结构化学题解
结构化学题解
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结构化学题解
一、选择题（本题包括12小题，每小题2分，共24分，每小题只有一个选项符
合题意）
1．若力学量E、F、G 所对应的的三个量子力学算符有共同的本征态，则（ A ）。
（A）E、F、G可同时确定（B）可同时确定其中二个力学量
（C）可确定其中一个力学量（D）三个力学量均无确定值
2．对长度为l的一维无限深势箱中的粒子（ C ）。（A）Δx = 0 Δp2x= 0 （B）Δx = lΔp x = 0
（C）Δx = lΔp x2= 0 （D）Δx = 0 Δp x= 0
3．在长度为0.3 nm的一维势箱中，电子的的基态能量为4eV，则在每边长为0.1 nm的三维势箱中，电子的基态能量为（ C ）。
（A）12 eV （B）36 eV （C）108 eV （D）120 eV
4．与微观粒子的能量相对应的量子力学算符是（ D ）。
（A）角动量平方算符（B）勒让德（Legendre）算符
（C）交换算符（D）哈密顿（Hamilton）算符
5．氢原子的2p x状态（ D ）。（A）n = 2，l = 1，m = 1，m s= 1/2 （B）n = 2，l = 1，m = 1，m s未确定（C）n = 2，l = 1，m = －1，m s未确定（D）n = 2，l = 1，m 、m s均未确定6．一个电子在s轨道上运动，其总角动量为（ D ）。
（A）0 （B）1/2（h / 2π）（C）h / 2π（D）（√3 / 2）（h / 2π）
7．O2与O2+比较，（ D ）。
（A）O2+的总能量低于O2的总能量
（B）O2+的总能量与O2的总能量相同，而O2+的解离能高于O2的解离能
（C）O2+的总能量高于O2的总能量，但O2+的解离能低于O2的解离能
（D）O2+的总能量高于O2的总能量，O2+的解离能亦高于O2的解离能8．He2+中的化学键是（ C ）。
（A）单电子σ键（B）正常σ键（C）三电子σ键（D）三电子π键9．在正方形配位体场中，d轨道分裂出的能级数为（ A ）。
（A）4 （B）3 （C）2 （D）5
10．H2O所属的点群是（ B ）。
（A）C2h（B）C2v（C）D2h（D）C∞v
11．C6H5OH、CH3COOH、CH2CH=OH、O=CH－CH=CH－CH=CHOH这四个化合物中，酸性最强的化合物是（ D ）。
（A）C6H5OH（B）CH3COOH
（C）CH2CH=OH（D）O=CH－CH=CH－CH=CHOH
12．能级量子数为J的刚性转子，其简并度为（ A ）。
（A）2J + 1 （B）J（C）2J （D）2J －1
二、判断（正确者记“+”号，错误者记“－”号）并作简要解释（本题包括12小题，每小题2分，共24分）
1．定态的概率密度与时间有关。（－）定态波函数不含时间, 概率密度与时间无关。
2．根据不确定度关系，x与p y不能同时确定。（－）x与p y能同时确定，它们的相应算符组成的量子泊松括号等于零。。
3．一个质子和一个电子相距10－15m，二者用库仑力结合。（－）若用库仑力结合，得到的结果与不确定度关系不符。
4．H原子的s态与He原子的p x态相互正交。（－）H原子的哈密顿算符与He原子的哈密顿算符不同。
5．氢原子的ψ1s在r为零处不等于零。（+ ）ψ=(Z/π a03)1/ 2exp(－Zr/a0)，r = 0时，ψ=(Z/π a03)1/ 2
6．CO和N2的分子轨道电子排布大致相同。（+ ）CO和N2是等电子分子，分子轨道电子排布大致相同。
7．按照分子轨道理论，O2分子中有一个σ键，两个π键，故总键级为3。（－）O2分子中的两个π键都是三电子π键，故总键级为2。
8．己三烯在光照条件下对旋成环。（－）己三烯在光照条件下，基态中HOMO中的电子跃迁至原先的LUMO，顺旋成环。
9．在正四面体配位场作用下，d轨道分裂成两组。能量较低的一组是t2g轨道, 能量较高的一组是e g轨道。. （－）
正四面体配位场没有对称中心，d轨道分裂成两组。能量较低的一组是e轨道, 能量较高的一组是t2轨道。.
10．配位数为4的配位化合物必具正四面体构型。（－）还可能是平面正方形构型。
11．四甲基硅的质子在核磁共振中受屏蔽强，故其化学位移δ大。（－）化学位移δ一般具正值，四甲基硅的质子的化学位移δ定为0。
12．异核双原子分子没有相应的红外光谱。（－）
异核双原子分子电偶极矩不为零，振动过程中亦会有变化，故必有红外光谱。
三、填空（本题包括8小题，每小题2分，共16分）
1．微观粒子的特性为波粒二象性（由此而有不确定度关系和具有概率分布的特征）和束缚态力学量的量子化。
2．不确定度关系可表示为ΔxΔp x≧h / 4π，ΔyΔp y≧h / 4π，ΔzΔp z≧h / 4π,
ΔαΔM≧h / 4π，ΔEΔt≧h / 4π
3．在保守力场中的维里定理可表述为总能量等于势能的一半。
4．分子中的电子根据泡利（Pauli）原理和能量最低原理排布在分子轨道上。
5．两个原子轨道有效地组成分子轨道所心须满足足的条件是能量相近、轨道最大重叠和对称匹配。
6．分子轨道对称守恒原理认为：对协同反应，由反应物变为产物的过程中，反应物分子轨道按对称性守恒的方式转化为产物的分子轨道；前线轨道理论则只着重考虑HOMO和LUMO 。
7．由于对称性的原因，正八面体配合物内，中心原子的t2g轨道和配位体σ轨道之间不能发生成键作用，但如配位体有p、d、π、等π型轨道时，有可能发生π型键合作用。
8．光子和分子的弹性磁撞产生瑞利（Rayleigh）散射，非弹性磁撞产生
拉曼（Raman）散射。
四、简答或计算（本题包括小题，每小题分，共36分）
1．试求一维势箱中的一个粒子基态时的动量平均值。
解：ψ = (2/l)1/2 sin(πx/l)
﹤ψ│(h/i2π)d/d x│ψ﹥= ∫x(2/l)1/2(sinπx/l)(π/l)(h/ i2π) (2/l)1/2(cosπx/l)d x = 0
2．为什么不能形成稳定的He2分子?
答：He2(σ1s)2(σ*1s)2中两个成键电子，两个反键电子，不能产生成键效应。3．判断下列分子有无极性？几何构型如何？有无离域π键？（如有离域π键，应写出其符号）：NO2、CS2、和CO(NH2)2 .
答：NO2、为V型分子，有极性，有离域π键Π33。
CS2为直线型分子，无极性，有两个离域π键2Π43。
CO(NH2)2为平面型分子，有极性，有离域π键Π64。.
4．试计算三角型H分子的离域能。
解：x 1 1
1 x 1 = 0，∴x3－3x－2=0 ，(x－2)( x+1)
2 =0
1 1 x x1 = x
2 =－1 ，x
3 = 2
E1 = E2 = α+β，E3 = α－2β
E总=3α+3β，键能为3β，与不形成离域键时的键能2β比较，增加β，此即离域能。
5．已知[Co(NH3)6]3+的Δ0为23000cm－1，P为22000cm－1；[Fe(H2O)6]3+的Δ0为13700cm－1，P为30000cm－1。试说明这两种离子的d电子排布。
解：
[Co(NH3)6]3+[Fe(H2O)6]3+
Δ0/ cm－123000 13700
P/ cm－122000 30000
HS或LS LS（Δ0﹥P）HS（Δ0﹤P）
d电子排布(t2g)6(e*g)0(t2g)3(e*g)2
6．硅胶干燥剂中常加入CoCl2(蓝色)，吸水后变为红色，试用配位场理论解释其原因。
答：Co2+为d7组态。在无水CoCl2中，Co2+受配体Cl－的作用，d轨道能级发生分裂，7个d电子按电子排布三原则排布在分裂后的轨道上。当电子发生d-d 跃迁时，吸收波长为650~750nm的红光，因而显蓝色。CoCl2吸水后变为
[Co（H2O）6]Cl2，即由相对较强的配体H2O取代了相对较弱的配体Cl－，引起d轨道分裂能变大，电子发生d-d 跃迁时，吸收波长变短（蓝移）为490~500nm，因而呈粉红色。
2018安徽高中化学竞赛-结构化学模拟题二
安徽高中化学竞赛-结构化学模拟题二 一、判断题：（15分） 1、( )合格波函数的条件是单值、连续、归一化。 2、( ) 一维势箱的能级越高节点数越多，当n无穷大时，箱内任意一点的几率密度相同。 3、( )完全波函数即自旋-轨道，是电子的空间坐标和自旋坐标的函数。 4、( ) CO分子中最高占据轨道为非键轨道。 5、( ) 属Dn点群的分子肯定无旋光性。 6、( )络合物的晶体场理论和分子轨道理论关于分裂能的定义是相同的。 7、( )按谐振子模型处理，分子的振动能级是等间隔分布的。 8、( )核磁共振信号是由于电子自旋能级在外磁场中发生分裂而产生的。 9、( )素单位一定是正当单位。 10、( )晶面指标（ｈ*ｋ*ｌ*）表示的是一组平行晶面。 二、单选题：（20分） 1、某原子的电子组态为1s22s22p63s14d1，其基谱项为( ) a) 3D b) 1D c) 3S d)1S 2、类氢体系的某一状态为Ψ ，该体系的能量为（）eV，角动量大小为 321 （），角动量在Z轴上的分量为（）。 A、-R/4 B、-R/9 C、-2R/9、 D、3h/2π E、h/π F、h/2π πππ H h I h h :12/2:6/2 G:3/2 3、下列算符为线性算符的是：（） A、Sin B、cos C、d/dx D、x2 4、通过变分法计算得到的体系能量总是：（） A、等于真实体系基态能量 B、大于真实体系基态能量 C、不小于真实体系基态能量 D、小于真实体系基态能量 ，其中n为（）： 5、Ni与CO可形成羰基配合物Ni(CO) n A、 6 B、 3 C、 4 D、 5 6、红外光谱由分子内部（）能量跃迁引起。 A、转动 B、电子-振动 C、振动 D、振动-转动 7、晶包一定是一个：（） A、八面体 B、六方柱体 C、平行六面体 D、正方体 8、许多过渡金属可以通过（）键与CO形成络合物： A、σ-π B、π-π C、p-π D、σ-p 9、
结构化学期末考试试卷( B )卷
西南大学结构化学期末考试试卷（ B ）卷 一、判断题：（15分） 1、( )合格波函数的条件是单值、连续、归一化。 2、( ) 一维势箱的能级越高节点数越多，当n无穷大时，箱内任意一点的几率密度相同。 3、( )完全波函数即自旋-轨道，是电子的空间坐标和自旋坐标的函数。 4、( ) CO分子中最高占据轨道为非键轨道。 5、( ) 属Dn点群的分子肯定无旋光性。 6、( )络合物的晶体场理论和分子轨道理论关于分裂能的定义是相同的。 7、( )按谐振子模型处理，分子的振动能级是等间隔分布的。 8、( )核磁共振信号是由于电子自旋能级在外磁场中发生分裂而产生的。 9、( )素单位一定是正当单位。 10、( )晶面指标（ｈ*ｋ*ｌ*）表示的是一组平行晶面。 二、单选题：（20分） 1、某原子的电子组态为1s22s22p63s14d1，其基谱项为( ) a) 3D b) 1D c) 3S d)1S 2、类氢体系的某一状态为Ψ321，该体系的能量为（）eV，角动量大小为（），角动量在Z轴上的分量为（）。 A、-R/4 B、-R/9 C、-2R/9、 D、3h/2π E、h/π F、h/2π πππ :12/2:6/2 G:3/2 H h I h h 3、下列算符为线性算符的是：（） A、Sin B、cos C、d/dx D、x2 4、通过变分法计算得到的体系能量总是：（） A、等于真实体系基态能量 B、大于真实体系基态能量 C、不小于真实体系基态能量 D、小于真实体系基态能量 5、Ni与CO可形成羰基配合物Ni(CO)n，其中n为（）： A、 6 B、 3 C、 4 D、 5 6、红外光谱由分子内部（）能量跃迁引起。 A、转动 B、电子-振动 C、振动 D、振动-转动 7、晶包一定是一个：（） A、八面体 B、六方柱体 C、平行六面体 D、正方体 8、许多过渡金属可以通过（）键与CO形成络合物： A、σ-π B、π-π C、p-π D、σ-p 9、
结构化学基础习题答案_周公度_第4版
【1.15】已知在一维势箱中粒子的归一化波函数为 ( )n n x x l π?= 1,2,3n =??? 式中l 是势箱的长度，x 是粒子的坐标)x l <，求粒子的能量，以及坐标、动量的平均 值。 解：（1）将能量算符直接作用于波函数，所得常数即为粒子的能量： 222 n 222h d n πx h d n πx ?H ψ(x )-)-)8πm d x l 8πm d x l == (sin )n n n x l l l πππ=?- 22222 222()88n h n n x n h x m l l ml ππψπ=-?= 即： 22 28n h E ml = （2）由于??x ()(),x n n x c x ψψ≠无本征值，只能求粒子坐标的平均值： ()()x l x n sin l x l x n sin l x x ?x x l * l n l *n d 22d x 000??????? ?????? ??==ππψψ () x l x n cos x l dx l x n sin x l l l d 22122002??????? ??-=?? ? ??=ππ 2000122sin sin d 222l l l x l n x l n x x x l n l n l ππππ????=-+?? ?????? 2l = （3）由于() ()??p ,p x n n x x c x ψψ≠无本征值。按下式计算p x 的平均值 : ()()1 * ?d x n x n p x p x x ψψ=? 0d 2n x ih d n x x l dx l πππ?=- ?? 20sin cos d 0 l nih n x n x x l l l ππ=-=? 【1.20】若在下一离子中运动的π电子可用一维势箱近似表示其运动特征： 估计这一势箱的长度 1.3l nm =，根据能级公式222 /8n E n h ml =估算π电子跃迁时所吸收 的光的波长，并与实验值510.0nm 比较。 H 3C N C C C C C C C N CH 3 CH 3 H H H H H H H CH 3 解：该离子共有10个π电子，当离子处于基态时，这些电子填充在能级最低的前5个
结构化学练习题带答案
结构化学复习题 一、选择填空题 第一章量子力学基础知识 1.实物微粒和光一样，既有性，又有性，这种性质称为性。 2.光的微粒性由实验证实，电子波动性由实验证实。 3.电子具有波动性，其波长与下列哪种电磁波同数量级？ （ A）X 射线（B）紫外线（C）可见光（D）红外线 4.电子自旋的假设是被下列何人的实验证明的？ （ A） Zeeman （ B） Gouy（C）Stark（D）Stern-Gerlach 5. 如果 f 和 g 是算符，则(f+g)(f-g)等于下列的哪一个？ (A)f 2-g 2；(B)f2-g2-fg+gf；(C)f2+g2；(D)(f-g)(f+g) 6.在能量的本征态下，下列哪种说法是正确的？ （ A）只有能量有确定值；（B）所有力学量都有确定值； （ C）动量一定有确定值；（D）几个力学量可同时有确定值； 7. 试将指数函数e±ix表示成三角函数的形式------ 8.微观粒子的任何一个状态都可以用 概率密度。 9.Planck常数h的值为下列的哪一个？ （ A） 1.38 × 10-30 J/s（B）1.38× 10-16J/s 10.一维势箱中粒子的零点能是 答案 : 1.略. 2.略. 3.A 4.D 5.B 6.D 7. 来描述；表示粒子出现的（C） 6.02 × 10-27J· s（D）6.62×10-34J· s 略8.略9.D10.略 第二章原子的结构性质 1. 用来表示核外某电子的运动状态的下列各组量子数（n, 1, m, m s）中，哪一组是合理的？ (A)2 ，1， -1,-1/2；(B)0 ， 0，0， 1/2 ；(C)3 ，1， 2， 1/2 ；(D)2 ， 1， 0， 0。 2.若氢原子中的电子处于主量子数n=100 的能级上，其能量是下列的哪一个： (A)13.6Ev ；(B)13.6/10000eV；(C)-13.6/100eV；(D)-13.6/10000eV； 3.氢原子的 p x状态，其磁量子数为下列的哪一个？ (A)m=+1；(B)m=-1；(C)|m|=1；(D)m=0； 4.若将 N 原子的基电子组态写成 1s 22s22p x22p y1违背了下列哪一条？ (A)Pauli 原理；（ B） Hund 规则；（C）对称性一致的原则；（ D）Bohr 理论 5.B 原子的基态为1s22s2p1, 其光谱项为下列的哪一个？ (A) 2 P；（B）1S；(C)2D；(D)3P； 6.p 2组态的光谱基项是下列的哪一个？ （ A）3F；（B）1D；（C）3P；（D）1S； 7.p 电子的角动量大小为下列的哪一个？ （ A） h/2 π；（ B） 31/2 h/4 π；（ C） 21/2 h/2 π；（ D） 2h/2 π；
结构化学基础习题答案_周公度_第版
【1.3】金属钾的临阈频率为5.464×10-14s -1 ，如用它作为 光电极的阴极当用波长为300nm 的紫外光照射该电池时， 发射光电子的最大速度是多少？ 解：2 01 2hv hv mv =+ ()1 2 01 81234 1419312 2.998102 6.62610 5.46410300109.10910h v v m m s J s s m kg υ------??=?? ?? ???????-??? ??????=??????? 1 34141231512 6.62610 4.529109.109108.1210J s s kg m s ----??????=????? =? 【1.4】计算下列粒子的德布罗意波的波长： （a ） 质量为10-10kg ，运动速度为0.01m ·s -1的尘埃； （b ） 动能为0.1eV 的中子； （c ） 动能为300eV 的自由电子。 解：根据关系式： (1) 34221016.62610J s 6.62610m 10kg 0.01m s h mv λ----??= ==??? 34-11 (2) 9.40310m h p λ-==? 34(3) 7.0810m h p λ-==? 【1.7】子弹（质量0.01kg ，速度1000m ·s -1 ），尘埃（质量10-9kg ，速度10m ·s -1）、作布郎运动的花粉（质量10-13kg ，速度1m ·s -1）、原子中电子（速度1000 m ·s -1）等，其速度的不确定度均为原速度的10%，判断在确定这些质点位置时，不确定度关系是否有实际意义？ 解：按测不准关系，诸粒子的坐标的不确定度分别为： 子 弹 ： 343416.2610 6.63100.01100010%h J s x m m v kg m s ---???===?????? 尘 埃 ： 3425916.62610 6.6310101010%h J s x m m v kg m s ----???= ==?????? 花 粉 ： 34 201316.62610 6.631010110%h J s x m m v kg m s ----???===?????? 电 子 ： 3463116.626107.27109.10910100010%h J s x m m v kg m s ----???===??????? 【1.9】用不确定度关系说明光学光栅（周期约6 10m -）观察不到电子衍射（用100000V 电压加速电子）。 解：解法一：根据不确定度关系，电子位置的不确定 度为： 9911 1.22610/1.2261010000 1.22610x h h x m p h V m m λ---= ==?=?=? 这不确定度约为光学光栅周期的10－ 5倍，即在此加速电压条件下电子波的波长约为光学光栅周期的10－ 5倍，用光学光栅观察不到电子衍射。 解法二：若电子位置的不确定度为10－6 m ，则由不确定关 系决定的动量不确定度为： 34628 16.62610106.62610x h J s p x m J s m ----??= =?=? 在104 V 的加速电压下，电子的动量为： 5.40210x x p m J s m υ==? 由Δp x 和p x 估算出现第一衍射极小值的偏离角为： 28 12315 arcsin arcsin 6.62610arcsin 5.40210arcsin100x x o p p J s m J s m θθ-----?==??? ? ???≈ 这说明电子通过光栅狭缝后沿直线前进，落到同一个点上。因此，用光学光栅观察不到电子衍射。 【1.11】2 ax xe ? -=是算符22224d a x dx ?? - ?? ?的本征函数，求其本征值。 解：应用量子力学基本假设Ⅱ（算符）和Ⅲ（本征函数，本征值和本征方程）得： 2 2222222244ax d d a x a x xe dx dx ψ-????-=- ? ????? () 2222224ax ax d xe a x xe dx --=- () 2222222 2232323242444ax ax ax ax ax ax ax d e ax e a x e dx axe axe a x e a x e -------=--=--+- 2 66ax axe a ψ -=-=- 因此，本征值为6a -。 【1.13】im e φ 和cos m φ对算符d i d φ是否为本征函数？若 是，求出本征值。 解：im im d i e ie d φ φ φ=，im im me φ =- 所以，im e φ是算符d i d φ的本征函数，本征值为 m -。 而 ()cos sin sin cos d i m i m m im m c m d φφφφφ=-=-≠ 所以cos m φ不是算符d i d φ的本征函数。 【1.14】证明在一维势箱中运动的粒子的各个波函数互相正交。 证：在长度为l 的一维势箱中运动的粒子的波函数为： ()n x ψ01x << n =1，2，3，…… 令n 和n ’表示不同的量子数，积分： ()()()()()()()()()()()()()()000 2sin 2sin sin sin sin 222sin sin sin sin l n n l l l x n x x x d dx l l n x n x dx l l l n n n n x x l l l n n n n l l n n n n x x l l n n n n n n n n n n n n πψψτππππππππ πππ π π π==??-+????=-??-+???? ????-+????=- ??-+????-+= - -+?? n 和n 皆为正整数，因而()n n -和()n n +皆为正整数， 所以积分： ()()0 l n n x x d ψψτ=? 根据定义，()n x ψ和()n x ψ互相正交。 【1.15】已知在一维势箱中粒子的归一化波函数为 ()n n x x l π? 1,2,3n =??? 式中l 是势箱的长度，x 是粒子的坐标( )0x l <<，求粒 子的能量，以及坐标、动量的平均值。 解：（1）将能量算符直接作用于波函数，所得常数即为粒子的能量： n n πx ?H ψ(x )cos )l = =)x = 即： 228n E ml = （2）由于 ??x ()(),x n n x c x ψψ≠无本征值，只能求粒子坐标的平均值： ()()x l x n sin l x l x n sin l x x ?x x l * l n l *n d 22d x 000??????? ?????? ??==ππψψ () x l x n cos x l dx l x n sin x l l l d 22122002??????? ??-=?? ? ??=ππ 2000122sin sin d 222l l l x l n x l n x x x l n l n l ππππ????=-+?? ?????? 2l = （3）由于()()??p ,p x n n x x c x ψψ≠无本征值。按下式计算 p x 的平均值: ()()1 * 0?d x n x n p x p x x ψψ=? d 2n x ih d n x x l dx l πππ?=- ?? 20sin cos d 0 l n x n x x l l l ππ=-=? 【1.19】若在下一离子中运动的 π 电子可用一维势箱近 似表示其运动特征： 估计这一势箱的长度 1.3l nm =，根据能级公式 2 2 2 /8n E n h ml =估算 π电子跃迁时所吸收的光的波长，并与实验值510.0 nm 比较。 H 3N C C C C C C C N CH 3 3 H H H H 3 解：该离子共有10个 π电子，当离子处于基态时， 这些电子填充在能级最低的前5个 π 型分子轨道上。离 子受到光的照射， π 电子将从低能级跃迁到高能级，跃 迁所需要的最低能量即第5和第6两个分子轨道的的能级差。此能级差对应于棘手光谱的最大波长。应用一维势箱粒子的能级表达式即可求出该波长： 22222 652226511888hc h h h E E E ml ml ml λ ?= =-= -= () 22 318193481189.109510 2.997910 1.31011 6.626210506.6mcl h kg m s m J s nm λ----= ??????= ??= 实验值为510.0nm ，计算值与实验值的相对误差为-0.67%。 【1.20】已知封闭的圆环中粒子的能级为： 22 228n n h E mR π= 0,1,2,3,n =±±±??? 式中n 为量子数，R 是圆环的半径，若将此能级公式近似 地用于苯分子中6 6π离域 π键，取R=140pm ，试求其 电子从基态跃迁到第一激发态所吸收的光的波长。
高考专题-结构化学-2020模拟整理
结构化学 一、选择题 1、 1、答案：C 2、下列各组原子中,彼此化学性质一定相似的是 A.最外层都只有一个电子的X.Y原子 B.原子核外M层上仅有两个电子的X原子与N层上仅有两个电子的Y原子 C.2p轨道上有三个未成对电子的X原子与3p轨道上有三个未成对电子的Y原子 D.原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子 2、答案：C 3、答案： B 3、
4、答案： D 5、答案： D 6、答案：B 4、 5、 6、
7、答案：A 8、下列说法正确的是 A．甲醛(HCHO)和光气(COCl2)分子中：键角∠H－C－H＜∠Cl－C－Cl B．基态氮原子的价电子排布图： C．3p x所代表的含义是：第三电子层沿x轴方向伸展的p轨道 D．四硼酸根离子X m－(含B、O、H)的球棍模型如图，配位键存在于4、 5和4、6原子之间 8、C 解析：A项氯原子的电负性强于氢原子，对电子的吸引能力更强，所以甲醛分子中的H-C-H 键角更大，故A错误。或：从原子半径大小方面解析也可以；B项根据洪特规则，电子分布到能量相同的原子轨道时，优先以自旋相同的方式分别占据不同的轨道，所以基态氮原子的价电子排布图为：，故B错误；C项P能级由3个轨道，沿x、y、z三个不同的方向延伸，3p x所代表的含义是第三电子层沿x轴方向伸展的p轨道，故C正确；D项B 原子最外层有3个电子，而4号B原子形成4条共价键，说明有一个为配位键，5号O原子连接的是H原子，容易给出孤电子对，故4、5原子之间存在配位键，4、6之间不存在配位键，故D错误；故答案为C。 9、用NaBH4进行“化学镀”镀镍，可以得到坚硬、耐腐蚀的保护层(3Ni3B＋Ni），反应的离子方程式为：20Ni2＋＋16BH4－＋34OH－＋6H2O＝2(3Ni3B＋Ni)＋10B(OH)4－ ＋35H2↑，下列说法不正确的是 A．1mol B(OH)4-含有σ键的数目为8N A B．BH4－的立体构型是正四面体形 C．B原子核外电子的运动状态和能量均不相同 D．Ni的晶胞结构如右图所示，镍原子的配位数为12 9．C 解析：A项1个B (OH)4-中含有4个氢氧键和4个硼氧键，均为σ键，所以1molB(OH)4-中
华师-2015年结构化学期末试卷
化学与环境学院2015—2016学年第（一）学期期末考试 化学专业《结构化学》试卷（A） 年级班级姓名学号 电子电量: 1.6?10-19库伦; Planck常数:h=6.626?10-34 J.s; 真空中光速c =2.998×108 m/s; 阿佛加德罗常数N0=6.02×1023。原子序数：Cu：29，Co：27，Ni：28，Mn：25，Fe：26 一、判断题（每题0.5 分，共10分） （1）光电效应实验中，为了使发射的光电子数增加，应增加入射光的强度。（） （2）在微观体系能量最低的状态（基态）具有的能量也称为零点能。（） （3）根据不确定性关系，微观体系的坐标和能量不能同时被确定。（） （4）按照分子轨道理论组合得到的成键分子轨道可以和化学键直接等同。（） （5）己三烯在加热情况下发生顺旋闭环反应。（） （6）杂化轨道是由原子轨道组合而成的分子轨道。（） （7）CO2有三种共振结构式。（） （8）H原子的1s轨道与F原子的2s轨道能量最相近。（） （9）原子光谱项与原子组态相对应。（） （10）描述电子运动的量子数中，与外加磁场无关的量子数有n, l, m。（） （11）CO2对称伸缩振动的特征频率可以由Raman光谱测得。（） （12）N2的转动光谱由一系列等间隔排列的谱线组成。（） （13）NO分子的HOMO轨道是一个反键轨道。（） （14）同核双原子分子所属分子点群为C∞v。（） （15）HCl分子中有无穷多个对称面。（） （16）分子中有交角为2π/2n的两个镜面，则其交线必为该分子的n次旋转轴C n。（）（17）有多个配位点的配位体称为螯合配位体。（） （18）Re2Cl82-分子中，金属Re-Re四重键含一个σ键和三个π键。（） （19）N2的磁化率不随温度而变化。（） （20）微观物体的运动服从量子力学的规律。（）
结构化学基础第五版周公度答案
结构化学基础第五版周公度答案 【1.3】金属钾的临阈频率为 5.464×10-14s -1 ，如用它作为光电极的阴极当用波长为300nm 的紫外光照射该电池时，发射光电子的最大速度是多少？ 解： 2 01 2 hv hv mv =+ ()1 2 01812 34141 9 312 2.998102 6.62610 5.46410300109.10910h v v m m s J s s m kg υ------?? =? ??? ???????-??? ??? ???=?? ???? ? 1 3414123151 2 6.62610 4.529109.109108.1210J s s kg m s ----??????=?????=? 【1.4】计算下列粒子的德布罗意波的波长： （a ） 质量为10 -10 kg ，运动 速度为0.01m ·s -1 的尘埃； （b ） 动能为0.1eV 的中 子； （c ） 动能为300eV 的自由 电子。 解：根据关系式： (1) 3422101 6.62610J s 6.62610m 10kg 0.01m s h mv λ----??= ==? ?? 34-11 (2) 9.40310m h p λ-==?34(3) 7.0810m h p λ-==?【1.7】子弹（质量0.01kg ， 速度1000m ·s -1 ），尘埃（质 量10-9kg ，速度10m ·s -1 ）、作布郎运动的花粉（质量10-13kg ，速度1m ·s -1 ）、原 子中电子（速度1000 m ·s -1 ）等，其速度的不确定度均为 原速度的10%，判断在确定这些质点位置时，不确定度关系是否有实际意义？ 解：按测不准关系，诸粒子的坐标的不确定度分别为： 子弹： 34341 6.2610 6.63100.01100010%h J s x m m v kg m s ---???===?????? 尘 埃 ：34 2591 6.62610 6.6310101010%h J s x m m v kg m s ----???= ==?????? 花 粉 ：34 20131 6.62610 6.631010110%h J s x m m v kg m s ----???= ==?????? 电 子 ： 34 6311 6.62610 7.27109.10910100010%h J s x m m v kg m s ----???= ==??????? 【 1.9】用不确定度关系说明光学光栅（周期约6 10m -）观察不到电子衍射（用100000V 电压加速电子）。 解：解一：根据不确定度关系，电子位置的不确定度为： 9911 1.22610/1.2261010000 1.22610x h h x m p h V m m λ---===?=?=? 这不确定度约为光学光 栅周期的10 －5 倍，即在此加速电压条件下电子波的波长 约为光学光栅周期的10－5 倍，用光学光栅观察不到电子衍射。 解二：若电子位置的不确定 度为10－6 m ，则由不确定关系决定的动量不确定度为： 34628 16.62610106.62610x h J s p x m J s m ----??= =?=? 在104 V 的加速电压下，电子的动量为： 231 5.40210p m J s m υ--==?由Δp x 和p x 估算出现第一衍射极小值的偏离角为： 2812315 arcsin arcsin 6.62610arcsin 5.40210arcsin100x x o p p J s m J s m θθ-----?==??? ? ???≈ 这说明电子通过光栅狭缝后沿直线前进，落到同一个点上。因此，用光学光栅观察不到电子衍射。 【1.11】2 ax xe ?-=是算符 22224d a x dx ??- ??? 的本征函数，求其本 征值。 解：应用量子力学基本假设Ⅱ（算符）和Ⅲ（本征函数，本征值和本征方程）得： 22222222244ax d d a x a x xe dx dx ψ-????-=- ? ????? ( )2222224ax ax d xe a x xe dx --=- () 2 222 2 22 2232323242444ax ax ax ax ax ax ax d e ax e a x e dx axe axe a x e a x e -------=--=--+- 2 66ax axe a ψ -=-=- 因此，本征值为6a -。 【1.13】im e φ 和 cos m φ 对算符d i d φ 是否为本征函数？若是，求出本征值。 解： im im d i e ie d φ φφ =，im im me φ =- 所以，im e φ 是算符d i d φ 的本征函数，本征值为m -。 而 ()cos sin sin cos d i m i m m im m c m d φφφφφ =-=-≠ 所以cos m φ不是算符d i d φ 的本征函数。 【1.15】已知在一维势箱中粒子的归一化波函数为 ()n n x x l π? 1,2,3n =??? 式中l 是势箱的长度， x 是粒子的坐标()0x l <<，求粒子的能量，以及坐标、动量的平均值。 解：（1）将能量算符 直接作用于波函数，所得常数即为粒子的能量： n n πx ?H ψ(x ))l = () n x 即：2 8n h E ml = （2）由于??x ()(),x n n x c x ψψ≠无本征值，只能求粒子坐标的平均值： ()()x l x n sin l x l x n sin l x x ?x x l * l n l *n d 22d x 000?????? ? ?????? ??==ππψψ () x l x n cos x l dx l x n sin x l l l d 22122002?????? ? ??-=?? ? ??=ππ 2000122sin sin d 222l l l x l n x l n x x x l n l n l ππππ????=-+?? ????? ? 2 l =
结构化学之计算化学
《结构化学之计算化学-Gaussian 的操作与练习综述报告》中南大学化学化工学院《结构化学》综述报告结构化学》标题：基于Gauss 03 的操作与练习综述报告指导老师：指导老师：姓学班时名：号：级：间：周德璧******** ********** ******** 2011/1/12 1 《结构化学之计算化学-Gaussian 的操作与练习综述报告》2 《结构化学之计算化学-Gaussian 的操作与练习综述报告》目录简介 (1) 一.Gaussian 与GaussView 03 简介（一）.关于Gaussian （二）. 关于Gaussian 3 （三）.GaussView 3 初始界面简介操作实例简介――构建苯乙烷分子 (5) 二.操作实例简介操作实例简介说明：在操作的过程中发现，如果仅仅下载周老师在邮箱里面发的GaussView3.07 并进行安装，在进行计算calculate 的操作的时候，总会出现跳出的对话框中的“submit” 选项按钮总是灰色的。经过上网搜索，网友一致的反应是――没有同时安装相应版本的Gaussian 软件。因此，我特地下载了Gaussian 03W 软件包，先安装了Gaussian 03W，然后再安装了GaussView3.07。最后，依据网上查得的指导资料，仿照指导的步骤，亦步亦趋，完成了如下文档。因软件Gaussian 03W 下载资源很慢，一直到2011/1/12 才下载下来，安装完毕后，因着急要坐火车回家，在构建苯乙烷分子之后仅进行到“Calculation”一步，关于分子结果的可视化的实现没来得及做，请老师谅解。 3 《结构化学之计算化学-Gaussian 的操作与练习综述报告》一. Gaussian 与GaussView 3.07 简介（一）.关于Gaussian Gaussian 是一个功能强大的量子化学综合软件包。其可执行程序可在不同型号的大型计算机，超级计算机，工作站和个人计算机上运行，并相应有不同的版本。Gaussian 功能主要有：分子能量和结构、过渡态能量和结构、键和反应能量、分子轨道多重矩、原子电荷和电势、振动频率、红外和拉曼光谱、核磁性质、极化率和超极化率、热力学性质、反应路径等。Gaussian的计算可以对体系的基态或激发态执行。可以预测周期体系的能量，结构和分子轨道。因此，Gaussian可以作为功能强大的工具，用于研究许多化学领域的课题，例如取代基的影响，化学反应机理，势能曲面和激发能等等。（二）. 关于Gaussian 03 Gaussian 03 是Gaussian 系列电子结构程序的较为新的版本。它在化学、化工、生物化学、物理化学等化学相关领域方面的功能都进行了增强。 1.其主要功用大体有以下几个大的方面（1）研究大分子的反应和光谱（2）通过自旋-自旋耦合常数确定构像（3）研究周期性体系（4）预测光谱（5）模拟在反应和分子特性中溶剂的影响2.Gaussian 03 新增加了以下内容：（1）.新的量子化学方法（2）新的分子特性（3）新增加的基本算法（4）新增功能：（三）.GaussView 3.07 初始界面简介（1）GaussView 是一个专门设计于高斯配套使用的软件，其主要用途有两个构建高斯的输入文件以图的形式显示高斯计算的结果除了可以自己构建输入文件外，GaussView 还可读入CHEM3D，HYPERCHEM 和晶体数据等诸多格式的文件。从而使其可以于诸多图形软件连用，大大拓宽了使用范围（详见下图）（2）主要功能键的介绍第一行为菜单栏，如下所示: ①File:主要功能是建立，打开，保存和打印当前的文件 4 《结构化学之计算化学-Gaussian 的操作与练习综述报告》Save Image 将当前文件保存为图片格式Preferences。可以在里面改变Gview 默认的各种显示的设置。②Edit: 在这里可以完成对分子的剪贴,拷贝,删除和抓图等。Atom List,显示当前分子的内坐标，笛卡儿坐标，分数坐标等。Point Group 可以显示当前分子的点群及可能有的点群。PBC 显示晶体文件（可以将CIF 文件转换为图形，在点PBC 按钮后所给并的对话框中根据选项调节具体显示的格式。Mos 用于显示分子轨道（只有检查点文件，此选项才能给出分子轨道图。Symmetrize，对当前体系进行对称性控制。③View 这里面的选项都是于分子的显示有关的，如显示氢原子，显示键，显示元素符号,显示坐标轴等5 《结构化学之计算化学-Gaussian 的操作与练习综述报告》④Calculate：可从Gview 中直接向高斯提交计算。这是Gview 作为高斯软件配套功能的重要体现。从所给的对话框中可以选择工作类型Job Type（如优化，能量或频率
结构化学期末试卷(A卷)
《结构化学》期末试卷（A 卷） ┄┄┄┄┄┄装┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄订┄ ┄┄┄┄┄┄线┄┄┄┄┄ 一、填空题：（25分） 1、氢原子光谱实验中，波尔提出原子存在于具有确定能量的（ ），此时原子不辐射能量，从（ ）向（ ）跃迁才发射或吸收能量；光电效应实验中入射光的频率越大，则（ ）越大。 2、e x （ ）（填是或不是）合格波函数。 3、定态指某状态的电子在空间某点的（ ）不随着时间的变化而变化。 4、电子衍射不是电子之间的相互作用结果，而是电子本身运动所具有的干涉效应。对于大量电子而言，衍射强度大的地方，表明（ ），对于一个电子而言，衍射强度大的地方，表明（ ）。 5、CO 的电子组态为1σ22σ23σ24σ21π45σ2，则前线轨道是（ ）、（ ）。 6、1，3——丁二烯（ ）（填有或无）方香性，原因（ ）。 7、共轭己三烯休克尔行列式为（ ）。 8、事实证明Li 的2s 轨道能和H 的1s 轨道有效的组成分子轨道，说明原因（ ）、（ ）、（ ）。 9、np 2组态的光谱项为（ ）、（ ）、（ ）。 10、一维势箱中的粒子具有（ ），说明该体系的粒子永远运动，其位置算符不具有本征值，具有平均值为（ ）。 11、晶体宏观外形中的对称元素可有（ ）、（ ）、（ ）、（ ）四种类型； 二、单选题：20分 1、下列状态为氢原子体系的可能状态是（ ）；该体系能量为（ ）： A 、2ψ310+3ψ41-1 B 、2ψ221+3ψ32-1 C 、2ψ21-1+3ψ342+3ψ410 D 、3ψ211+5ψ340+5ψ210 111111:() :13() :()139******** R E F R H R -+-+-+ 2、Ψ32-1的节面有（ ）个，其中（ ）个平面。 A 、3 B 、2 C 、1 D 、0 3、类氢体系的某一状态为Ψ43-1，该体系的能量为（ ）eV ，角动量大小为（ ），角动量在Z 轴上的分量为（ ）。 A 、-R/4 B 、-R/16 C 、-2R/9、 D 、 -h/2π E 、-h/π F 、-2h/2π
结构化学基础知识点总结
结构化学基础 第一章量子力学基础： 经典物理学是由Newton（牛顿）的力学，Maxwell（麦克斯韦）的电磁场理论，Gibbs（吉布斯）的热力学和Boltzmann（玻耳兹曼）的统计物理学等组成，而经典物理学却无法解释黑体辐射，光电效应，电子波性等微观的现象。 黑体：是一种可以全部吸收照射到它上面的各种波长辐射的物体，带一个微孔的空心金属球，非常接近黑体，进入金属球小孔的辐射，经多次吸收，反射使射入的辐射实际全被吸收，当空腔受热，空腔壁会发出辐射，极少数从小孔逸出，它是理想的吸收体也是理想的放射体，若把几种金属物体加热到同一温度，黑体放热最多，用棱镜把黑体发出的辐射分开就可测出指定狭窄的频率范围的黑体的能量。 规律：频率相同下黑体的能量随温度的升高而增大， 温度相同下黑体的能量呈峰型，峰植大致出现在频率范围是0.6-1.0/10-14S-1。 且随着温度的升高，能量最大值向高频移动. 加热金属块时，开始发红光，后依次为橙，白，蓝白。 黑体辐射频率为v的能量是hv的整数倍. 光电效应和光子学说： Planck能量量子化提出标志量子理论的诞生。 光电效应是光照在金属表面上使金属放出电子的现象，实验证实： 1.只有当照射光的频率超过金属最小频率（临阈频率）时，金属才能发出电子，不同金属的最小频率不同，大多金属的最小频率位于紫外区。 2.增强光照而不改变照射光频率，则只能使发射的光电子数增多，不影响动能。 3.照射光的频率增强，逸出电子动能增强。 光是一束光子流，每一种频率的光的能量都有一个最小单位光子，其能量和光子的频率成正比，即E=hv 光子还有质量，但是光子的静止质量是0，按相对论质能定律光子的质量是 m=hv/c2 光子的动量：p=mc=hv/c=h/波长 光的强度取决于单位体积内光子的数目，即光子密度。 光电效应方程：hv（照射光频率）=W（逸出功）+E（逸出电子动能） 实物微粒的波粒二象性： 由de Broglie（德布罗意）提出：p=h/波长 电子具有粒性，在化合物中可以作为带电的微粒独立存在（电子自身独立存在，不是依附在其他原子或分子上的电子） M.Born（玻恩）认为在空间任何一点上波的强度（即振幅绝对值平方）和粒子出现的概率成正比，电子的波性是和微粒的统计联系在一起，对大量的粒子而言衍射强度（波强）大的地方粒子出现的数目就多概率就大，反之则相反。 不确定度关系： Schrodinger（薛定谔）方程的提出标志量子力学的诞生. 不确定关系又称测不准关系或测不准原理，它是微观粒子本质特性决定的物理量间相互关系原理，反映了微粒波特性。而一个粒子不可能同时拥有确定坐标和动量（也不可以将时间和能量同时确定）[这是由W.Heisenberg（海森伯）提出的] 微观粒子与宏观粒子的比较： 1.宏观物体同时具有确定的坐标和动量可用牛顿力学描述（经典力学），微观粒子不同时具
结构化学单元测试题
结构化学单元测试题 一、 选择填空题 第一章 量子力学基础知识 1.实物微粒和光一样，既有 性，又有 性，这种性质称为 性。 2.光的微粒性由 实验证实，电子波动性由 实验证实。 3.电子具有波动性，其波长与下列哪种电磁波同数量级？ （A ）X 射线 （B ）紫外线 （C ）可见光 （D ）红外线 4.电子自旋的假设是被下列何人的实验证明的？ （A ）Zeeman （B ）Gouy （C ）Stark （D ）Stern-Gerlach 5.如果f 和g 是算符，则 (f+g)(f-g)等于下列的哪一个？ (A)f 2-g 2； (B)f 2-g 2-fg+gf ； (C)f 2+g 2； (D)(f-g)(f+g) 6.在能量的本征态下，下列哪种说法是正确的？ （A ）只有能量有确定值； （B ）所有力学量都有确定值； （C ）动量一定有确定值； （D ）几个力学量可同时有确定值； 7.试将指数函数e ±ix 表示成三角函数的形式------ 8.微观粒子的任何一个状态都可以用 来描述； 表示粒子出现的概率密度。 9.Planck 常数h 的值为下列的哪一个？ （A ）1.38×10-30J/s （B ）1.38×10-16J/s （C ）6.02×10-27J ·s （D ）6.62×10-34J ·s 10.一维势箱中粒子的零点能是 答案: 1.略. 2.略. 3.A 4.D 5.B 6.D 7.略 8.略 9.D 10.略 第二章 原子的结构性质 1.用来表示核外某电子的运动状态的下列各组量子数（n, 1, m, m s ）中，哪一组是合理的？ (A)2，1，-1,-1/2； (B)0，0，0，1/2； (C)3，1，2，1/2； (D)2，1，0，0。 2.若氢原子中的电子处于主量子数n=100的能级上，其能量是下列的哪一个： (A)13.6Ev ； (B)13.6/10000eV ； (C)-13.6/100eV ； (D)-13.6/10000eV ； 3.氢原子的p x 状态，其磁量子数为下列的哪一个？ (A)m=+1； (B)m=-1； (C)|m|=1； (D)m=0； 4.若将N 原子的基电子组态写成1s 22s 22p x 22p y 1违背了下列哪一条？ (A)Pauli 原理； （B ）Hund 规则； （C ）对称性一致的原则；（D ）Bohr 理论 5.B 原子的基态为1s 22s 2p 1,其光谱项为下列的哪一个？ (A) 2P ； （B ）1S ； (C)2D ； (D)3P ； 6.p 2组态的光谱基项是下列的哪一个？ （A ）3F ； （B ）1D ； （C ）3P ； （D ）1S ； 7.p 电子的角动量大小为下列的哪一个？ （A ）h/2π； （B ）31/2h/4π； （C ）21/2h/2π；（D ）2h/2π；
结构化学基础习题及答案(结构化学总复习)
结构化学基础习题和答案 01.量子力学基础知识 【1.1】将锂在火焰上燃烧，放出红光，波长λ=670.8nm ，这是Li 原子由电子组态 (1s)2(2p)1→(1s)2(2s)1跃迁时产生的，试计算该红光的频率、波数以及以k J ·mol -1 为单位的能量。 解：81 141 2.99810m s 4.46910s 670.8m c νλ--??===? 41 71 1 1.49110cm 670.810cm νλ --= = =?? 3414123-1 -16.62610J s 4.46910 6.602310mol 178.4kJ mol A E h N s ν--==??????=? 【1.2】 实验测定金属钠的光电效应数据如下： 波长λ/nm 312.5 365.0 404.7 546.1 光电子最大动能E k /10-19J 3.41 2.56 1.95 0.75 作“动能-频率”，从图的斜率和截距计算出Plank 常数(h)值、钠的脱出功(W)和临阈频率(ν 0)。 解：将各照射光波长换算成频率v ,并将各频率与对应的光电子的最大动能E k 列于下表： λ/nm 312.5 365.0 404.7 546.1 v /1014s －1 9.59 8.21 7.41 5.49 E k /10 －19 J 3.41 2.56 1.95 0.75 由表中数据作图，示于图1.2中 E k /10-19 J ν/1014g -1 图1.2 金属的 k E ν -图 由式
0k hv hv E =+ 推知 0k k E E h v v v ?= =-? 即Planck 常数等于k E v -图的斜率。选取两合适点，将k E 和v 值带入上式，即可求出h 。 例如： ()()1934141 2.70 1.0510 6.60108.5060010J h J s s ---?==?-? 图中直线与横坐标的交点所代表的v 即金属的临界频率0v ，由图可知， 141 0 4.3610v s -=?。因此，金属钠的脱出功为： 341410196.6010 4.36102.8810W hv J s s J ---==???=? 【1.3】金属钾的临阈频率为5.464×10-14s -1 ，如用它作为光电极的阴极当用波长为300nm 的紫外光照射该电池时，发射光电子的最大速度是多少？ 解：2 01 2hv hv mv =+ ()1 2 018 1 2 341419 312 2.998102 6.62610 5.46410300109.10910h v v m m s J s s m kg υ------??=? ??? ???????-??? ?????? =?????? ? 1 34 141 2 31512 6.62610 4.529109.109108.1210J s s kg m s ----??????=?????=? 【1.4】计算下列粒子的德布罗意波的波长： （a ） 质量为10-10kg ，运动速度为0.01m ·s -1 的尘埃； （b ） 动能为0.1eV 的中子； （c ） 动能为300eV 的自由电子。 解：根据关系式： (1)3422101 6.62610J s 6.62610m 10kg 0.01m s h mv λ----??===???