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
【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 πϕ=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：222n222h d n πx h d n πx ˆH ψ(x )-)-)8πm d x l 8πm d x l ==(sin )n n n x l l l πππ=⨯-22222222()88n h n n x n h x m l l ml ππψπ=-⨯= 即：2228n h E ml =（2）由于ˆˆx ()(),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 ˆx x l *ln 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⎰⎰⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛=ππ2000122sin sin d 222l l l x l n x l n x x x l n l n l ππππ⎡⎤⎛⎫=-+⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦⎰ 2l =（3）由于()()ˆˆp,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*ˆd x n x n p x px x ψψ=⎰0d 2n x ih d n x x l dx l πππ⎛=- ⎝⎰20sin cos d 0l 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。
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【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：2012hv hv mv =+()1201812341419312 2.998102 6.62610 5.46410300109.10910h v v m m s J s s m kg υ------⎡⎤=⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎛⎫⨯⨯⨯-⨯⎢⎥ ⎪⨯⎝⎭⎢⎥=⎢⎥⨯⎢⎥⎣⎦134141231512 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 s6.62610m 10kg 0.01m s h mv λ----⨯⋅===⨯⨯⋅34-11 (2) 9.40310mh p λ-==⨯ 34(3) 7.0810mh 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 sx mm v kg m s ---⨯⋅∆===⨯⋅∆⨯⨯⋅尘埃：3425916.62610 6.6310101010%h J sx m m v kg m s ----⨯⋅∆===⨯⋅∆⨯⨯⋅花粉：34201316.62610 6.631010110%h J sx mm 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610m -）观察不到电子衍射（用100000V 电压加速电子）。
《结构化学》第三章习题答案
《结构化学》第三章习题答案3001 ( A, C )3002 H ab =∫ψa [-21∇2- a r 1 - br 1 +R 1 ] ψb d τ =E H S ab + R 1 S ab - ∫a r 1ψa ψb d τ= E H S ab + K因 E H = -13.6e V , S ab 为正值,故第一项为负值; 在分子的核间距条件下, K 为负值。
所以 H ab 为负值。
3003 ∫ψg ψu d τ=(4 - 4S 2)-1/2∫(ψa s 1+ψb s 1)((ψa s 1-ψb s 1)d τ = (4 - 4S 2)-1/2∫[ψa s 12 -ψb s 12 ] d τ= (4 - 4S 2)-1/2 [ 1 - 1 ] = 0故相互正交。
3004 ( C )3006 描述分子中单个电子空间运动状态的波函数叫分子轨道。
两个近似 (1) 波恩 - 奥本海默近似 ( 核质量 >> 电子质量 )(2) 单电子近似 (定态)3007 单个电子3008 (B)3009 (1) 能级高低相近(2) 对称性匹配(3) 轨道最大重叠3010 不正确3011 (B)3012 ψ= (0.8)1/2φA + (0.2)1/2φB3013 能量相近, 对称性匹配, 最大重叠> , < 或 < , >3014 正确3015 不正确3016 σ π π δ30173018 z3019 (C)3020 π3021 σ轨道: s -s , s -p z , s -d z , p z –p z , p z -2z d , 2z d -2z d ,π轨道p x –p x ,p x –d xz ,p y –p y ,p y –d yz ,d yz –d yz ,d xz –d xzδ轨道:d xy -d xy , d 22y x -- d 22y x -3022 σ δ π 不能 不能3023 (B)3024 原子轨道对 分子轨道p z -d xy ×p x -d xz πd 22y x -- d 22y x - δ2z d -2z d σp x –p x π3025 1σ22σ21π43σ2 , 3 , 反磁3026 d xy , δ3027 p y , d xy3028 C 2 ( 1σg )2( 1σu )2( 1πu )2+2 s -p 混杂显著.因1σu 为弱反键,而1σg 和1πu 均为强成键,故键级在2-3之间.3029 N 2: (1σg )2(1σu )2(1πu )4(2σg )2O 2: σ2s 2σ2s σ2pz 2π2px 2π2py 2π2px *π2py *1或 ( 1σg )2(1σu )22σg 2(1πu )4(1πg )23030 ( 1σg )2( 1σu )2( 1πu )4( 2σg )2的三重键为 1 个σ键 (1σg )2,2个π键 (1πu )4,键级为 3( 1σu )2和(2σg )2分别具有弱反键和弱成键性质, 实际上成为参加成键作用很小的两对孤对电子,可记为 :N ≡N: 。
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【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：2012hv hv mv =+()1201812341419312 2.998102 6.62610 5.46410300109.10910h v v m m s J s s m kg υ------⎡⎤=⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎛⎫⨯⨯⨯-⨯⎢⎥ ⎪⨯⎝⎭⎢⎥=⎢⎥⨯⎢⎥⎣⎦g g134141231512 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)34221016.62610J s6.62610m 10kg 0.01m s h mv λ----⨯⋅===⨯⨯⋅34 (2) 9.40310mh p λ-==⨯3411(3) 7.0810mh 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 sx mm v kg m s ---⨯⋅∆===⨯⋅∆⨯⨯⋅尘埃：3425916.62610 6.6310101010%h J sx mm v kg m s ----⨯⋅∆===⨯⋅∆⨯⨯⋅花粉：34201316.62610 6.631010110%h J sx m m v kg m s ----⨯⋅∆===⨯⋅∆⨯⨯⋅电子：3463116.626107.27109.10910100010%h J sx m m v kg m s ----⨯⋅∆===⨯⋅∆⨯⨯⨯⋅ 【1.9】用不确定度关系说明光学光栅（周期约610m -）观察不到电子衍射（用100000V 电压加速电子）。
结构化学基础习题答案周公度第版
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k J·mol-1为单位的能量。
解：811412.99810m s4.46910s670.8mcνλ--⨯⋅===⨯【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：212hv hv mv =+【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 s6.62610m10kg0.01m shmvλ----⨯⋅===⨯⨯⋅【1.6】对一个运动速度cυ（光速）的自由粒子，有人进行了如下推导：结果得出12m mυυ=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：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：知①，②，④和⑤四步都是正确的。
微粒波的波长λ服从下式：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 vλ=，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也不正确。
【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：343416.26106.63100.01100010%h J sx m m v kg m s---⨯⋅∆===⨯⋅∆⨯⨯⋅尘埃：3425916.626106.6310101010%h J sx m m v kg m s----⨯⋅∆===⨯⋅∆⨯⨯⋅花粉：34201316.62610 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 ----⨯⋅∆===⨯⋅∆⨯⨯⨯⋅【1.8】电视机显象管中运动的电子，假定加速电压为1000V ，电子运动速度的不确定度υ∆为υ的10%，判断电子的波性对荧光屏上成像有无影响？解：在给定加速电压下，由不确定度关系所决定的电子坐标的不确定度为：34102/10%3.8810h x m m eV m mυ--==⨯==⨯这坐标不确定度对于电视机（即使目前世界上最小尺寸最小的袖珍电视机）荧光屏的大小来说，完全可以忽略。
结构化学问答题
问答题( 附答案)103. 5 分第一过渡系列二价金属离子在八面体弱场作用下和在八面体强场作用下，离子半径变化规律有何不同，简述之。
104. 5 分正八面体络合物MA6中的三个配位体A 被三个B 取代，所生成的络合物MA3B3有多少种异构体？这些异构体各属什么点群？105. 5 分作图证明CO 是个强配位体。
106. 5 分试用分子轨道理论阐明X-，NH3和CN-的配体场强弱的次序。
107. 5 分分别推测下列两对络合物中，哪一个络合物的d-d跃迁能量较低：(1)Pt(NH3)42+ , Pd(NH3)42+(2)Co(CN)63-, Ir(CN)63-108. 5 分配位离子[FeF6]3-的分子轨道中最高占有轨道是哪一个？---------------------------- ( )(A)t2g(B)t2g*(C)t1u(D)e g*109. 5 分试写出[CoF6]3-分子轨道中的电子组态。
110. 5 分Fe3+与强场配体形成的配位离子呈八面体构型稳定还是呈四面体构型稳定？为什么？111. 5 分试判断下列配位离子为高自旋构型还是低自旋构型，并写出d电子的排布：(a)Fe(H2O)62+(b)Fe(CN)64-(c)Co(NH3)63+(d)Cr(H2O)62+(e)Mn(CN)64-112. 5 分已知[Ni(CN)4]2-是反磁性的，试用晶体场理论推测配位离子的几何构型。
113. 5 分已知FeF63-中d轨道分裂能为167.2？kJ，成对能为351.12？kJ，配位离子的磁矩为μ，试用分子轨道理论讨论配位离子的电子构型并验证磁矩值。
5.9B114. 5 分试解释为什么d7~ d10组态的过渡金属原子或离子难以形成稳定的八面体配合物。
115. 5 分为什么在过渡元素的配位离子中，八面体构型远较四面体构型多？116. 5 分什么是Jahn-Teller 效应？用它解释Cu(en)32+在水溶液中逐级稳定常数(K1，K2和K3)的特点。
结构化学习题答案
结构化学习题 答案第八章 金属晶体结构8001(C)8002非。
8003非。
六方晶系只有简单六方一种点阵型式,六方晶胞中所含的两个球,均属一个结构基元。
80041:2:18005(E)80060,0,0; 1/3,2/3,1/2 (或 0,0,0; 2/3,1/3,1/2)8007(1) 63,6 简单六方。
(2) 0,0,0; 1/3,2/3,1/2。
(3) (N A ·34πr 3)/0.7405 = 13.95 cm 3 (4) d 002= 2×1.633×160/2 pm = 522.6/2 pm = 261.3 pm8008面; 面8009(1) (1/3,2/3,1/4); (1/3,2/3,3/4);(2) (2/3,1/3,1/8); (2/3,1/3,7/8); (0,0,3/8); (0,0,5/8)8010分子占据面积πr 2; 平行四边形面积 2r ×2r ×sin60°rr r 22866.02⨯⨯π = 0.9078011布拉格角: 34.27°; 40.56°; 66.83°;指标: 111; 200; 220 。
8012(1) a = 352.4 pm(2) d =V N nM A /=2432310524.31002.6/70.584-⨯⨯⨯ g▪cm -3 = 8.906 g▪cm -3 (3) 略8013A 1型堆积为立方面心结构,第一对谱线的衍射指标为111a = 362.0 pmr = 128.0 pm立方面心,每个晶胞中有4个Cu 原子, d = 8.89 g ·cm -38014r = 143 pm; θ= 19.3°8015a = 400.4 pmr = 141.6 pmA 1堆积每个晶胞中有4个Al 原子, d = 2.793 g ·cm -38016(1) r = 138.4 pm(2) 最多能得到(100)的4级衍射8017体心点阵8018r =41(3×4292)1/2= 185.8 pm8019d (110)=330×sin45°pm = 233.3 pmsin θ=0.660, θ=41.3°8020d = 21.45 g ·cm -3r = 138.7 pm8021a = 405.0 pm8021r =41(2×405.02)1/2 pm = 143.2 pm8022a =b =2×146 pm = 292 pmc =292×1.633 pm = 477 pm8023对于体心立方,只能出现h +k +l =偶数之衍射线,即只出现(110),(200), (211),(220), (310),(222),(231),(004)等。
结构化学基础习题答案周公度第版
λ/nm
v /1014s－1
312.5 9.59
365.0 8.21
404.7 7.41
546.1 5.49
Ek/10－19J
3.41
2.56
1.95
0.75
由表中数据作图，示于图 1.2 中
4
Ek /10-19J
3
2
1
0 4 5 6 7 8 9 10 ν/1014g-1
图 1.2 金属的 Ek −ν 图
由式
hv = hv0 + Ek
推知
h = 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 。
例如：
h
=
(2.70 −1.05) ×10−19 J (8.50 − 600)×1014 s−1
=
6.60×1034 J is
( ) ( ) n 和 n' 皆为正整数，因而 n − n' 和 n + n' 皆为正整数，所以积分：
l
∫ψ n ( x)ψ n' ( x) dτ = 0
0
ψ
根据定义，
n
(
x
)
ψ
和
n'
(
x)
互相正交。
【1.15】已知在一维势箱中粒子的归一化波函数为
ϕn ( x) =
2 sin nπ x ll
n = 1, 2,3⋅⋅⋅
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：
△x
=
h △ px
h =
h/λ
= 1.226 ×10−9 i
大学期间各科目的课后习题答案与模拟卷及往年原题
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结构化学习题答案
= 8.117×105 m•s -1
p = mυ = 9.110×10−31 kg ×8.117×105 m ∙ s -1
= 7.394×10−25 kg ∙ m ∙ s -1 λ = h /p = 6.626×10−34 J ∙ s / 7.394×10−25 kg∙m∙s -1 =8.961×10−10 m
= 2.863×10−12 m
10
解：
(3) λ = h/p = h/√ 2mT 6.626×10−34 J ∙ s =
√ 2×9.110×10-31 kg×200 ×1000eV ×1.602×10−19 C
= 2.743×10−12 m
11
测不准（不确定）关系式：∆x • ∆p x ≥ h / 4 π h/2π h 子弹： h ∆x = 4 π • ∆p
解：Cr的价电子排布为：3d54s1
0
2
1 0 -1 -2
0
ms = 3, S = 3，mL = 0 , L = 0, J = 3，基普支项是：
7S 3
1 0 -1
16. 已知44Ru的基普支项为5F5，确定Ru的基组态 解： 44Ru的基组态价电子排布可能为： 4d65s2或4d75s1
= ae-x + e-x+ e-x- xe-x = ae-x + 2e-x- xe-x = (a+ 2- x)e-x 2 d (a-x)e-x 不是算符 的本征函数。 2 dx
17
解：(1)∆E = En+1-En
n2h 2 (n+1) 2h 2 = 2 8ml 2 8ml h2 = (2n+1) 8ml 2 (6.626×10−34 J ∙ s )2 = (2×1+1) 8×9.110×10-31 kg×(200×10-12) 2 = 4.518×10-18 J λ = hc / ∆ E = 6.626×10−34 J ∙ s × 2.998×108 m ∙ s -1 4.518×10-18 J =4.397 × 10-8 m
结构化学基础习题答案_周公度_第4版
【】金属钾的临阈频率为×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：【】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·s-1的尘埃；（b）动能为的中子；（c）动能为300eV的自由电子。
解：根据关系式：(1)【】子弹（质量，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：尘埃：花粉：电子：【】用不确定度关系说明光学光栅（周期约）观察不到电子衍射（用电压加速电子）。
解：解法一：根据不确定度关系，电子位置的不确定度为：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10－6m，则由不确定关系决定的动量不确定度为：在104V的加速电压下，电子的动量为：由Δp x和p x估算出现第一衍射极小值的偏离角为：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。
【】是算符的本征函数，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：因此，本征值为。
【】和对算符是否为本征函数？若是，求出本征值。
解：，所以，是算符的本征函数，本征值为。
而所以不是算符的本征函数。
【】证明在一维势箱中运动的粒子的各个波函数互相正交。
证：在长度为的一维势箱中运动的粒子的波函数为：=1，2，3，……令n和n’表示不同的量子数，积分：和皆为正整数，因而和皆为正整数，所以积分：根据定义，和互相正交。
结构化学习题答案
结构化学习题 答案第二章 原子结构2001ψψE r εe m h =⎥⎦⎤⎢⎣⎡π-∇π-20222438 式中：z y x ∂∂+∂∂+∂∂=∇2222222r = ( x 2+ y 2+ z 2)1/22002(a) -13.6 eV; (b) 0; (c) 0; (d) 2,0,0; (e) 02003(1) r = a 0/ 3 , (2) <r > = a 0/2 ,(3) ()27 ,0302a r ψπ=→2004()j i E r εe r εe m h ψψi i j ij i i i ≠=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡π+π-∇π-∑∑∑∑====2 41414102024122421448 2005(a) 0 (b) 0 (c) 2.618 a 0 2006不对。
2007不对。
20082 2009(a) n , l (b) l , m (c) m2010(D) 2011(C) 根据Φ函数的单值性可确定│m │的取值为 0, 1, 2,...,但不能确定其最大取值 l , │m │的最大值是由Θ方程求解确定的。
2012不对。
2013不对。
14否。
2015否。
2016n =3, l =1, m =0 。
2017τM Mψψd ˆ*3sp2sp 23⎰=根据正交归一化条件()π⎪⎭⎫ ⎝⎛=π=223223122h M h M2018(1) (-1/4)×13.6 = -3.4 eV (2) ()π2=π⨯=hh M 22 (3) 90° 2019将波函数与 H 原子一般波函数比较可得 : n = 3 , l = 2 ,E = (-1/9)×13.6 eV = - 1.51 eV π=26h M该波函数为实函数, z xy M d ψψi23232320--=无确定值 , 求平均值如下 :()()022212221=π-⨯+π⨯=h h M z 2024证 : 因为 s 态波函数仅为半径 r 的函数 ,VT Z V E T -Z τV V rz r r r r V T H 22ψψ 212d 21ˆˆˆs1s122-==-===-⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂-=+=⎰则2025考虑到波函数的正交性和归一化可得()()()222222233321R c R c R c E -+-+-=R 为里德堡常数 (13.6 eV)()()π-+⨯+π=π+π+=π+π+π=2022622 222622232221222321232221h c c h c M h c h c c h c h c h c M z2026在 x 轴和 y 轴均无确定值 ，其平均值均为 0 2027π±π,±22,0h h2028l : 0, 1, 2, 3m : 0,±1, ±2, ±3 m s : ±1/2 总的可能状态数：2 ( 1 + 3 + 5 + 7 ) = 32 种 2029玻尔模型: π=2nh M , 能量是由此推算而得 , 量子力学: M = 0 , 能量由解薛定谔方程得到 。
结构化学基础习题答案-周公度-第4版
10次级键及超分子结构化学【10.1】在硫酸盐和硼酸盐中, 和 的构型分别为正四面体和平面正三角形, 键和 键的键长平均值分别为 和, 试计算 和 键的键价以及 原子和 原子的键价和。
解: 将查得的 值和B 值数据代入计算价键的公式。
:S 原子的键价和为4 1.48 5.92⨯=。
此值和S 原子的氧化态6相近。
:B 原子的键价和为3 1.01 3.03⨯=。
此值和B 原子的原子价3相近。
【10.2】 （弯曲形）、 （三角锥形）和 （四面体形）离子中, 键的平均键长值分别为 , 和 , 试分别计算其键价及键价和。
解: :2ClO -中Cl 原子键价和为2 1.46 2.92⨯=和氧化态为3相近。
:3ClO -中Cl 原子的键价和为3 1.67 5.01⨯=和氧化态为5相近。
:4ClO -中Cl 原子的键价和为4 1.757.0⨯=和氧化态为7相近。
【10.3】试计算下列化合物已标明键长值的 键键价。
说明稀有气体 原子在不同条件下和其他原子形成化学键的情况。
按（7.1.3）式计算 键时 值为 , , , 值为 。
（a ）XeF2（直线形）:Xe-F200pm （b ） :Xe Xe F F F 210pm 190pm 151o +（c ） :F5XeFF XeF 6255pm-（d ） :C CCCC CFHHHXeFBF 3279pm（e ） :平面五角形的5XeF-离子中Xe F -202pm解：（a ） :（b ） :XeF ：200214exp 0.6837pm pm S pm ⎡⎤-==⎢⎥⎣⎦（c ） :（d ） : （e ） :Xe 和F 的范德华半径和为216pm ＋147pm=363pm 。
上述化学键中成键两原子间的键距均短于范德华半径和。
Xe 原子既可以和F, O, C 等原子成共价键, 也可形成次级键。
【10.4】 具有 型的晶体结构, 试根据表7.1.1的数据估算 键的键长及 的半径[按 的离子半径为 , 和 的离子半径和即为 的键长计算]。
结构化学第四版答案
结构化学第四版答案【篇一：结构化学基础习题答案_周公度_第4版- 副本】xt>【5.1】利用价电子互斥理论，说明xef4,xeo4,xeo3,xef2,xeof4等分子的形状。
解：2-+-ash,clf,so,so,ch,ch333333的分子和离子的几何形【5.2】利用价电子互斥理论，说明状，说明哪些分子有偶极矩？解：表中3分子中cl原子周围的5对价电子按三方双锥分布，可能的形状有下面三种：（a）和（b）相比，（b）有lp-lp（孤对-孤对）排斥作用代替（a）的lp-bp（孤对-键对）相互作用，故（a）比（b）稳定。
（a）和（c）比较，（c）有两个lp-bp相互作用代替了（a）的2个bp-bp相互作用，故（a）最稳定。
【5.3】画出下列分子中孤对电子和键对电子在空间的排布图：nobrfnfsbficlhoiclif3，3；4，xeo2f2；（a）2，2 （b）3，（c）4，4，（d）if3，xef5。
解：这是vsepr方法的具体应用，现将分子中孤对电子和键对电子在空间的排布图示于图5.3。
h(a)nclf(b)(c)(d)图5.3csnono223【5.4】写出下列分子或离子中，中心原子所采用的杂化轨道：，，，bf3，cbr4，pf4?，sef6，sif5?，alf63?，if6?，mno4，mocl5，?ch3?2snf2。
解：【5.5】由dx2?y22，s，px，py轨道组成dsp等性杂化轨道?1，?2,?3,?4，这些轨道极大值方向按平面四方形分别和x,y轴平行。
根据原子轨道正交、归一性推出各个杂化轨道的d,s,px,py的组合系数，验证它们是正交，归一的。
2dsp解：因为4个杂化轨道是等性的，所以每一条杂化轨道的s，p和d成分依次为1/4,1/2和1/4。
这些成分值即s，p和d轨道在组成杂化轨道时的组合系数的平方。
据此，可求出各2dsp轨道的组合系数并写出杂化轨道的一般形式：dsps22dsp根据题意，4个杂化轨道的极大值方向按平面四方形分别和x，y轴平行。
结构化学基础习题答案_周公度_第4版 - 副本
05 多原子分子中的化学键【5.1】利用价电子互斥理论，说明44324XeF,XeO,XeO,XeF,XeOF等分子的形状。
解：【5.2】利用价电子互斥理论，说明2-+-333333AsH,ClF,SO,SO,CH,CH的分子和离子的几何形状，说明哪些分子有偶极矩？表中3分子中Cl原子周围的5对价电子按三方双锥分布，可能的形状有下面三种：（A）和（B）相比，（B）有lp-lp（孤对-孤对）排斥作用代替（A）的lp-bp（孤对-键对）相互作用，故（A）比（B）稳定。
（A）和（C）比较，（C）有两个lp-bp相互作用代替了（A）的2个bp-bp相互作用，故（A）最稳定。
【5.3】画出下列分子中孤对电子和键对电子在空间的排布图：（a ）2ICl -，2N O （b ）3H O +，3BrF ，3NF ； （c ）4ICl -，4IF +，4SbF -，22XeO F ；（d ）3IF ，5XeF +。
解：这是VSEPR 方法的具体应用，现将分子中孤对电子和键对电子在空间的排布图示于图5.3。
(a)N (b)HCl F(c)(d)图5.3【5.4】写出下列分子或离子中，中心原子所采用的杂化轨道：2CS ，2NO +，3NO -，3BF ，4CBr ，4PF +，6SeF ，5SiF -，36AlF -，6IF +，4MnO -，5MoCl ，()322CH SnF 。
解：【5.5】由22x y d -，s ，x p ，yp轨道组成2dsp 等性杂化轨道1φ，234,,φφφ，这些轨道极大值方向按平面四方形分别和,x y 轴平行。
根据原子轨道正交、归一性推出各个杂化轨道的,,,x yd s p p 的组合系数，验证它们是正交，归一的。
解：因为4个2dsp 杂化轨道是等性的，所以每一条杂化轨道的s ，p 和d 成分依次为1/4,1/2和1/4。
这些成分值即s ，p 和d 轨道在组成杂化轨道时的组合系数的平方。
结构化学基础习题答案周公度第版
① ② h ③ hν ④ E ⑤ 1 mv = p = = = = mv
λ v v2
1
mυ = mυ
结果得出
2 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
∫ ∫ l
l
ψ n ( x)ψ n' ( x) dτ =
0
0
2 sin nπ xi 2 sin n'π xdx l ll l
∫ = 2 l sin nπ xisin n'π x dx
l0
l
l
⎡ (n − n' )π
( ) n + n' π
l
⎤
=
2
⎢ sin ⎢
l
x sin −
l
x⎥ ⎥
l ⎢ (n − n' )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：
l
∫ψ n ( x)ψ n' ( x) dτ = 0
0
ψ
根据定义，
n
(
x
)
ψ
和
n'
(
x)
互相正交。
【1.15】已知在一维势箱中粒子的归一化波函数为
ϕn ( x) =
2 sin nπ x ll
n = 1, 2,3⋅⋅⋅
图中直线与横坐标的交点所代表的 v 即金属的临界频率 v0 ，由图可知， v0 = 4.36 ×1014 s−1 。
结构化学基础习题答案-周公度-第4版
10次级键及超分子结构化学【10.1】在硫酸盐和硼酸盐中，24SO -和23BO -的构型分别为正四面体和平面正三角形，S O -键和B O -键的键长平均值分别为和，试计算S O -和B O -键的键价以及S 原子和B 原子的键价和。
解：将查得的0R 值和B 值数据代入计算价键的公式。
24SO -： 162.4148exp 1.4837pm pm S pm ⎡⎤-==⎢⎥⎣⎦S 原子的键价和为4 1.48 5.92⨯=。
此值和S 原子的氧化态6相近。
33BO -：137.1136.6exp 1.0137pm pm S pm ⎡⎤-==⎢⎥⎣⎦B 原子的键价和为3 1.01 3.03⨯=。
此值和B 原子的原子价3相近。
【10.2】2ClO -（弯曲形）、3ClO -（三角锥形）和4ClO -（四面体形）离子中，Cl O -键的平均键长值分别为157pm ，148pm 和142.5pm ，试分别计算其键价及键价和。
解：2ClO -： 171157exp 1.4637pm pm S pm ⎡⎤-==⎢⎥⎣⎦2ClO -中Cl 原子键价和为2 1.46 2.92⨯=和氧化态为3相近。
3ClO -： 167148exp 1.6737pm pm S pm ⎡⎤-==⎢⎥⎣⎦3ClO -中Cl 原子的键价和为3 1.67 5.01⨯=和氧化态为5相近。
4ClO -： 163.2142.5exp 1.7537pm pm S pm ⎡⎤-==⎢⎥⎣⎦4ClO -中Cl 原子的键价和为4 1.757.0⨯=和氧化态为7相近。
【10.3】试计算下列化合物已标明键长值的Xe F -键键价。
说明稀有气体Xe 原子在不同条件下和其他原子形成化学键的情况。
[按（7.1.3）式计算Xe F -键时0R 值为()2200Xe pm ，()4193Xe pm ，()6189Xe pm ，B 值为37pm ]。
（a ）XeF 2（直线形）： Xe-F200pm（b ）[][]236Xe F SbF +-：XeXe F FF210pm190pm151o+（c ）[][]2213NO Xe F +-：F 5XeFF XeF 6255pm-（d ）()[]26342,6F C H Xe BF +--⎡⎤⎣⎦：C CC CC C FHHHXe FBF 3279pm（e ）[][]45Me N XeF +-： 平面五角形的5XeF -离子中Xe F -202pm解： （a ）Xe F ：200200exp 1.0037pm pm S pm ⎡⎤-==⎢⎥⎣⎦ （b ）XeF ：200190exp 1.3137pm pm S pm ⎡⎤-==⎢⎥⎣⎦ XeF ：200214exp 0.6837pm pm S pm ⎡⎤-==⎢⎥⎣⎦ （c ）Xe F ：189255exp 0.1737pm pm S pm ⎡⎤-==⎢⎥⎣⎦ （d ）XeF ：200279exp 0.1237pm pm S pm ⎡⎤-==⎢⎥⎣⎦（e ）Xe F -：193202exp 0.7837pm pm S pm ⎡⎤-==⎢⎥⎣⎦Xe 和F 的范德华半径和为216pm ＋147pm=363pm 。
《结构化学》第五章习题答案
《结构化学》第五章习题答案5001 (a) 小;(b) F的电负性比N高, NF3和NH3相比, NF3中电子离N远, 互斥作用小。
5002 (1) 两四面体共边连接;(2) 三个N原子呈直线型;(3) 四个配体近似四面体排列;(4) 四方锥形;(5) 平面四方形。
5003 NH35004 (a) 四面体形;(b) sp3;(c) 平面四方形;(d) sp3d2。
5005HgCl2: sp, 直线形; Co(CO)4-: sp3, 正四面体;ψ1=3/1φs+3/2φxpψ2=3/1φs-6/1φxp+2/1φypψ3=3/1φs-6/1φxp- 2/1φyp5005HgCl2: sp, 直线形; Co(CO)4-: sp3, 正四面体;ψ1=3/1φs+3/2φxpψ2=3/1φs-6/1φxp+2/1φypψ3=3/1φs-6/1φxp- 2/1φyp5007(1) c12= -c22cos116.8°= 0.4509c22由归一化条件c12+ c22= 1, 解得c1= 0.557, c2= 0.830;(2) ψ= 0.557ψ2s+ 0.830ψ2p在杂化轨道ψ中, ψ2s所占的比重为c12= 0.31, ψ2p所占的比重为c22= 0.69。
5008 (B) 5009ψ1= 0.617ψ2s+0.787ψ2xp;ψ2= 0.557ψ2s-0.436ψ2xp+0.707ψ2yp;ψ3= 0.557ψ2s-0.436ψ2xp-0.707ψ2yp。
5011 不对。
5012 不正确。
5013 (A)5015 (D)5016 不正确。
5018 (略去答案)5019 (B)5020 (C)5021分子中有两个垂直的∏33(1) 对每一个∏33E1= α + 2β, E2= α, E3= α - 2β;(2) 分子总离域能为1.65614;(3) 对每一个∏33ψ1= （1/2）φ1+ （2/2）φ2+（1/2）φ3 , ψ2= （2/2）φ1- （2/2）φ3,ψ3= （1/2）φ1- （2/2）φ2+（1/2）φ3;(4) 分子总的π键键级P12= 1.414P23= 1.4145022采用HMO法, 中心C原子编号定为1, 得久期行列式│x 1 1 1 ││1 x 0 0 ││1 0 x 0 │= 0 ,│1 0 0 x│得x1= -3, x2= x3= 0, x4= 3,E1= α + 3β, E2= E3=α, E4= α -3β,以x1= -3代入久期方程可得ψ1= （1/2）φ1+( 1/6) (φ2+φ3+φ4)x = 0 代入久期方程可得c2+ c3+ c4= 0, c1= 0 ,c1= 0, 意味着在ψ2和ψ3中, 中心C原子的原子轨道没有参加, 中心C原子的π键级决定于ψ1, 其值为:P12=P13=P14=2×(1/2)×(1/6)=1/3中心C原子的成键度N=3+3×1/3=4.7325024依题意: │x 1 1 ││1 x 1 │=0│1 1 x │E1= α + 2β, E2= α - β, E3= α - βψ1= (1/ 3) (φ1+φ2+φ3)ψ2= (1/2)(φ2-φ3)ψ3= (1/6)(-2φ1+φ2+φ3)5025分子有两个垂直的∏33共轭体系,对每一个∏33为│x 1 0 ││1 x 1 │= 0, x=0,±2│0 1 x│E1= α + 2β, ψ1=(1/2)(φ1+ 2φ2+ φ3)E2= α, ψ2= (1/2) (φ1- φ3)E3= α - 2β, ψ3= (1/2)(φ1-2φ2+ φ3)1.318 0.096 1.318↑1.414 ↑1.414 ↑对整个分子Ｃ───Ｃ───Ｃ2.0 2.0 2.05026│x 1 0 1 ││1 x 1 0 ││0 1 x 1 │= 0 , x = 2,0,0,-2│1 0 1 x│E1= α + 2βE2= E3= αE4= α- 2βψ1=( 1/2)(φ1+ φ2+ φ3+ φ4)5027(1) E1= α + 2βE2= E3= αE4= α - 2β共轭能∆E = 2(2β) - 4β = 0(2) 由于共轭能为0 , 基态为双自由基, 稳定性差, 基态为三重态。
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6.6261034 J s
2 1.6751027 kg 0.1eV 1.6021019 J eV1
9.40310-11m (3) h h
p 2meV
6.6261034 J s
2 9.109 1031kg 1.6021019 C 300V
7.081011m
【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
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 kJ·mol-1 为单位的能量。
c 2.998108 m s1 4.469 1014 s1
加速后运动时的波长。
解：根据 de Broglie 关系式：
h h h p m 2meV
6.626 1034 J s
2 9.109 1031kg 1.602 1019 C 2 105V
2.742 1012 m
【1.6】对一个运动速度 c （光速）的自由粒子，有人进行了如下推导：
①
mv
②
p
解：
670.8m
1
1 670.8107 cm
1.491104 cm1
E h N A 6.626 1034 J s 4.469 1014s1
6.60231023mol-1 178.4kJ mol-1
【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
因此，金属钠的脱出功为：
W hv0 6.60 1034 J s 4.361014 s1 2.881019 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：
hv
hv0
1 2
mv 2
h
③
h
④E⑤源自1mvv v2
m 1 m
结果得出
2 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/
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：
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：
x
h m v
6.26 1034 J s 0.01kg 100010%m s1
365.0 8.21
404.7 7.41
546.1 5.49
Ek/10－19J
3.41
2.56
1.95
0.75
由表中数据作图，示于图 1.2 中
4
E /10-19J k
3
2
1
0 4 5 6 7 8 9 10 1014g-1
图 1.2 金属的 Ek 图
由式
hv hv0 Ek
推知
h Ek Ek v v0 v
6.631034 m
尘埃：
x
h m v
6.626 1034 J s 109 kg 10 10%m s1
6.631025 m
x
花粉：
h m v
6.6261034 J s 1013kg 110%m
s1
6.631020 m
x
电子：
h m v
6.626 1034 J s 9.109 1031kg 100010%m s1
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 。
例如：
h
2.70 1.051019 J 8.50 600 1014 s1
6.601034 J 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 v0 ，由图可知，v0 4.36 1014 s1 。
1
2hv
m
v0
2
1
2
6.626 1034
J
s
2.998108 ms1
300109 m
9.109 10 31 kg
5.464
1014
s1
2
1
2
6.626
1034 J s 4.529 9.1091031 kg
1014
s
1
2
8.12105 ms1
【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)
h mv
6.626 1034 J s 1010 kg 0.01m s1
6.626 1022 m
(2) h h p 2mT
7.27 106 m
【1.8】电视机显象管中运动的电子，假定加速电压为 1000V ，电子运动速度的不确定度
为 的 10%，判断电子的波性对荧光屏上成像有无影响？
解：在给定加速电压下，由不确定度关系所决定的电子坐标的不确定度为：
x
h m
m
h 2eV / m 10%
6.626 1034 J s 10
p m
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
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 ，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
也不正确。
【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
2 9.1091031kg 1.602 1019 C 103V
3.881010 m
这坐标不确定度对于电视机（即使目前世界上最小尺寸最小的袖珍电视机）荧光屏的大小来
说，完全可以忽略。人的眼睛分辨不出电子运动中的波性。因此，电子的波性对电视机荧光
546.1
光电子最大动能 Ek/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 Ek 列于下表：
λ/nm
v /1014s－1
312.5 9.59