻体系处于能量为 16.8 kJ/mol（以对位交叉为零点）的构象状态。（1）判断该构象状态最接近上述三种典型构象中的哪一种，并说明判断依据；（2）计算该构象状态与邻位交叉构象的能量差。
某稀土料液中 Y(Ⅲ) 与 Eu(Ⅲ) 的物质的量之比为 4:1。用等体积有机相进行一级萃取，已知该条件下分配比 D(Y)=3，D(Eu)=1/3（分配比 D = 有机相浓度/水相浓度）。求一次萃取平衡后：(1) 有机相中 n(Y):n(Eu)；(2) 水相中 n(Y):n(Eu)。
已知 Zn(OH)₂ 的 Ksp = 1.0×10⁻¹⁷，配离子 Zn(OH)₄²⁻ 的稳定常数 Kf = 1.0×10¹⁷（反应：Zn(OH)₂(s) + 2OH⁻ ⇌ Zn(OH)₄²⁻）。某溶液中 c(Zn²⁺) = 0.10 mol/L，逐滴加入 NaOH 溶液。试计算：(1) 开始生成 Zn(OH)₂ 沉淀时的 pH；(2) 使 Zn²⁺ 沉淀完全（降至 1.0×10⁻⁵ mol/L 以下）所需的最低 pH；(3) 由于 Zn(OH)₂ 具有两性，碱过量时沉淀会以 Zn(OH)₄²⁻ 形式溶解，欲使已生成的 Zn(OH)₂ 沉淀全部溶解、溶液中锌总浓度达到 0.10 mol/L，所需 c(OH⁻) 及对应 pH 各为多少？
化合物 CH₃CH=CHCH=CHCH₂CH₂CH₃ 在特定催化条件下可发生构型异构。请完成以下任务：（1）写出该化合物的系统命名（含构型标记前暂不标注）；（2）计算该分子所有可确定的顺反异构体总数，并说明计数依据；（3）逐一写出全部顺反异构体的完整名称（用 (E)/(Z) 标记每个双键的构型）。
镧系元素离子半径大、f轨道参与成键程度低，其配合物常呈现高配位数与配体多样性。已知某三价镧系离子 Ln³⁺ 与乙二胺四乙酸根（EDTA⁴⁻）及水分子形成配合物 [Ln(EDTA)(H₂O)₃]⁻。已知 EDTA⁴⁻ 为六齿配体（2 个 N 和 4 个羧基 O 同时配位），H₂O 为单齿配体。请分别指出该配合物中配体的种类数、配体总数以及中心离子的配位数。
已知第四周期元素基态原子的价层电子构型分别为：Sc为3d¹4s²，Mn为3d⁵4s²，Fe为3d⁶4s²，Cu为3d¹⁰4s¹，Zn为3d¹⁰4s²。按分区规则：d区元素为次外层d轨道未充满的元素，ds区元素为次外层d轨道全充满且最外层为s¹或s²的元素。请先判断下列离子中哪些属于ds区元素形成的离子：Sc³⁺、Mn²⁺、Fe³⁺、Cu⁺、Zn²⁺，再计算这些属于ds区的离子各自3d轨道中d电子数之和。
X 为第二周期ⅠA族中离子半径最小的元素，Y 为第三周期ⅡA族元素，Y²⁺ 的离子半径(72 pm)与 X⁺ 的离子半径(76 pm)非常接近，二者在周期表中处于对角线位置。(1) 写出 X、Y 的元素符号及其在周期表中的位置，并指出二者符合什么规则。(2) 已知 r(X⁺)=76 pm，r(Y²⁺)=72 pm，分别计算两种离子的离子势判据 z/r²（z 为离子电荷数），并据结果说明二者极化能力相近。(3) 依据该规则，写出 X 与 Y 在性质上的两条相似表现。
在周期表中，Li 与 Mg 位于对角线位置，二者单质及化合物性质表现出相似性，可用离子势 φ=z/r（z 为离子电荷数，r 为离子半径）定量讨论。已知 r(Li⁺)=76 pm，r(Mg²⁺)=72 pm。（1）分别计算 Li⁺ 与 Mg²⁺ 的离子势 φ（保留 3 位有效数字）；（2）计算两离子半径的相对偏差（以较大者为基准，用百分数表示）；（3）结合计算结果，从离子半径与电荷两个角度说明 Li⁺ 与 Mg²⁺ 性质相似的原因。
将2.3 g金属钠投入足量水中，完全反应生成氢氧化钠和氢气（2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑）。已知Na的摩尔质量为23 g/mol，气体均处于标准状况，气体摩尔体积为22.4 L/mol。计算：(1) 生成H₂的物质的量；(2) 标准状况下生成H₂的体积；(3) 反应后溶液中NaOH的物质的量。
某八面体配合物 [Fe(CN)₆]⁴⁻ 中，中心离子 Fe²⁺ 的 3d⁶ 电子在配体强场作用下发生 d 轨道分裂，分裂能 Δ₀ = 35000 cm⁻¹，电子成对能 P = 21000 cm⁻¹。请通过比较分裂能 Δ₀ 与成对能 P 的相对大小，判断该配合物中 Fe²⁺ 的 3d⁶ 电子排布属于低自旋还是高自旋构型，并写出其 d 电子在 t₂g 和 eg 轨道上的具体排布方式。
金属氢氧化物的酸碱性可用离子势 φ = z/r（z 为阳离子电荷数，r 为阳离子半径，单位 nm）判别：φ 越大，阳离子对 O—H 键的极化能力越强，氢氧化物碱性越弱；当 φ > 40 nm⁻¹ 时氢氧化物显两性。已知离子半径：Be²⁺ 0.045 nm，Mg²⁺ 0.072 nm，Ca²⁺ 0.100 nm，Li⁺ 0.076 nm，Na⁺ 0.102 nm，K⁺ 0.138 nm。请计算 Be(OH)₂、Mg(OH)₂、Ca(OH)₂、LiOH、NaOH 对应的 φ 值，据此判断其中哪种氢氧化物显两性，并将五种氢氧化物按碱性由强到弱排序（要求排序唯一确定）。
化学上常用离子势 φ = z/r（z 为阳离子电荷数，r 为离子半径/pm）衡量氢氧化物 M(OH)ₙ 的碱性强弱：φ 越小，M—O 键离子性越强，氢氧化物碱性越强。已知 Li⁺、Na⁺、K⁺ 的半径分别为 76 pm、102 pm、138 pm，Be²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺ 的半径分别为 45 pm、72 pm、100 pm。试分别计算第三周期元素 NaOH 中 Na⁺ 的离子势与碱土金属 Be(OH)₂ 中 Be²⁺ 的离子势（结果保留两位有效数字），并根据计算结果结合同族递变规律，回答：(1) 比较同族内 LiOH、NaOH、KOH 碱性强弱顺序；(2) 判断 Be(OH)₂ 相对于 Mg(OH)₂、Ca(OH)₂ 的碱性位置，并说明 Be(OH)₂ 在碱土金属氢氧化物中表现出特殊性（两性）的离子势原因。
判断金属氢氧化物碱性强弱常用离子势判据：令 φ = z/r（z 为金属离子电荷数，r 为离子半径，单位 pm），φ 越小，氢氧化物碱性越强。已知 Li⁺、Na⁺、Mg²⁺、Ba²⁺ 的离子半径分别为 76 pm、102 pm、72 pm、135 pm，电荷数分别为 +1、+1、+2、+2。请计算四种离子的离子势 φ = z/r，并据此判断 LiOH、NaOH、Mg(OH)₂、Ba(OH)₂ 四种氢氧化物中碱性最强与最弱者。
已知某八面体配合物中中心离子为 Fe³⁺（d⁵ 组态）。分别计算其高自旋与低自旋状态下的晶体场稳定化能 CFSE（以 Δo 和成对能 P 表示），并写出两种自旋状态下的 d 电子排布方式。若某配合物实测磁矩约为 5.9 B.M.（只考虑自旋磁矩，μ = √(n(n+2)) B.M.，n 为未成对电子数），判断该配合物属于高自旋还是低自旋，并给出对应 CFSE。