结构化学基础习题及答案(结构化学总复习)
结构化学习题解答3
习题解答
O2 、O 2 +
原子轨道特点: 原子轨道 2s 与 2pz能级差较大,不 相互组合,仅有 2sa+2sb ,2pza+2pzb。
3 u
1 g
1 g
2Pz
2Py 2Px
2Px 2Py
2Pz
1 u
2s 1s
AO O
2 u
2
g
3
1 u
g
2s 1s
AO O
2
2
Cl [3.6] 按分子轨道理论说明Cl2的键比 2 的键强还是弱? 为什么? Cl [解]:Cl2的键比 2 的键弱。原因是:Cl2的基态价电子 2 2 4 * 2 * 4 Cl 组态为 3s 3s 3 p 3 p 3 p ,键级为1,而 2 比 Cl2少1个反键电子,键级为1.5。
HF: 运用LCAO-MO三条原则,可以确定在HF中主要是H的1s轨 道同F的2pz轨道实行了有效组合,即
3 ca1SH cb 2SH pz,F 成键轨道 4 ca1SH cb 2SH pz,F 反键轨道
4
1s
1 3
2
2 px
2 py
2 pz
2s
H
2(2σ )2(3σ )2(1π )4 (1 σ ) H F 分子轨道能级图
结构化学习题、详解、答案
第一章 量子力学基础题 解
1.1. 给出黑体辐射频率分布函数),(T R ν的单位。
解: 黑体辐射的频率分布函数),(T R ν表示黑体辐射的频率分布,ννd ),(T R 表示在温度T 单位时间内由单位黑体表面积上所发射的频率在νννd ~+间的辐射能量。
121s m J s )(---⋅⋅=νR
2m J )(-⋅=νR
s m w s m s
J
m J 2-22⋅⋅=⋅⋅=
⋅-- 式中w 是功率.
1.2. 分别计算红光λ=600 nm 和X 射线λ=100 pm 的1个光子的能量、动量和质量。 解:λ
νc
=
,νh E =,λ
h
p =
,2c
h m ν=
(1) 波长1λ=600 nm 的红光,
81
34
19119
310m s 6.62610
J s 3.31310J 60010m
E h ν----⨯⋅==⨯⋅⨯=⨯⨯ 1
279
3411s m kg 10104.1m
10600s J 10626.6----⋅⋅⨯=⨯⋅⨯==λh
p 1936112812
3.31310J 3.68110kg (310m s )
h m c ν---⨯===⨯⨯⋅ (2)X 射线2λ=100 pm
81
34
152212
310m s 6.62610
J s 1.98810J 10010m
E h ν----⨯⋅==⨯⋅⨯=⨯⨯ 1
2412
3422s m kg 10626.6m
10100s J 10626.6----⋅⋅⨯=⨯⋅⨯==λh
p 1532222812
1.98810J
2.20910kg (310m s )
h m c ν---⨯===⨯⨯⋅ 1.3. 计算波长λ=400nm 的光照射到金属铯上所产生的光电子的初速度。已知铯的临阈波长为600nm
结构化学基础习题答案
结构化学基础习题答案
结构化学基础习题答案
在学习结构化学的过程中,习题是不可或缺的一部分。通过解答习题,我们可以巩固所学的知识,提高解决问题的能力。下面我将为大家提供一些结构化学基础习题的答案,希望能对大家的学习有所帮助。
1. 以下化合物中,哪一个具有最高的沸点?
答案:沸点取决于分子间的相互作用力。在这些化合物中,氢键是最强的相互作用力,因此具有最高沸点的化合物应该是具有氢键的化合物。在给出的化合物中,甲醇(CH3OH)具有氢键,因此其沸点最高。
2. 以下哪个分子是非极性分子?
答案:分子的极性取决于键的极性和分子的几何形状。如果分子中的键都是非极性的,并且分子的几何形状对称,那么该分子就是非极性分子。在给出的分子中,二氧化碳(CO2)的键都是非极性的,并且分子的几何形状是线性的,因此二氧化碳是非极性分子。
3. 以下哪个分子是具有最高的极性?
答案:分子的极性取决于键的极性和分子的几何形状。在给出的分子中,氟化氢(HF)的键是最极性的,因为氟原子的电负性最高。所以,氟化氢是具有最高极性的分子。
4. 以下哪个化合物是具有最高的熔点?
答案:熔点取决于分子间的相互作用力。在这些化合物中,离子键是最强的相互作用力,因此具有最高熔点的化合物应该是具有离子键的化合物。在给出的化合物中,氯化钠(NaCl)具有离子键,因此其熔点最高。
5. 以下哪个分子是具有最高的沸点?
答案:沸点取决于分子间的相互作用力。在这些分子中,范德华力是最弱的相
互作用力,而氢键是最强的相互作用力。在给出的分子中,水(H2O)具有氢键,而其他分子都是通过范德华力相互作用的。因此,水具有最高的沸点。
结构化学考试题库(含具体答案)
结构化学考试题库
1
第一部分量子力学基础与原子结构
一、单项选择题(每小题1分)1.一维势箱解的量子化由来()①人为假定
②求解微分方程的结果
③由势能函数决定的
④由微分方程的边界条件决定的。答案:④
2.下列算符哪个是线性算符()①exp ②▽2
③sin
④答案:②
3.指出下列哪个是合格的波函数(粒子的运动空间为0+)()
①sinx
②e -x
③1/(x-1)
④f(x)=e x (0x 1);f(x)=1(x 1)答案:②
4.基态氢原子径向分布函数D(r)~r 图表示(
)①几率随r 的变化②几率密度随r 的变化
③单位厚度球壳内电子出现的几率随r 的变化④表示在给定方向角度上,波函数随r 的变化
答案:③
5.首先提出微观粒子的运动满足测不准原理的科学家是()①薛定谔②狄拉克③海森堡③波恩答案:③
6.立方势箱中22
810ma h
E <
时有多少种状态(
)
①11
②3
③7
④2答案:③
7.立方势箱在
22
812ma h E ≤
的能量范围内,能级数和状态数为()
①5,20
②6,6③5,11
④6,17
答案:③
8.下列函数哪个是2
2
dx d 的本征函数(
)①mx
e
②sin 2x ③x 2+y 2
④(a-x)e -x
答案:①
9.立方势箱中
22
87ma h E <
时有多少种状态()
①11
②3
③4
④2
答案:③
10.立方势箱中
2289ma h E <
时有多少种状态()
①11
②3
③4④2答案:③
11.已知x
e 2是算符x P ˆ
的本征函数,相应的本征值为(
)
①i
h
2②i h 4③4ih ④ i h
答案:④
12.已知2e 2x 是算符
结构化学期末复习-问答题
问答题 ( 附答案 )
1. 2 分
为什么处在第一激发态的He 原子会出现三重态发射光谱?
2. 5 分
下列休克尔分子轨道中哪个是归一化的?若不是归一化的,请给出归一化系数。(原子轨道ϕϕϕ321,,是已归一化的)
a. ()ϕϕ21121+=
ψ b. ()ϕϕϕ321224
1+-=ψ 3. 5 分
一质量为m 的粒子,在区间[a ,b ]运动,处于状态x ψ1=,试将ψ归一化。
4. 5 分
试写出在价键理论中描述 H 2 运动状态的、符合 Pauli 原理的波函数, 并区分其单态
和三重态。
5. 5 分
对一个运动速率v<
mv v E v h h
p mv 2
1=====νλ A B C D E
结果得出2
11=的结论。问错在何处? 说明理由。 6. 5 分
电子具有波动性,为什么电子显像管中电子却能正确地进行扫描? (假设显像管中电子的加速电压为1000?V)
7. 5 分
θθcos 3cos 53-是否是算符)d d sin cos d d (ˆ222
θθθθF +-= 的本征函数,若是,本征值是多少?
8. 5 分
对在边长为L 的三维立方箱中的11个电子,请画出其基态电子排布图,并指出多重态数目。
9. 5 分
对在二维方势箱中的9个电子,画出其基态电子排布图。
*. 5 分 (3231)
11. 2 分
假定ψ1和ψ2是对应于能量E 的简并态波函数,证明ψ=c 1ψ1+ c 2ψ2同样也是对应于
能量E 的波函数。
12. 2 分
He +中处于x p 2ψ的电子,其角动量在x ,y ,z 方向上的分量是否具有确定值?若有,其
结构化学试题及答案
结构化学试题及答案
结构化学试题及答案
化学是一门需要多加练习的学科,下面就是小编为您收集整理的结构化学试题及答案的相关文章,希望可以帮到您,如果你觉得不错的话可以分享给更多小伙伴哦!
结构化学试题
一、选择题(每小题只有一个最佳答案,共18小题,每题两分,共36分)
1.下列性质属于化学性质的是
A.沸点
B.硬度
C.稳定性
D.溶解性
2.下列变化过程中既有物理变化又有化学变化的是
A. 活性炭吸附冰箱中的异味
B.干冰汽化
C.点燃蜡烛
D.分离液态空气制取氧气
3.下列物质的俗名与化学式一致的是
A.水银Ag B碱石灰CaOH C.酒精CH4O D.烧碱NaOH
4.吸烟有害健康,其原因是吸烟时会产生多种有害物质,污染环境,害人害己。香烟燃烧产生的烟气中,最容易与人体血红蛋白结合的物质是
A.一氧化碳
B.尼古丁
C.二氧化硫
D.二氧化碳
5.下列物质由离子构成的是
A.铜
B.氯化钠
C.氧气
D.金刚石
6.下列混合物中不属于溶液的是
A.食盐水
B.泥水
C.碘酒
D.澄清石灰水
7.右边结构示意图表示的微粒是
A.原子
B.分子
C.阳离子
D.阴离子
8.人类只有一个地球,为了社会可持续发展,必须解决环境保护问题,化学在这方面可以发挥重要的作用。下列处理不符合这一思想的是
A.增加污水处理工厂
B.向燃煤中加生石灰固硫
C.大量使用含磷酸钠(Na3PO4)的洗衣粉
D.垃圾的分类回收和处理
9.下列实验操作中能达到实验目的的是
A.检验氢气纯度时,没有听到任何响声,表明氢气已纯净
B.用适量的水可以区分硝酸铵固体和氢氧化钠固体
C.用100ml的量筒量取8.55ml的水
结构化学 试题及答案
结构化学试题及答案
A.等于真实体系基态能量
B.大于真实体系基态能量
《结构化学》答案 C.不小于真实体系基态能量 D.小于真实体系基态能量
一、填空(共30分,每空2分 ) 4、求解氢原子薛定谔方程,我们常采用下列哪些近似( B )。
1)核固定 2)以电子质量代替折合质量 3)变数分离 4)球极坐标 ,6,1、氢原子
的态函数为,轨道能量为 - 1.51 eV ,轨道角动量为,3,2,1)2)3)4) A.1)3)
B.1)2)
C.1)4)
D.1学号,轨道角动量在磁场方向的分量为。 5、下列分子中磁矩
最大的是( D )。 : +2、(312)晶面在a、b、c轴上的截距分别为 1/3 , 1 ,
1/2 。 B.C C.C D.B A.Li22223、NaCl晶体中负离子的堆积型式为 A1(或面心立方) ,正离子填入八面体的6、由一维势箱的薛定谔方程求解结果所得量子数
n,下面论述正确的是( C ) 装
A. 可取任一整数
B.与势箱宽度一起决定节点数空隙中,CaF晶体中负离子的
堆积型式为简单立方,正离子填入立方体的2
2姓空隙中。 C. 能量与n成正比 D.对应于可能的简并态名3: D4、多电子
原子的一个光谱支项为,在此光谱支项所表征的状态中,原了的总轨道2,,,,,7、
氢原子处于下列各状态:1) 2) 3) 4) 5) ,问哪22px3p3dxz3223dzz订6,角动量等于,原子的总自旋角动量等于 2, ,原子的总角动量等于
,,2M些状态既是算符的本征函数又是算符的本征函数( C )。 Mz
6,,在磁场中,此光谱支项分裂出5个塞曼能级。系A.1)3) B.2)4) C.3)4)5) D.1)2)5) 别: 11线 8、下列光谱项不属于pd组态的是( C )
结构化学复习题与答案
结构化学复习题与答案
结构化学是一门研究物质微观结构及其与宏观性质关系的学科。以下是结构化学的复习题与答案,供同学们参考。
一、选择题
1. 原子的电子排布遵循哪个原理?
A. 能量最低原理
B. 洪特规则
C. 泡利不相容原理
D. 所有以上
答案:D
2. 以下哪种元素的原子半径最大?
A. 氢(H)
B. 氧(O)
C. 钠(Na)
D. 氯(Cl)
答案:C
3. 什么是化学键?
A. 原子间的吸引力
B. 原子间的排斥力
C. 原子间的电磁相互作用
D. 原子间的物理连接
答案:C
4. 离子键和共价键的主要区别是什么?
A. 离子键是金属与非金属之间的键
B. 共价键是金属与金属之间的键
C. 离子键是正负离子之间的静电吸引
D. 共价键是原子之间通过电子共享形成的
答案:C
5. 哪个分子具有平面结构?
A. H2O
B. NH3
C. C2H4
D. C2H6
答案:C
二、填空题
1. 根据泡利不相容原理,一个原子轨道内最多可以容纳______个电子,且它们的自旋方向必须是______。
答案:2;相反
2. 原子的电子云密度分布图可以表示电子在原子核周围出现的概率,
通常用______来表示。
答案:spdf图
3. 根据分子轨道理论,分子的键级可以通过公式______来计算。
答案:键级 = (成键电子数 - 反键电子数) / 2
4. 氢键是一种特殊的______,它存在于氢原子与电负性较大的原子之间。
答案:分子间作用力
5. 晶体结构的周期性可以通过______来描述。
答案:晶格常数和晶格类型
三、简答题
1. 简述什么是分子的极性,并举例说明。
结构化学练习题带答案
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)f2-g2; (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。
结构化学习题(含答案)
别是( )
A.5,11 B.6,17 C.6,6 D.5,14 E.6,14
三. 证明与计算题
1. 用透射电子显微镜摄取某化合物的选区电子衍射图,加速电压为 200kV,计算电子
加速后运动时的波长。
2. 欲使中子的德布罗意波长达到 154pm,则它们的动能和动量各应是多少
3. “根据测不准原理,任一微观粒子的动量都不能精确测定,因而只能求其平均值”。
这种说法对否?为什么?
4. 计算下列粒子的德布罗意波长,并说明这些粒子是否能被观察到波动性。 (1). 弹丸的质量为 10g,直径为 1cm,运动速率为 106m·s-1; (2). 电子质量为 9.1010-28g,直径为 2.8010-13cm,运动速率为 106m·s-1; (3). 氢原子质量为 1.610-24g,直径约为 710-9cm,运动速率为 103m·s-1,若 加速到 106m·s-1,结果如何?
场方向的分量为______;它有____个径向节面,____个角度节面。
7.
氦原子的某一轨道波函数为 n,l,m r, ,
4
1 2a03
r a0
e Zr / 2a0
cos
,则轨道
能级 E=________,轨道角动量的绝对值M=________,轨道角动量 M 与 z 轴的夹 角为_____,该轨道的节面是______平面。 8. Na(Z=11)的第一电离能为 5.14eV,则屏蔽常数3s 为______。 9. Li 原子的哈密顿算符为________________________________________________。 10. 电 子 体 系 的 完 全 波 函 数 可 用 Slater 行 列 式 来 表 示 , Slater 行 列 式 的 元 素 是 ___________。采用行列式形式,自然会满足下述条件:当交换任何一对电子的包 含自旋的坐标时, 完全波函数应该是___________。 11. 写出 B 原子激发态(1s22s12p2)的一个可能的 Slater 行列式。 12. 原子或分子体系中电子填充三原则为__________________、_________________和 _______________。 13. 写出 p1d1 组态的所有的光谱项为__________________________________,基态光 谱项为____。 14. 4D 光谱项可分裂成____个光谱支项,在磁场中又分裂为____个能级。 15. 某多电子原子的一个光谱支项为 3G3。在此光谱支项所表征的的状态中,原子的轨 道角动量为______,原子的自旋角动量为______,原子的总角动量为______原子单 位,在外磁场作用下,该光谱支项将分裂为______个微观状态。 二. 选择题 1. 下列波函数中量子数 n、l、m 具有确定值的是( )
结构化学课后习题答案
结构化学课后习题答案
结构化化学课后习题答案
一、化学键与分子结构
1. 选择题
a) 正确答案:D
解析:选择题中,选项D提到了共价键的形成是通过电子的共享,符合共价键的定义。
b) 正确答案:B
解析:选择题中,选项B提到了离子键的形成是通过电子的转移,符合离子键的定义。
c) 正确答案:C
解析:选择题中,选项C提到了金属键的形成是通过金属原子之间的电子云重叠,符合金属键的定义。
d) 正确答案:A
解析:选择题中,选项A提到了氢键的形成是通过氢原子与高电负性原子之间的吸引力,符合氢键的定义。
2. 填空题
a) 正确答案:共价键
解析:填空题中,根据问题描述,两个非金属原子之间的键称为共价键。
b) 正确答案:离子键
解析:填空题中,根据问题描述,一个金属原子将电子转移到一个非金属原子上形成的键称为离子键。
c) 正确答案:金属键
解析:填空题中,根据问题描述,金属原子之间的电子云重叠形成的键称为金
属键。
d) 正确答案:氢键
解析:填空题中,根据问题描述,氢原子与高电负性原子之间的吸引力形成的
键称为氢键。
二、有机化学
1. 选择题
a) 正确答案:C
解析:选择题中,选项C提到了烷烃是由碳和氢组成的,符合烷烃的定义。
b) 正确答案:D
解析:选择题中,选项D提到了烯烃是由含有一个或多个双键的碳原子组成的,符合烯烃的定义。
c) 正确答案:B
解析:选择题中,选项B提到了炔烃是由含有一个或多个三键的碳原子组成的,符合炔烃的定义。
d) 正确答案:A
解析:选择题中,选项A提到了芳香烃是由芳香环结构组成的,符合芳香烃的
定义。
2. 填空题
结构化学章节习题(含答案!)
第一章 量子力学基础
一、单选题: 1、
32/sin
x l l
π为一维势箱的状态其能量是:( a ) 2222
9164:
; :; :; :8888h h h h
A B C D ml ml ml ml 2、Ψ321的节面有( b )个,其中( b )个球面。 A 、3 B 、2 C 、1 D 、0
3、立方箱中2
2
46m l
h E ≤的能量范围内,能级数和状态数为( b ). A.5,20 B.6,6 C.5,11 D.6,17
4、下列函数是算符d /dx
的本征函数的是:( a );本征值为:( h )。 A 、e 2x B 、cosX C 、loge x D 、sinx 3 E 、3 F 、-1 G 、1 H 、2 5、下列算符为线性算符的是:( c )
A 、sine x
B 、
C 、d 2/dx 2
D 、cos2x
6、已知一维谐振子的势能表达式为V = kx 2/2,则该体系的定态薛定谔方程应当为( c )。
A [-m 22 2∇+21kx 2]Ψ= E Ψ
B [m 22 2∇- 21kx 2
]Ψ= E Ψ C [-m 22 2
2dx d +21kx 2]Ψ= E Ψ D [-m 22 -21kx 2
]Ψ= E Ψ 7、下列函数中,22dx d ,dx
d
的共同本征函数是( bc )。
A cos kx
B e –kx
C e –ikx
D e –kx2 8、粒子处于定态意味着:( c )
A 、粒子处于概率最大的状态
B 、粒子处于势能为0的状态
C 、粒子的力学量平均值及概率密度分布都与时间无关系的状态.
结构化学基础习题答案_周公度_第4版
结构化学基础习题答案_周公度_第4版
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kJmol为单位的能量。
-1
2.998 108m s 1
4.469 1014s 1
670.8m解:11 1.491 104cm 1
7
670.8 10cm
3414 1
E h NA 6.626 10J s 4.469 10s
c
【1.2】实验测定金属钠的光电效应数据如下:
312.5 波长λ/nm
6.6023 1023mol-1 178.4kJ mol-1
365.0
404.7
546.1
3.41 2.56 1.95 0.75 光电子最大动能Ek/10-19J
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(ν0)。
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Ek列于下表:
312.5 365.0 404.7 546.1 λ/nm
/1014s-1
-
9.59 8.21 2.56
7.41 1.95
5.49 0.75
3.41 Ek/1019J
由表中数据作图,示于图1.2中
Ek /10J
-19
14-1
10g
图1.2 金属的Ek
图
由式推知
hv hv0 Ek
Ek Ek
v v0 v
即Planck常数等于Ek v图的斜率。选取两合适点,将Ek和v值带入上式,即可求出h。
2.70 1.05 10 19J 34
h 6.60 10J s14 1
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1
第一部分量子力学基础与原子结构
一、单项选择题(每小题1分)1.一维势箱解的量子化由来()①人为假定
②求解微分方程的结果
③由势能函数决定的
④由微分方程的边界条件决定的。答案:④
2.下列算符哪个是线性算符()①exp ②▽2
③sin
④答案:②
3.指出下列哪个是合格的波函数(粒子的运动空间为0+)()
①sinx
②e -x
③1/(x-1)
④f(x)=e x (0x 1);f(x)=1(x 1)答案:②
4.基态氢原子径向分布函数D(r)~r 图表示(
)①几率随r 的变化②几率密度随r 的变化
③单位厚度球壳内电子出现的几率随r 的变化④表示在给定方向角度上,波函数随r 的变化
答案:③
5.首先提出微观粒子的运动满足测不准原理的科学家是()①薛定谔②狄拉克③海森堡③波恩答案:③
6.立方势箱中22
810ma h
E <
时有多少种状态(
)
①11
②3
③7
④2答案:③
7.立方势箱在
22
812ma h E ≤
的能量范围内,能级数和状态数为()
①5,20
②6,6③5,11
④6,17
答案:③
8.下列函数哪个是2
2
dx d 的本征函数(
)①mx
e
②sin 2x ③x 2+y 2
④(a-x)e -x
答案:①
9.立方势箱中
22
87ma h E <
时有多少种状态()
①11
②3
③4
④2
答案:③
10.立方势箱中
2289ma h E <
时有多少种状态()
①11
②3
③4④2答案:③
11.已知x
e 2是算符x P ˆ
的本征函数,相应的本征值为(
)
①i
h
2②i h 4③4ih ④ i h
答案:④
12.已知2e 2x 是算符
结构化学习题答案
2 2 2
满足线性算符的要求,是线性算符。
i
d , 1 exp[ix], 1* exp[ ix] dx
* 1
1d
d ) exp[ix]dx dx
( ) d
1 1
*
exp ix(i
பைடு நூலகம்
1 2
计算结果与按分子构型参数估算所得 结果吻合
1.17 设粒子处在0-a范围内的一维无限深势阱中运动,其状态可用波函数
4 x 2 x ( x) sin cos a a a
表示,试估算 (1)该粒子能量的可能测量值及相应的概率; (2)能量平均值 解(1)利用三角函数的性质,直接将ψ(x)展开
解:根据de Broglie关系式:
h 6.626 10 34 J s 22 ( a ) 10 6.626 10 m 1 mv 10 k g 0.01m s
(b)
h p
h 2mT 6.626 10 34 J s
2 1.675 10 27 k g 0.1eV 1.602 10 19 J (eV ) 1
2 3x sin a a
只有2种可能的能量值:E1=h2/(8ma2),概率P1=c12=1/2
(完整版)结构化学基础习题答案_周公度_第4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
8
1
2
34
1419312 2.998102 6.62610 5.46410300109.10910h v v m m s J s s m kg υ------⎡⎤
=⎢
⎥⎣⎦
⎡⎤⎛⎫⨯⨯⨯-⨯⎢⎥ ⎪⨯⎝⎭⎢
⎥=⎢⎥⨯⎢⎥⎣⎦
g g
1
341412
31512 6.62610 4.529109.109108.1210J s s kg m s ----⎡⎤
⨯⨯⨯⨯=⎢⎥⨯⎣⎦=⨯g g
【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----⨯⋅=
==⨯⨯⋅
34 (2) 9.40310m
h p λ-==
⨯
3411(3) 7.0810m
h p λ--==⨯
【1.7】子弹(质量0.01kg ,速度1000m ·s -1),尘埃(质量10-9
kg ,速度10m ·s -1
)、作布郎运动的花粉(质量10-13
kg ,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?
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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----⨯⋅===⨯⨯⋅
34-11 (2) 9.40310m
h p λ-=
==
=⨯
3411(3) 7.0810m
h p λ--===
=⨯
【1.5】用透射电子显微镜摄取某化合物的选区电子衍射图,加速电压为200kV ,计算电子加速后运动时的波长。
解:根据de Broglie 关系式:
3419121022.74210h h p m J s
C m
λυ---=
===
⨯⨯⨯=⨯
【1.6】对一个运动速度c υ
(光速)的自由粒子,有人进行了如下推导:
1
v v
v v 2h h E m p m νλ=====①
②
③④⑤
结果得出
1
2m m υυ=
的结论。上述推导错在何处?请说明理由。
解:微观粒子具有波性和粒性,两者的对立统一和相互制约可由下列关系式表达:
/E hv p h λ==
式中,等号左边的物理量体现了粒性,等号右边的物理量体现了波性,而联系波性和粒性的纽带是Planck 常数。根据上述两式及早为人们所熟知的力学公式:
p m υ=
知 ①,②,④和⑤四步都是正确的。 微粒波的波长λ服从下式:
/u v λ=
式中,u 是微粒的传播速度,它不等于微粒的运动速度υ ,但③中用了/u v λ=,显然是错的。
在④中,E hv =无疑是正确的,这里的E 是微粒的总能量。若计及E 中的势能,则⑤