应用化学结构化学期末考试试卷A

贵州师范大学2008 — 2009 学年度第 一 学期
《结构化学》课程期末考试试卷
(应用化学专业,A 卷；闭卷)
姓名 学号
学院 年级专业
e
一、填空题（本大题共20空，每空 2 分，共 40 分）请将正确答案填在横线上。

1. 结构化学是研究 的科学。

2. 测不准原理可用π
4h p x x ≥∆∙∆来表示，其意义是: 。

3. 态叠加原理可用∑==++++=n
i ii i n n c c c c c 1
332211...ψψψψψψ来表示，其基本意义
是: 。

4. 若ψ是描述某电子运动状态的本征函数，Ĥ是该电子的总能量算符，E 是该电子的总能量。

若Schrödinger(薛定谔)方程Ĥψ = E ψ成立，则力学量算符Ĥ对应的本征值应该是 。

5. 变分原理即:0*
*ˆE d d H E ≥=
⎰⎰τ
ψψτψψ，式中Ē代表用试探波函数ψ求得的体系平均能量，
E 0代表体系基态真实的能量。

变分原理的意义是: 。

6. 用变分原理和线性变分法求解H 2+的Schrödinger(薛定谔)方程时能得到H 2+的两个分
子轨道:()b a ab
S φφψ++=2211, 能级是ab
S E ++=11β
α; ()b a ab
S φφψ--=
221
2, 能级
是ab
S E --=
12β
α。

因此，H 2+的成键轨道是 ，反键轨道是 ；H 2+的电子
总能量是 ，键级为 。

7. CH 4分子中C 原子是等性sp 3杂化，则杂化指数是 。

该杂化轨道
p p s s sp c c 22223φφ+=Φ, 其中21c 和2
2c 分别表示2s 轨道和2p 轨道在杂化轨道中所占的百分率, 则2
1c +2
2c = 。

8. 根据休克尔分子轨道(HMO)理论，基态乙烯分子的两个π电子能量是2α + 2β, 基态
苯分子的六个π电子能量是6α + 8β。

由此可知，苯分子中六个π电子的离域能是: 。

9. 研究表明, O 2分子的电子组态是:(σ1s )2 < (σ1s *)2 < (σ2s )2 < (σ2s *)2 < (σ2p )2 < (π2p )2 = (π2p )2 < (π2p *)1 = (π2p *)1。

由此可知O 2分子的键级是 , 分子中有 个单电子，分子是顺磁性的，磁矩为2.828 B. M.。

10. 计算表明，丁二烯分子C (1)H 2—C (2)H —C (3)H —C (4)H 2的四个π分子轨道和能级分别是:
ψ1 = 0.3717φ1 + 0.6015φ2 + 0.6015φ3 + 0.3717φ4, E 1 = α + 1.618β ψ2 = 0.6015φ1 + 0.3717φ2 - 0.3717φ3 - 0.6015φ4, E 2 = α + 0.618β ψ3 = 0.6015φ1 - 0.3717φ2 - 0.3717φ3 + 0.6015φ4, E 3 = α - 0.618β ψ4 = 0.3717φ1 - 0.6015φ2 + 0.6015φ3 - 0.3717φ4, E 4 = α - 1.618
β
由此可知，丁二烯π分子轨道的HOMO 是ψ2, LUMO 是 , 四个π电子的总能量是4α + 4.742β, 这四个π电子的稳定化能是 ; C (1)—C (2)之间总键级为 , C (2)—C (3)之间的总键级为 ; 已知碳原子的最大成键度是4.732，则C (1)的自由价为 , C (2)的自由价为 。

二、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)请将正确答案填在括号内。

11. 提出光子学说完美解释光的波粒二象性的科学家是: 【 】 (A) Einstein (B) Bohr (C) Schrödinger (D) Planck
12. He 原子在长为1nm 的一维势箱中运动的平均位置<x >为: 【 】 (A) 4.0 nm (B) 1.0 nm (C) 0.5 nm (D) 2.0 nm
13. 下列各种轨道中，不属于分子轨道范畴的是
: 【 】 (A) σ轨道 (B) π*轨道 (C) 非键轨道 (D) 杂化轨道 14. 原子轨道3s 的径向分布函数D (r )–r 图是: 【 】
15. 根据分子轨道理论，原子轨道构建分子轨道需满足对称性一致、最大重叠和能量相近原则。

符合对称性匹配和最大重叠原则的是: 【 】
16. 描述原子轨道需要三个量子数，即主量子数n ，角量子数l 和磁量子数m 。

下列(n , l ,
m )的取值合理的是: 【 】
(A) 2, 1, ½ (B) 1, 0, 1 (C) 3, 1, 2 (D) 2, 1, -1 17. 碳是等性sp 2杂化，能正确表达成键杂化轨道组成的是: 【 】 (A) p s 224
3
41φφ⨯+⨯=
Φ (B) p s 223φφ⨯+=Φ (C) p s 223φφ+⨯=Φ (D) p s 223
2
31φφ⨯+⨯=
Φ 18. 根据配合物晶体场理论，过渡金属或过渡金属离子的五个d 轨道在正八面体场中将分裂为两个高能级的简并e g 轨道和三个低能级的简并t 2g 轨道。

对高自旋配合物[FeF 6]3-的如下叙述有错的．．．是: 【 】 (A) 顺磁性, Fe 离子的d 电子排布: (t 2g )3(e g )2 (B) 永磁矩μ = 5.88 B. M., 成对能P 大于分裂能Δo
(C) 不存在显著的John(姜)–Teller(泰勒)效应
(D) 永磁矩μ = 1.73 B. M., 配位中心Fe 离子的d 电子排布: (t 2g )5(e g )0
19. 实验表明，水和乙醚的表面张力分别为72.8×10-7、17.1×10-7 J ·cm -2。

差异如此之大的原因是: 【 】 (A) H 2O 的极性比乙醚分子的大
(B) H 2O 分子之间存在氢键，而乙醚分子间不能形成氢键
(C) H 2O 极化力比乙醚分子的大 (D) H 2O 极化率比乙醚分子的小
20. 在求解微观体系Schrödinger(薛定谔)方程时，通常要进行一定程度上的近似计算。

下列哪个近似是属于定核近似(即把原子核动能视为零): 【 】 (A) 非相对论近似
(B) Born —Oppenheimer(波恩—奥本海默)近似 (C) 分子轨道近似 (D) 原子单位化
三、判断题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)判断对错，
5
10
15
20
25
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
r /a 0
(A)
5
10
15
20
25
0.000
0.002
0.004
0.006
0.008
r /a 0
(B)
5
10
15
20
25
-0.05
0.00
0.050.10
r /a 0
(C)0
5
10
15
20
25
0.000
0.002
0.004
0.006
0.008
r /a 0
(D)
++-
(A)
x
a
b
++-(B)
x
y
a
b
++
-x
a
b
++
-
-x
y
a b
对的在括号内画√，错的画×。

21. 描述微观体系的波函数及由它求得的力学量是连续的。

【】
22. 在求解单电子原子薛定谔方程的过程中，自然引出n, l, m三个量子数及其可能的取
值范围。

【】
23. 由角量子数l可以求得电子绕原子核运动具有的轨道角动量。

【】
24. 离域MO模型的结果适于讨论与单电子行为有关的性质，而定域MO模型的结果适
于讨论与两成键原子间电子云密度统计结果有关的性质。

【】
25. 用变分原理和线性变分法求解H2+，其α积分近似等于E H(1s)。

【】
26. 晶体场理论认为配位键的本质是配位中心与配位体之间的静电作用。

【】
27. 分子间力也叫范德华力，主要来源于静电力、诱导力和色散力。

【】
28. 较大的离子相互极化作用会使离子键向共价键过渡、使中心原子配位数下降、使键
长比相应的离子键长短。

【】
29. 在LCAO-MO中，对称性匹配是指原子轨道重叠时必须有相同的符号。

【】
30. 前线轨道理论认为，反应的条件和方式主要决定于前线轨道的对称性。

互相起作用
的HOMO和LUMO必须是对称允许和能量近似。

【】
31. [分子]
32. [分子轨道]
33. [算符]
34. [分裂能]
35. [John–
Teller(姜–泰勒)效应]
五、计算题(本大题共2小题，每小题10分，共20分)
36. 对共轭体系:
将π电子简化为一维势箱模型，势箱长度约为1.3×10-9米，计算π电子跃迁时所吸收光的最大波长。

37. 用Slater(斯莱脱)方法计算可知, 对电子组态为(1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(4s)1的4s电
子，其屏蔽常数8.
16
4
=
s
σ; 对电子组态为(1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(3d)1的3d轨道上的电子，其屏蔽常数为18.0。

可见，钾原子(原子序数为19)电子排布式为(1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(4s)1时，4s电子感受到的有效核电荷数为19 – 16.8 = 2.2，而钾原子(原子序数为19)电子排布式为(1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(3d)1时，3d电子感受到的有效核电荷数为19 – 18.0 = 1.0。

试通过计算说明: 钾原子基态的电子组态应该是(1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(4s)1而不是(1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(3d)1。