结构化学：作业问题
结构化学习题解答4(北大)
1 0 2
CH3
Cl
[(5.17 1030 C m) 2 (13.4 1030 C m) 2 1 1 2 2 5.17 1030 C m (13.4 1030 C m) ] 2 =5.95×10-30C•m
o C Cl C CH
2
N
CH3 Cl
[解:兹将各分子的序号、点群、旋光性和偶极矩等情况列表如下： 序号 点群 旋光性 偶极矩 a* C2v 无 有 b* Cs 无 有 c C4v 无 有 d D4d 无 无 e C2h 无 无 f Cs 无 有 g C1 有 有
*注：
基团。
在判断分子的点群时，除特别注明外总是将—CH3看作圆球对称性的
(g) H2N
NH2 （μ=5.34×10-30C•m）
[解]： 序号 a b c d
分子 C3O2 SO2 N≡C—C≡N H—O—O—H
几何构型 O=C=C=C=O
点群 D∞h C2v
同左
D∞h
C2
e
f*
O2N—NO2
H2N—NH2
D2h
C2v
g*
H2N
NH2
C2v
[4.16] 指出下列分子的点群、旋光性和偶极矩情况： (a) H3C—O—CH3 (b) H3C—CH=CH2 (c) IF5 (d) S8(环形) (e) ClH2C—CH2Cl（交叉式） NO (f) Br (g)
6.51 1030 C m
3
5.17 1030 C m 13.4 1030 C m
CH3
由推算结果可见，C6H4ClCH3间位异构体偶极矩的推算值和 实验值很吻合，而对位异构体和邻位异构体、特别是邻位异 构体两者差别较大。这既与共轭效应有关，更与紧邻的Cl原 子和—CH3之间的空间阻碍效应有关。事实上，两基团夹角 大于600。
结构化学习题解答
∞
ˆ 是否为Hermite ˆG ˆ 和 cF ˆ +c G ˆ 均是Hermite算符，则c1 F ˆ 和G 5. 若 F 2
算符？ 证明：设 ψ 为一任意函数，则有
* ˆ ˆ * ˆ ˆ ˆ ψ )( F ˆ ψ )* dτ ( ) ( c F G d c F G d c G ψ ψ τ = ψ ψ τ = ∫ ∫ ∫
q→∞ q→∞
d * * d * = ∫ ψi ψ dx = ∫ ψ ( − i ) ψ dx 分部积分公式： dx dx −∞ −∞ ∫ vdu = uv − ∫ udv ∞ d ˆ xψ )* dx = ∫ψ [( − i )ψ ] dx = ∫ ψ ( p dx −∞ 证毕
∞ * −∞
∞
πx πx 4 ψ ( x) = sin cos a a a
2
描述，则该粒子的能量 E是否有确定值；若E无确定值，则求 其平均值（a是一维箱的箱体长度）。
《结构化学》习题一
ˆ =T ˆ + V ( x ) 的一个本征函数，对应本征值是En。 1. ψ n ( x ) 是 H ˆ =T ˆ + V ( x) + A 问 ψ ( x ) 是否也是 H （A为一常数）的本征函数，
* ˆ ψ ψ ψ = p dx ∫ x ∫ ( − i * −∞ ∞
d )ψdx = − i ∫ ψ *dψ dx
∞ ∞ ∞ *
d * = − ihψ ψ − ∞ + ih ∫ ψdψ = 0 + ih ∫ ψ ψ dx dx −∞ −∞
*
q→∞
lim Ψ (q , t ) = 0 ⇒ lim ψ (q )φ ( t ) = 0 ⇒ lim ψ (q ) = 0
大三结构化学考试题及答案
大三结构化学考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 下列哪种元素的电子排布符合洪特规则？A. 碳（C）B. 氧（O）C. 氮（N）D. 磷（P）答案：C2. 根据原子轨道理论，s轨道的形状是：A. 球状B. 哑铃状C. 双叶状D. 四叶状答案：A3. 价层电子对互斥理论（VSEPR）认为，分子的几何构型是由以下哪个因素决定的？A. 原子核的电荷B. 电子云的排斥C. 原子半径的大小D. 电子的自旋方向答案：B4. 以下哪个化合物不是共价化合物？A. HClB. NaClC. H2OD. CO2答案：B5. 金属键的形成是由于：A. 共用电子对B. 电子的排斥C. 电子的离域D. 电子的局域答案：C6. 晶体场理论中，八面体配位的中心金属离子的d轨道分裂为：A. t2g和egB. a1g和t1uC. e和t2D. a1和t1答案：A7. 下列哪个分子具有顺磁性？A. O2B. N2C. H2D. He答案：A8. 根据分子轨道理论，H2分子的键级是：A. 0B. 1C. 2D. 3答案：B9. 下列哪种晶体属于离子晶体？A. 石墨B. 金刚石C. NaClD. SiO2答案：C10. 以下哪个元素的电负性最高？A. FB. OC. ND. C答案：A二、填空题（每空1分，共20分）1. 根据鲍林电负性标度，电负性最高的元素是________。
答案：氟（F）2. 原子轨道的量子数n可以取的最小值是________。
答案：13. 一个s轨道最多可以容纳________个电子。
答案：24. 根据路易斯酸碱理论，HCl是一个________酸，而NH3是一个________碱。
答案：布伦斯特（Brønsted）；路易斯（Lewis）5. 晶体中，面心立方（FCC）结构的配位数是________。
答案：126. 根据分子轨道理论，N2分子的键级是________。
答案：37. 一个原子的电子亲和能是该原子获得一个电子时释放的能量，而电离能是该原子失去一个电子时吸收的能量，因此电离能总是________电子亲和能。
结构化学习题
结构化学习题19. 10 分(5033)用Huckel MO 法，求烯丙基的(1) π电子能级；(2)π分子轨道；(3) 电荷密度；(4) 键级。
20. 10 分(2258)2258 确定下列体系基态的多重性。
(1) a=2b，二维势箱中10个电子；(2) a=b=c，三维势箱中11个电子；(3) Cr(Z=24)原子的基谱项。
四、问答题( 共1题10分)21. 10 分(4106)以正方体各条棱的中点为顶点构成的多面体有多少个顶点、多少条棱、多少个面？这些面中有无正三边形、正方形、正五边形和正六边形？若有，有几个？给出该多面体所具有的全部对称元素和所属点群。
写出Li原子的哈密顿算符，并说明每一项的物理意义。
若氢原子处于310ψ状态，试计算它的能量E ，轨道角动量M ，轨道角动量和Z 轴的夹角，并指出该状态波函数的节面个数、位置和形状，以及概率密度最大值的位置。
氢原子波函数()都是归一化的和波函数φ?φφφ?1,1,331,1,220,1,21-++=c c c 所描述的状态的能量平均值是多少原子单位？能量为81-原子单位的状态出现概率是多少？角动量平均值是多少？角动量为2的状态出现概率是多少？角动量在Z 轴上分量为2的状态出现概率为多少？已知氦原子的第一电离能I 1 = 24.59eV ，试计算⑴ 第二电离能；⑵ 在1s 轨道上两个电子的互斥能；⑶ 有效核电荷；⑷ 屏蔽常数用斯莱特屏蔽模型方法计算Be 原子的第一电离能I ，并估计Be 原子的2s 轨道能量。
写出下列原子的光谱基项（即基态光谱支项）：⑴ Mg ；⑵ Cr ；⑶ Ni ；⑷ Si ；⑸ Co 。
(8-26)2-38 推导出下列组态对应的光谱项：⑴11d p ；⑵11d d ；⑶11f p ；⑷ 111d p s ；⑸111p p p ；假如原子A 以轨道yz d ，原子B 以轨道p x 、p y 或p z 沿着z 轴（键轴）相重叠，试问B 原子中哪些p 轨道能与A 原子的yz d 有效组成分子轨道，哪些不能？为什么？若A 原子是以22y x xy d d -或参加成键呢？结果又如何？请写出、2Cl HCl CN O 2、、-+的分子轨道式，并说明是顺磁性还是逆磁性分别用分子轨道法和价键理论简要地讨论N2和CO的分子结构，并比较它们所得结论的异同。
结构化学试题库及答案
结构化学试题库及答案1. 请简述原子轨道的概念，并说明s、p、d轨道的形状。
答案：原子轨道是描述电子在原子核外的空间运动状态的数学函数。
s轨道呈球形，p轨道呈哑铃形，d轨道则有四个瓣状结构。
2. 什么是化学键？请列举三种常见的化学键类型。
答案：化学键是相邻原子之间强烈的相互作用，使得原子能够结合在一起形成分子或晶体。
常见的化学键类型包括离子键、共价键和金属键。
3. 描述分子轨道理论的基本原理。
答案：分子轨道理论是基于量子力学的化学键理论，认为分子中的电子不再属于单个原子，而是在整个分子范围内分布，形成分子轨道。
4. 什么是杂化轨道？请举例说明sp3杂化。
答案：杂化轨道是指原子轨道在形成化学键时，由于原子间的相互作用而重新组合成新的等价轨道。
sp3杂化是指一个s轨道和三个p轨道混合形成四个等价的sp3杂化轨道，常见于四面体构型的分子中。
5. 请解释价层电子对互斥理论（VSEPR）。
答案：价层电子对互斥理论是一种用来预测分子几何形状的理论，它基于中心原子周围的价层电子对（包括成键电子对和孤对电子）之间的排斥作用，从而推断出分子的空间几何结构。
6. 什么是超共轭效应？请给出一个例子。
答案：超共轭效应是指在有机分子中，非成键的σ电子与π电子之间的相互作用，这种效应可以增强分子的稳定性。
例如，在乙烷分子中，甲基上的σ电子可以与乙烯的π电子发生超共轭，从而稳定乙烯。
7. 描述共振结构的概念及其在化学中的重要性。
答案：共振结构是指分子中电子分布的两种或多种等效的描述方式，这些描述方式虽然不同，但都能合理地解释分子的性质。
共振结构在化学中的重要性在于它们提供了一种理解分子稳定性和反应活性的方法。
8. 什么是芳香性？请列举三个具有芳香性的化合物。
答案：芳香性是指某些环状有机化合物具有的特殊稳定性，这种稳定性来源于环上的π电子的离域化。
具有芳香性的化合物包括苯、吡啶和呋喃。
9. 请解释什么是分子的极性，并举例说明。
结构化学练习之原子结构习题附参考解答
原子结构习题一、填空题（在划线处填上正确答案）2101、在直角坐标系下，Li 2+的Schr ödinger 方程为________________ 。
2102、已知类氢离子He +的某一状态波函数为：()022-023021e 222241a r a r a ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛π则此状态的能量为)(a ，此状态的角动量的平方值为)(b ，此状态角动量在z 方向的分量为)(c ，此状态的n ，l ，m 值分别为)(d ，此状态角度分布的节面数为)(e 。
2103、写出Be 原子的Schr ödinger 方程。
2104、已知类氢离子He +的某一状态波函数为ψ=()022-023021e 222241a r a r a ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛π则此状态最大概率密度处的r 值为)(a ，此状态最大概率密度处的径向分布函数值为)(b ，此状态径向分布函数最大处的r 值为)(c 。
2105、原子轨道是原子中的单电子波函数，每个原子轨道只能容纳______个电子。
2106、H 原子的()φr,θψ,可以写作()()()φθr R ΦΘ,,三个函数的乘积，这三个函数分别由量子数(a) ，(b)，(c) 来规定。
2107、给出类H 原子波函数()θa r Z a Zr a Z a Zr cos e681232022023021-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫⎝⎛π=ψ的量子数n ，l和m。
2108、H 原子3d 电子轨道角动量沿磁场方向分量的可能值。
2109、氢原子的波函数131321122101-++=ψψψψc c c 其中131211210-ψψψψ和，，都是归一化的。
那么波函数所描述状态的能量平均值为（a ），角动量出现在π22h 的概率是（b ），角动量z 分量的平均值为（c ）。
2110、氢原子中，归一化波函数131321122101-++=ψψψψccc（ 131211210-ψψψψ和，，都是归一化的 ）所描述的状态， 其能量平均值是 （a ）R ， 能量 -R /4 出现的概率是（b ），角动量平均值是（c ）π2h ， 角动量π22h 出现的概率是（d ），角动量 z 分量的平均值是（e ）π22h ，角动量 z 分量π22h 出现的概率是（f ）。
结构化学试题及答案
结构化学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 原子轨道的波函数是（）。
A. 概率密度B. 概率流密度C. 质量密度D. 电荷密度答案：A2. 根据分子轨道理论，两个原子轨道组合形成（）。
A. 一个成键轨道和一个反键轨道B. 两个成键轨道C. 两个反键轨道D. 一个成键轨道和一个非键轨道答案：A3. 价层电子对互斥理论（VSEPR）认为，分子的几何构型取决于（）。
A. 中心原子的电子排布B. 中心原子的杂化类型C. 中心原子周围的电子对数D. 中心原子的氧化态答案：C4. 氢键是一种（）。
A. 离子键B. 共价键C. 金属键D. 范德华力答案：D5. 根据晶体场理论，八面体配合物中，中心离子d轨道分裂能的大小与（）有关。
A. 配体的电负性B. 配体的电荷C. 配体的场强D. 中心离子的电荷答案：C6. 晶体中原子的配位数是指（）。
A. 每个原子周围最近邻的原子数B. 每个原子周围最近邻的原子层数C. 每个原子周围最近邻的原子面数D. 每个原子周围最近邻的原子体积答案：A7. 金属晶体中，金属键的强度与（）有关。
A. 金属离子的电荷B. 金属离子的大小C. 金属离子的电子云密度D. 金属离子的电子云分布答案：C8. 根据分子轨道理论，分子的键级可以通过（）计算。
A. 成键轨道电子数减去反键轨道电子数B. 成键轨道电子数加上反键轨道电子数C. 成键轨道电子数减去反键轨道电子数除以2D. 成键轨道电子数加上反键轨道电子数除以2答案：C9. 晶体的X射线衍射图谱可以提供晶体的（）。
A. 化学成分B. 晶体结构C. 晶体形态D. 晶体大小答案：B10. 根据分子轨道理论，分子的稳定性与（）有关。
A. 成键轨道电子数B. 反键轨道电子数C. 成键轨道和反键轨道电子数的差值D. 成键轨道和反键轨道电子数的和答案：C二、填空题（每题2分，共20分）1. 原子轨道的波函数是描述电子在原子核周围出现的概率密度，其中ψ^2表示________。
结构化学作业解答(第一章)
[解]：应用量子力学基本假设Ⅱ（算符）Ⅲ（本征函数， 应用量子力学基本假设Ⅱ 算符） 应用量子力学基本假设 本征函数， 本征值和本征方程）， ），得 本征值和本征方程），得：
d2 d2 2 2 2 2 − ax 2 ( 2 − 4a x )ϕ = ( 2 − 4a x ) xe dx dx d2 − ax 2 2 2 − ax 2 = 2 xe − 4a x ( xe ) dx d − ax 2 2 − ax 2 2 3 − ax 2 = e − 2ax e − 4a x e dx
∆vmin = h / (m ⋅ ∆x ) ∆vmin 由小到大的次序为：e) < (d ) < (b ) < (a ) < (c ) 由小到大的次序为： ( （2） （a） H 2 分子中的电子 ∆vmin 为 ） ）
∆vmin 6.6 ×10−34 Js = h / (m ⋅ ∆x ) = = 2.4 ×106 ms −1 9.1×10−31 kg 3 ×10−10 m
[1.8] 电 视 机 显 像 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△ v 为速度的 ，电子运动速度的不确定度△ 为速度的10%，判 ， 断电子的波性对荧光屏上成像有无影响？ 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，由测不准关系所决定的电子坐标 解 ：在给定加速电压下， 的不确定度为： 的不确定度为：
e
x
, sin
x , 2 cos
x , x 3 , sin来自x + cos
x
[解]：
d2 x d2 x x e = 1× e , e 是 2 的本征函数，本征值为1； 2 dx dx d2 d2 sin x = −1 ⋅ sin x, sin x是 2 的本征函数，本征值为 − 1； 2 dx dx d2 d2 2 cos x = −2 cos x,2 cos x是 2 的本征函数，本征值为 − 1； 2 dx dx d2 3 d2 3 3 x = 6 x ≠ cx , x 不是 2 的本征函数； 2 dx dx d2 (sin x + cos x) = −(sin x + cos x), 2 dx d2 sin x + cos x是 2 的本征函数，本征值为 − 1。 dx
结构化学考试及答案详解
结构化学考试及答案详解一、选择题（每题2分，共20分）1. 下列关于原子轨道的描述，正确的是（）。
A. 原子轨道是原子核外电子运动的轨迹B. 原子轨道是电子在空间出现概率的几何图形C. 原子轨道是电子运动的固定路径D. 原子轨道是电子运动的确定轨迹答案：B解析：原子轨道是量子力学中描述电子在原子核外空间出现概率的几何图形，它不是电子运动的固定路径或确定轨迹。
2. 价层电子对互斥理论（VSEPR）用于预测分子的几何构型，下列分子中，其几何构型为四面体的是（）。
A. 水（H2O）B. 氨（NH3）C. 甲烷（CH4）D. 二氧化碳（CO2）答案：C解析：甲烷（CH4）的中心碳原子有四个价电子对，且没有孤对电子，因此其几何构型为四面体。
3. 下列关于分子轨道理论的描述，不正确的是（）。
A. 分子轨道是由原子轨道线性组合而成B. 分子轨道可以是成键轨道或反键轨道C. 分子轨道理论认为电子在分子中运动D. 分子轨道理论认为电子在原子核之间运动答案：D解析：分子轨道理论认为电子在分子中运动，而不是在原子核之间运动。
4. 氢键是一种分子间的相互作用力，下列分子中，最有可能形成氢键的是（）。
A. 甲烷（CH4）B. 氨（NH3）C. 氦气（He）D. 氖气（Ne）答案：B解析：氨（NH3）分子中含有氢原子和氮原子，氮原子带有孤对电子，可以与氢原子形成氢键。
5. 下列关于杂化轨道的描述，正确的是（）。
A. 杂化轨道是原子轨道的线性组合B. 杂化轨道是原子轨道的相加C. 杂化轨道是原子轨道的叠加D. 杂化轨道是原子轨道的混合答案：D解析：杂化轨道是原子轨道的混合，它们是由不同类型和能量的原子轨道混合而成的。
6. 根据鲍林电负性标度，下列元素中电负性最强的是（）。
A. 氟（F）B. 氧（O）C. 氮（N）D. 碳（C）答案：A解析：氟（F）是电负性最强的元素，其电负性标度值最高。
7. 下列化合物中，属于离子化合物的是（）。
结构化学习题(含答案)
25.
立方势箱中的粒子，具有 E
12h 2 8ma 2
的状态量子数，nxnynz 是(
)
A．211 B．231 C．222 D．213
26. 一个在一维势箱中运动的粒子，其能量随着量子数 n 的增大( )，其能级差 En+1-En 随着势箱长度的增大( )
A．越来越小 B．越来越大 C．不变
27. 下列算符中不属于线性算符的是( )
6.
在边长为
a
的立方势箱中运动的粒子，其能级 E
3h 2 4ma 2
的简并度是______，
E 27h2 的简并度是_______。 8ma 2
7. 质 量 为 m 的 粒 子 被 局 限 在 边 长 为 a 的 立 方 箱 中 运 动 。 波 函 数 211(x,y,z)=
_________________________；当粒子处于状态211 时，概率密度最大处坐标是
第二章 原子的结构和性质
一. 填空题
1.
氢原子中电子的一个状态为：
1 81 2
Z a0
3
/
2
Zr a0
2
e
Zr 3a0
sin 2 sin 2 ，则
量子数 n 为____，l 为____，m 为____，轨道名称为____。
2. 氢原子的 3d z2 状态的能量为______eV。角动量为______，角动量在磁场方向的分
___________；若体系的能量为
7h2 4ma
2
，
其简并度是_______________。
二. 选择题
1. 若用电子束与中子束分别作衍射实验，得到大小相同的环纹，则说明二者( )
A． 动量相同
结构化学作业
结构化学作业【1.3】金属钾的临阈频率为5。
464×1014s -1，用它作光电池的阴极，当用波长为300mm 的外光照射该电池时，发射的光电子的最大速度是多少？【1．4】计算下述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 -1r 的尘埃； （b ） 动能为0.1eV 的中子；（c ） 动能为300eV 的自由电子。
【1．7】子弹（质量为0．01 kg ，速度11000-⋅s m ）、尘埃（质量kg 910-,速度110-⋅s m ）、作布朗运动的花粉（质量：kg ，速度原子中电子（速度1000m ·s ）等，速度的不确 定度均为速度的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？1001首先提出能量量子化假定的科学家是：---------------------------( )(A) Einstein (B) Bohr(C) Schrodinger (D) Planck1004在电子衍射实验中，│ψ│2对一个电子来说，代表___________________。
1009任一自由的实物粒子，其波长为λ，今欲求其能量，须用下列哪个公式---------------( )(A) λchE = (B) 222λm hE =(C) 2) 25.12 (λe E = (D) A ，B ，C 都可以1015写出一个合格的波函数所应具有的条件。
1016“波函数平方有物理意义， 但波函数本身是没有物理意义的”。
对否. --------------( )1017一组正交、归一的波函数ψ1， ψ2， ψ3，…。
正交性的数学表达式为 (a) ，归一性的表达式为 (b) 。
│ψ (x 1， y 1， z 1， x 2， y 2， z 2)│2代表______________________。
1020任何波函数ψ (x ， y ， z ， t )都能变量分离成ψ (x ， y ， z )与ψ (t )的乘积，对否？--------------------------- ( )1021下列哪些算符是线性算符---------------------------------------------------------------- ( )(A) dxd (B) ∇2 (C) 用常数乘 (D)(E) 积分【1.17】链型共轭分子22CHCHCHCHCHCHCH CH 的长波方向460nm 处出现第一个强吸收峰，试按一维势模型估算其长度。
结构化学问答题
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. ()ϕϕϕ3212241+-=ψ3. 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<<c 的自由粒子，有人作了如下推导 ：mv v E v h hp mv 21=====νλ A B C D E结果得出211=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 (ˆ222θθθθF +-= 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，其值是多少？若没有，其平均值是多少？13. 2 分氢原子中z p 2ψ状态的电子，其角动量在x ，y 方向上的分量是否有确定值？若有，其值是多少？若没有，其平均值是多少？14. 2 分写出中心力场近似下的单电子薛定谔方程。
15. 2 分氢原子2p x 态电子云的角度分布图(Y p x2)2如下，在半径为r 的虚线表示的球面上，有a ，b ，c ，d 四点，指出何处电子出现的概率密度最大？何处电子出现的概率密度最小？(见附图)16. 2 分氢原子p 2ψ状态的R 2(r )－r 图如下，指出在任一给定方向上，图中所标四点，当r 为何处时电子出现概率密度最大，何处最小？ (见附图)17. 2 分如果一个电子的状态不用量子数n ，l ，m ，m s 来描述，而用n ，l ，j ，m j 描述，试证明一定n 值的状态数目仍是2n 2个。
结构化学考试题和答案
结构化学考试题和答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 原子轨道中，具有相同能量的轨道是：A. s、p、dB. s、p、fC. 2s、2pD. 3s、3p答案：C2. 氢原子的能级是量子化的，其能级由主量子数n决定，下列哪个能级的能量最高？A. n=1B. n=2C. n=3D. n=4答案：D3. 根据分子轨道理论，下列哪个分子是顺磁性的？A. O2B. N2C. COD. H2答案：A4. 以下哪种晶体类型具有各向异性？A. 立方晶体B. 六角晶体C. 正交晶体D. 等轴晶体答案：B5. 根据价层电子对互斥理论，下列哪个分子具有平面三角形结构？A. BF3B. NH3C. H2OD. SO2答案：A6. 以下哪种元素的电负性最高？A. FB. OC. ND. C答案：A7. 以下哪种化学键是离子键？B. Na-ClC. C=CD. H-O答案：B8. 以下哪种化合物的键能最大？A. NaClB. HClC. H2D. NaH答案：A9. 以下哪种分子的偶极矩为零？A. H2OB. CO2D. CH4答案：D10. 以下哪种晶体属于分子晶体？A. NaClB. SiO2C. H2OD. MgO答案：C二、填空题（每题2分，共20分）1. 根据量子力学，原子轨道的波函数ψ描述了电子在空间中______的概率密度。
答案：出现2. 原子轨道的径向分布函数R(r)描述了电子在原子核周围______的概率密度。
答案：距离3. 根据分子轨道理论，分子轨道是由原子轨道通过______作用形成的。
答案：分子形成4. 价层电子对互斥理论中，VSEPR模型预测分子的几何构型，其中“VSEPR”代表______。
答案：价层电子对互斥5. 晶体场理论中，中心离子的d轨道在配体场的作用下发生______分裂。
答案：能级6. 电负性是指原子对______的吸引力。
答案：电子7. 离子晶体中，离子间的相互作用力主要是______。
结构化学期末试卷及答案
结构化化学期末试卷及答案本文档为结构化化学课程的期末试卷及答案，试卷包含了多个选择题、填空题和简答题，考查了结构化化学的基本概念、原理及应用。
一、选择题（共10题，每题2分，共20分）1.结构化化学是研究什么的学科？ A. 分子结构 B. 化学键C. 动力学D. 反应机理答案：A2.原子核外的电子分布方式是？ A. 能量层模型 B. 环模型 C. 壳模型 D. 经典模型答案：C3.化学键的类型有哪些？ A. 离子键和共价键 B. 金属键和氢键 C. 极性键和非极性键 D. 都是答案：D4.下面哪个是1s轨道的电子数和其能量的组合？ A. 1电子，高能 B. 2电子，低能 C. 2电子，高能 D. 1电子，低能答案：D5.标准状态下，气态氧化铁的简写式化学式是？ A. O2B. FeOC. Fe2O3D. FeO2 答案：C6.化学键的键长与哪个因素有关？ A. 元素的周期数 B. 元素的原子数C. 元素的电子亲和性D. 元素的电负性答案：D7.化学键的键能与哪个因素有关？ A. 元素的周期数 B. 元素的原子数C. 元素的电子亲和性D. 元素的电负性答案：C8.以下哪个属于有机化合物？ A. NaCl B. HCl C. CH4 D. CaCl2 答案：C9.以下哪个属于无机化合物？ A. C2H6 B. H2O C.C6H12O6 D. CH3COOH 答案：B10.非极性分子的特征是？ A. 分子中的元素数目相同 B. 有部分正、负电荷 C. 原子核外电子分布不均匀 D. 分子中的元素数目不同答案：A二、填空题（共5题，每题4分，共20分）1.原子核的组成部分是________和________。
答案：质子，中子2.原子核的相对质量由________和________之和确定。
答案：质子，中子3.共价键是通过________而形成的。
答案：电子的共享4.水分子的分子式为________。
答案：H2O5.碳氢化合物的通式为________。
结构化学课后答案
一、练习题1．立方势箱中的粒子，具有的状态量子数，是A． 211 B． 231 C． 222 D． 213。
(参考答案）解：(C)。
2．处于状态的一维势箱中的粒子，出现在处的概率是多少？A．B．C．D．E．题目提法不妥，以上四个答案都不对。
(参考答案）解：(E)。
3．计算能量为100eV光子、自由电子、质量为300g小球的波长。
( )(参考答案）解：光子波长自由电子300g小球。
4．根据测不准关系说明束缚在0到a范围内活动的一维势箱中粒子的零点能效应。
(参考答案）解：。
5．链状共轭分子在波长方向460nm处出现第一个强吸收峰，试按一维势箱模型估计该分子的长度。
(参考答案）解：6．设体系处于状态中，角动量和有无定值。
其值是多少？若无，求其平均值。
(参考答案）解：角动量角动量平均值7．函数是不是一维势箱中粒子的一种可能的状态？如果是，其能量有没有确定值？如有，其值是多少？如果没有确定值，其平均值是多少？(参考答案）解：可能存在状态，能量没有确定值，8．求下列体系基态的多重性。
(2s+1) (1)二维方势箱中的9个电子。
(2)二维势箱中的10个电子。
(3)三维方势箱中的11个电子。
(参考答案）解：(1)2，(2)3，(3)4。
9．在0－a间运动的一维势箱中粒子，证明它在区域内出现的几率。
当，几率P怎样变？(参考答案）解：10．在长度l的一维势箱中运动的粒子，处于量子数n的状态。
求 (1)在箱的左端1/4区域内找到粒子的几率？(2)n为何值，上述的几率最大？(3)，此几率的极限是多少？(4)(3)中说明什么？(参考答案）解：11．一含K个碳原子的直链共轭烯烃，相邻两碳原子的距离为a，其中大π键上的电子可视为位于两端碳原子间的一维箱中运动。
取l＝(K－1)a，若处于基组态中一个π电子跃迁到高能级，求伴随这一跃迁所吸收到光子的最长波长是多少？(参考答案）解：12．写出一个被束缚在半径为a的圆周上运动的质量为m的粒子的薛定锷方程，求其解。
结构化学作业答案
结构化学作业答案【1．1】解： 1141810469.48.67010998.2--⨯=⋅⨯==s mmsm c v λ14710491.1108.67011~--⨯=⨯==cm cmv λ12311410023.610469.43410626.6--A ⨯⨯⨯⨯⋅-⨯=N =E mols s J hv14.178-⋅=molkJ【1.3】解： 221mv hv hv o +=21])(2[mv v h V o -=21311149183410109.910464.51030010988.210626.62⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⨯⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯-⨯⋅⨯⋅⨯⨯=-----kgs m s m s J 21311143410109.910529.410626.62⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯⨯⋅⨯⨯=---kg ss J 151012.8-⋅⨯=sm【1．7】解：按不确定度关系，诸粒子坐标的不确定度分别为： 子弹：134%10100001.010626.6--⋅⨯⨯⋅⨯=∆⋅=∆sm kg sJ m h x υm 3410626.6-⨯=尘埃：1934%10101010626.6---⋅⨯⨯⋅⨯=∆⋅=∆sm kg sJ m h x υm 2510626.6-⨯=花粉：11334%1011010626.6---⋅⨯⨯⋅⨯=∆⋅=∆sm kg sJ m h x υm 2910626.6-⨯=电子：133134%101010109.910626.6---⋅⨯⨯⨯⋅⨯=∆⋅=∆sm kg sJ m h x υm 61027.7-⨯=由计算结果可见，前三者的坐标不确定度与它们各自的大小相比可以忽略。
换言之，由不确定度关系所决定的坐标不确定度远远小于实际测量的精确度（宏观物体准确到 10-8m 就再好不过了）。
即使质量最小、运动最慢的花粉，由不确定度关系所决定的x ∆也是微不足道的。
此即意味着，子弹、尘埃和花粉运动中的波性可完全忽略，其坐标和动量能同时确定，不确定度关系对所讨论的问题实际上不起作用。
结构化学习题解答
物质结构第三章习题1. 试述正八面体场、正四面体场、正方形场中,中心离子d 轨道的分裂方式;2. 试根据晶体场理论说明直线形配合物MX 2中以分子轴为z 轴,中心原子的d 轨道如何分裂,并给出这些轨道的能量高低顺序;3. 试根据晶体场理论说明三角双锥配合物中,中心原子的d 轨道如何分裂,并给出这些轨道的能量高低顺序;4. 简述分裂能与中心离子和配体的关系;5. 配体CN -,NH 3,H 2O,X -在络光谱化学序列中的顺序是 A X -< CN --< NH 3 < H 2O B CN -< NH 3< X - < H 2OC X -< H 2O < NH 3 < CN -D H 2O < X -< NH 3 < CN -6. 在下列每对络合物中,哪一个有较大的O ,并给出解释;① FeH 2O 62+ 和 FeH 2O 63+ ② bCoCl 64- 和 CoCl 42-③ CoCl 63- 和 CoF 63- ④ FeCN 64-和 OsCN 64-7. 下列配合物离子中, 分裂能最大的是ACoNH 362+BCoNH 363+CCoH 2O 63+DRhNH 363+8. 下列配位离子中,O 值最大的是A CoCl 64-B CoCl 42-C CoCl 63-D CoF 63-9. 以下结论是否正确“凡是在弱场配体作用下,中心离子d 电子一定取高自旋态；凡是在强场配体作用下,中心离子d 电子一定取低自旋态;”10. 试写出d 6金属离子在八面体场中的电子排布和未成对电子数分强场和弱场两种情况; 11. 下列络合物哪些是高自旋的A CoNH 363+B CoNH 362+C CoCN 64-D CoH 2O 63+12. 按配位场理论,正八面体场中无高低自旋态之分的组态是A d 3B d 4C d 5D d 6E d 713. 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;①FeH 2O 62+②FeCN 64-③CoNH 363+④CrH 2O 62+⑤MnCN 64-14. 为什么正四面体的络合物大多是高自旋15. Ni 2+的低自旋络合物常常是平面正方形结构,而高自旋络合物则多是四面体结构,试用晶体场理论和杂化轨道理论解释之; 16. Ni 2+有两种络合物,根据磁性测定知 NiNH 342+是顺磁性,NiCN 42-为反磁性,试推测其空间结构;17. F -是弱配体,但配位离子NiF 62-却呈反磁性,这说明Ni 4+的d 电子按低自旋排布,试解释原因; 1-17答案1. 正八面体场中分裂成两组：低能级d xy , d xz , d yz t 2g ；高能级d x 2-y 2,d z 2e g 正四面体场中分裂成两组：低能级d x 2-y 2,d z 2 e ；高能级d xy , d xzd yz t 2正方形场中分裂成四组：由高到低依次为：{d xz , d yz }； {d z 2}{d xy }；{d x 2-y 2}2. d z 2直指配体, 能量最高； d x 2-y 2, d xy 受到配体的斥力最小；d xzd yz 能量居中； 3. d z 2直指配体, 能量最高； d xz , d yz 受到配体的斥力最小；d x 2-y 2d xy 能量居中;4. ①配体固定时,中心离子的电荷越高,周期数越大,则越大;②中心离子固定时,随配体的变化由光谱化学序列确定该顺序几乎和中心离子无关,若只看配位原子,随配位原子半径的减小而增大：I<Br<Cl<S<F<O<N<C 5. C 6. ①FeH 2O 63+,因为Fe 3+有高电荷；②CoCl 64-,因为O >T ；③CoF 63-,因为F -是比Cl -强的配位体 ④OsCN 64-,因为Os 2+的周期数大于Fe 2+7. D NH 3是强配体,Rh 3+的电荷数高、周期数大; 8. D F -是Cl -强的配体,Co 3+引起的分裂能比Co 2+大;9. 此结论仅在正八面体场中,中心离子d 电子数为4,5,6,7时才成立;八面体场中,d 电子数为1,2,3,8,9,10时,无论强场弱场,电子只有一种排布方式,无高低自旋之分;正四面体场中,分裂能较小,故如果可有高、低自旋态,大多是高自旋态；而正方形场中则大多是低自旋态 10. 强场,t 2g 6,无未成对电子；弱场,t 2g 4e g 2,4个未成对电子 11. BD 12. A13. ①FeH 2O 62+,d 6,弱场高自旋,t 2g 4e g 2②FeCN 64-,d 6,强场低自旋,t 2g 6③CoNH 363+ d 6,强场低自旋,t 2g6④CrH 2O 62+,d 4,弱场高自旋,t 2g 3e g 1⑤MnCN 64-,d 5,强场低自旋,t 2g514. 正四面体场分裂能较小, 通常<P , 因此多高自旋配合物;15. Ni 2+为d 8组态1 根据配位场理论,若是正方形场,d 电子排布是d xz ,d yz 4d z 22d x 2-y 22,所有d 电子成对；若是四面体场,d 电子排布是e 4t 24,有两个未成对电子;2 根据杂化轨道理论,若为低自旋,则8个d 电子集中在 4 个轨道,空出的一个d 轨道和s ,p 轨道形成dsp 2杂化轨道,为平面正方形；若为高自旋,8个d 电子分布在5个d 轨道,取sp 3杂化,形成四面体形;16. NiNH342+是四面体构型,NiCN42-为正方形构型17. 分裂能随金属离子电荷增高而增大,Ni4+d6电荷高,使分裂能大于成对能,而采取低自旋排布t2g6,呈反磁性;18. 用晶体场理论推测下列络合物的未成对电子以及磁性：① FeCN64-② FeCN63-③ MnCN64-,④CoNO263-⑤ FeH2O63+⑥CoF63-19. 下列哪个络合物的磁矩最大A 六氰合钴Ⅲ离子B 六氰合铁Ⅲ离子C 六氨合钴Ⅲ离子D 六水合锰Ⅱ离子E 六氨合钴Ⅱ离子20. 下列配位离子中磁性最大的是A MnH2O63+B FeH2O63+C FeCN64-D CoNH363+E CrH2O62+21. 凡是低自旋络合物一定是反磁性物质;这一说法是否正确22. FeF63-络离子的磁矩为A 3B B 5BC BD B23. K3FeF6的磁矩为玻尔磁子,而K3FeCN6的磁矩为玻尔磁子,这种差别的原因是A 铁在这两种化合物中有不同的氧化数B CN-离子比 F-离子引起的晶体场场分裂能更大C 氟比碳或氮具有更大的电负性D K3FeF6不是络合物24. 已知FeCN63-,FeF63-络离子的磁矩分别为B,B,①分别计算两种络合物中心离子未成对电子数；②用图分别表示中心离子d轨道上电子排布情况；③两种络合物其配位体所形成的配位场,是强场还是弱场25. 某金属离子在八面体弱场中的磁矩为玻尔磁子, 而它在八面体强场中的磁矩为0, 该中心离子可能是A CrⅢB MnⅡC CoⅡD FeⅡ26. 在FeH2O62+和FeCN64-中,Fe2+的有效离子半径哪个大说明理由;27. 为什么过渡金属络合物大多有颜色28. 络合物的光谱d-d跃迁一般在什么区域A 远紫外B 红外C 可见-近紫外D 微波29. 络合物中电子跃迁属d-d跃迁,用_________光谱研究最为合适;30. 推测下列两对络合物中,哪一个络合物的d-d跃迁能量较高：①PtNH342+ , PdNH342+ ② CoCN63-, IrCN63-31.推测下列两对络合物中,哪一个络合物的d-d跃迁能量较高：①CoCN63-和IrCN63-②RhCl63-和RhCN63-32. 铁的两种络合物：A FeCN6,B Na3FeF6,它们的磁矩大小关系为A___B,它们的紫外可见光谱d-d跃迁的波长大小关系为A___B;33. 推测1六水合铁Ⅲ, 2六水合铁Ⅱ, 3六氟合铁Ⅱ三种络合物的d-d跃迁频率大小顺序A 1>2>3B 1>3>2C 3>2>1D 3>1>2E 2>1>334. 某同学测定了三种络合物d-d跃迁光谱,但忘了贴标签,请帮他将光谱波数和络合物对应起来;已知三种络合物为 CoF63-,CoNH363+,CoCN63-,它们的三个光谱波数分别为 34,000 cm-1,13,000 cm-1,23,000 cm-1;18-34答案18.络合物未成对电子磁性FeCN64-t2g6 0 反磁性FeCN63-t2g5 1 顺磁性MnCN64-t2g5 1 顺磁性CoNO263-t2g6 0 反磁性FeH2O63+t2g3e g2 5 顺磁性CoF63-t2g4e g2 4 顺磁性注,高自旋态的d电子配对情况和自由离子是相同的,例如,Co和CoF63-中,未成对d电子数都是4;19. D 络合物磁矩Bnnμμ)2(+=B为玻尔磁子, n是未成对电子数;容易看出,选项中只有D是弱场高自旋,未成对电子数为4.20. B FeH2O63+是弱场高自旋,有5个未成对电子21. 否,低自旋络合物仍可能有未成对电子;22. D Fe3+d5组态,八面体弱场,t2g3e g2,有5个未成对电子,BBBnnμμμμ9.5)25(5)2(=+=+=23. B24. Fe3+d5,八面体场,①FeCN63-：7.1)2(=+nn n=1； FeF63-：n=5② FeCN63-：低自旋,t2g5； FeF63-：高自旋,t2g3e g2③FeCN63-：强场； FeF63-：弱场25. D26. 高自旋态的离子半径大于低自旋态;FeH2O62+是弱场高自旋,FeCN64-是强场低自旋,前者Fe2+的有效半径大;27. 在配位场作用下, d轨道产生了分裂, 分裂后的能级差值落在可见光谱区域, 因此可以吸收可见光谱而产生d-d跃迁;物质的颜色为吸收的可见光谱的互补色, 故有颜色;28. C29. 紫外-可见光谱;30. 分裂能大的络合物d-d跃迁能量高①PtNH342+；② IrCN63-31. 分裂能大的络合物d-d跃迁能量高①IrCN63-；②RhCN63-32. <,<FeCN6,强场低自旋态,未成对电子少,故磁矩较小；又,分裂能大故d-d跃迁的波长较小频率或波数较大33. A 三种络合物的分裂能递增,故d-d跃迁频率递减34. CoF 63-13,000 cm -1CoNH 363+23,000 cm -1CoCN 63-34,000 cm -135. 解释为什么大多数Zn 2+的配合物无色;36. 用配位场理论判断NiCO 4不能观察到d-d 跃迁的光谱,对吗 37. 试用配位场理论解释变色硅胶变色的原因变色剂为CoCl 2; 38. 解释为什么FeF 63-是无色的39. 实验测得FeH 2O 62+配位离子在1000nm 处有一吸收峰, 试求出跃迁能级的间隔采用波数单位cm -1; 40. 求FeCN 64-的CFSE;41. 对于CoF 63-,试写出：①d 电子排布；②磁矩；③CFSE42. 已知：CoF 63-：O = 13,000 cm -1CoCN 63-：O = 34,000 cm -1P = 21, 000 cm -1确定上述两种络合物的磁性,并计算其 CFSE 以 cm -1为单位;43. 凡是中心离子电子组态为d 6的八面体络合物,其CFSE 都是相等的,这一说法是否正确 44. 已知 ML 6络合物中M 3+为d 6,f =1,g = 20,000 cm -1,P = 25,000 cm -1,求CFSE45. 为什么在过渡金属络合物中,八面体构型远较四面体构型多46. 用配位场理论估算下列离子的结构和未成对电子数： ①MoCl 63- ②RuNH 363+ ③MnO 43- ④NiI 42- ⑤AuCN 4- 47. Jahn-Teller 效应的内容为_____________; 48. 若忽略电子相互作用, d 2组态的基态在正八面体场中的简并度为_______; 49. 下列八面体络合物的电子结构中发生大畸变的是A t 2g 5e g 2B t 2g 3e g 2C t 2g 4e g 2D t 2g 6e g 335-49答案35. Zn 2+d 10的d 轨道填满电子,它通常是以sp 3杂化轨道形成配键,无d-d 能级跃迁;因此络合物一般无色;36. 对; 37. Co 2+为d 7组态;在无水CoCl 2中,当电子发生d-d 跃迁时,吸收波长为650~750nm 的红光,因而显示蓝色;但CoCl 2吸水后,变为CoH 2O 6Cl 2,即由相对较强的配体H 2O 取代了相对较弱的配体Cl -,引起分裂能变大,使电子发生d-d 跃迁时吸收的能量增大,即吸收光的波长缩短蓝移,吸收波长为490~500nm 的蓝光,因而呈粉红色;38. Fe 3+d 5的电子分占5个d 轨道,自旋平行,按照原子光谱的跃迁选律,此时t 2g →e g 的跃迁是自旋禁阻的,故FeCl 63-不吸收可见光,无色;在原子光谱中,若采用L-S 偶合,对于允许跃迁而言,两个状态的总自旋之差应等于零,即S =0,这表明当两个状态的自旋相同时,跃迁才可能发生,否则,跃迁是禁阻的,即称为自旋禁阻跃迁 39. 1/=1/1000×10-7cm=10000cm -140.t 2g 6,PD P P P q O O 22425123526SEF C -=-∆=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-⨯-=41. ①t 2g 4e g 2；②B μ62；③ q O O O D P P 452532524CFSE =∆=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+∆⨯+⎪⎭⎫⎝⎛∆-⨯-=42. CoF 63-：顺磁性,5200 cm -1CoCN 63-：反磁性,39600 cm -143. 否,与高、低自旋态的有关;44. 八面体络合物的分裂能可近似表示为g f O ⨯=∆,f 是配体的贡献以00.1O 2H =f 为标准,g 是中心离子的贡献;依据题意,1cm 20000-=⨯=∆g f O ,由于P O <∆,为弱场高自旋,t 2g 4e g 2,晶体场稳定化能为45. 正八面体场的LFSE 比正四面体场的CFSE 大, 只有在d 0, d和弱场d 5时二者相等, 这意味着八面体构型比四面体构型稳定所以八面体构型比四面体多;46. 离子 d 电子数 形状 d 电子排布 未成对电子数MoCl 63- d 3 八面体 t 2g 33RuNH 363+ d 5 八面体 t 2g 51MnO 43- d 2 四面体 e 22NiI 42- d 8 四面体 e 4t 242AuCN 4- d 8 正方形 d xz ,d yz 4d z 22d x 2-y 22一个配位离子究竟采取何种几何构型,主要决定于它在能量上和几何上是否有利; 对于6配位的离子,比较容易判断有时需要考虑是否会发生Jahn-Teller 效应;对于4配位的离子,因素复杂些;本题中的MnO 43-离子,从晶体场稳定化能来看,采取正方形比采取四面体构型有利,但由于MnV 半径较小47pm,若采取正方形构型,则配体之间的排斥力较大,不稳定；若采取四面体构型,则配体之间的排斥力减小,离子较稳定此时MnV 的半径也略有增大;在NiI 42-配离子中,尽管Ni 2+属d 8组态但由于它的半径仍较小,而I -的半径较大~216pm 且电负性也较大因而采取正方形构型时配体之间的斥力太大,而采取四面体构型可使斥力减小,因而稳定;同是d 8构型的Au 3+,它属第三长周期,半径较大,周围有较大的空间,此时晶体场稳定化能是决定配位离子几何构型的主导因素;由于采取正方形构型比采取四面体构型可获得较大的配位场稳定化能,因而它们的四配位离子,一般采取平面四方形,呈反磁性;47. 在对称的非线性分子中,如果体系的基态有几个简并能级,则是不稳定的,体系一定会发生畸变,使一个能级降低,以消除这种简并性; 48. 3 49. D50. 已知d x 2-y 2能级> d z 2能级>其他d 轨道能级,则应在下列何种场合产生A 正四面体场B 正八面体场C 拉长的八面体D 正方形场51. 在过渡金属的八面体络合物中,由于Jahn-Teller 效应使构型发生畸变,若为强场配体,大畸变发生在d 7,d 9,若为弱场配位体,大畸变发生在____________;52.下列络合物的几何构型哪一个偏离正八面体最大A 六水合铜ⅡB 六水合钴ⅡC 六氰合铁ⅢD 六氰合镍ⅡE 六氟合铁Ⅲ 53. 下列八面体络合物中,哪些会发生畸变为什么NiH 2O 62+,CuCl 64-,CrCN 63-,CoNH362+,FeH 2O 62+ 54.下列配为位离子中,哪个构型会发生畸变 A CrH 2O 63+B MnH 2O 62+C FeH 2O 63+D CrH 2O 62+55. 为什么 Mn 3+的六配位络离子为变形八面体,而 Cr 3+的配位络离子为正八面体构型 56. 在CuCl 2晶体中,Cu 2+周围有六个Cl -配位, 实验测得其中四个Cu —Cl 键长为230pm, 另外两个键长为295pm,试用配位场理论解释之;57. 某 AB 6n -型络合物属于O h 群,若中心原子 A 的d 电子数为6,试计算CFSE,并简单说明计算方案的理由;58. 试解释：①CoH 2O 62+比CoH 2O 63+稳定,②CoCN 63-比CoCN 64-稳定,③CoF 64-比CoBr 64-稳定; 59. 简述σ-π键的效应;60. NiCO 4中Ni 与CO 之间形成A 键B 键C -键61. CO 与过渡金属形成羰基络合物时,CO 键会A 不变B 加强C 削弱D 断裂62. 羰基络合物中,CO 键的键长比 CO 分子键长应A 不变B 缩短C 变长63. CN -是强场配体,ΔO 值特别大,按分子轨道理论,它以什么轨道形成反馈π键A 5σ轨道 B1π轨道 C2π轨道 D4σ轨道64. 试阐明银盐溶液分离烷烯烃混和物的基本原理; 65. 作图示出PtCl 3C 2H 4-中Pt 2+和C 2H 4间轨道重叠情况, 指出Pt 2+和C 2H 4 各用什么轨道成键以及电子授受情况,并讨论Pt 2+和C 2H 4形成的化学键对C 2H 4 中C-C 键的影响;50-65答案 50. C 51. d 4,d 952. A53. NiH 2O 62+,t 2g 6e g 2,不产生简并态,不发生畸变； CuCl 64-,t 2g 6e g 3,高能轨道出现简并态,大畸变； CrCN 63-,t 2g 3,不产生简并态,不发生畸变； CoNH 362+,t 2g 6e g 1,高能轨道出现简并态,大畸变； FeH 2O 62+,t 2g 4e g 2,低能轨道出现简并态,小畸变； 54. D55. Mn 3+: d 4,有Jahn-Teller 效应,发生畸变; Cr 3+: d 3,无Jahn-Teller 效应,正八面体;56. Cu 2+的d 电子排布是t 2g 6e g 3,e g 轨道上电子分布不对称, d z 2二个电子与配体斥力大, 呈拉长的八面体, 所以Cu-Cl 键长,d x 2-y 2上一个电子与配体的斥力小,Cu--Cl 键短;57. 属于O h 群,说明是理想的正八面体,没有John-Teller 效应引起的变形,d 电子应该按强场排布t 2g 6而不是弱场排布t 2g 4e g 2;58. ①H 2O 是弱场配体,对于Co 2+d 7,t 2g 5e g 2;对于Co 3+d 6,t 2g 4e g 2;前者的CFSE 较大,所以CoH 2O 62+较稳定;②CN -是强场配体,对于Co 2+d 7,t 2g 6e g 1;对于Co 3+d 6,t 2g 6;前者e g 上的一个电子很不稳定,易失去该电子而形成CoCN 63-;③CoF 64-的CFSE 较大,稳定;而CoBr 64-不稳定是由于Br -离子半径大不能形成六配位的八面体,可形成CoBr 42-,为四面体; 59. ①双重成键加强了两者之间的结合：金属离子和配体之间除了σ配键外,还有反馈π配键; ②削弱了配体内部的键：形成σ配键时,配体分子的成键π电子进入金属离子的空轨道,削弱了配体内部的键；形成反馈π键时电子从金属离子返回到配体分子的反键π轨道,去进一步削弱了配体内部的键; 60. C 61. C 62. C 63. CCN -：KK3σ24σ21π45σ21π0,其中充满电子的5σ轨道参与形成σ配键,1π空轨道参与形成反馈π键;64. Ag +的电子结构为4d 105s 0, 烯烃的电子与Ag +的5s 0形成配键,Ag的d 轨道与烯烃的反键空轨道形成反馈键, 生成稳定的-配合物而Ag +不与烷烃发生作用,从而达到分离的作用;65. Pt 2+5d 8采取dsp 2杂化,形成平面正方形配位结构,杂化轨道分别与Cl 的p 轨道和乙烯的成键轨道重叠,形成配键;Pt2+的未参与杂化的5d轨道与乙烯的反键轨道重叠形成反馈键,电子由Pt的5d流向乙烯的;乙烯成键轨道上的电子流向Pt, Pt上的电子流入乙烯的, 这两个效应均导致乙烯的C-C键削弱,键长增加;。
结构化学第三章课后作业题答案
2. 写出HCN,CO2,H2O2,CH2=CH2和C6H6(苯)分子的对称元素以及所属点群。
解：
HCN：旋转轴反映面点群：C∞v
CO2: 对称中心i，反映面，旋转轴点群：D∞h
H2O2: 1条C2旋转轴，点群：C2
CH2=CH2:
3条C2旋转轴(其中与平面垂直的作为主轴) ，一个σh对称中心i 点群：D2h
C6H6: 6条C2旋转轴，1条C6旋转主轴，对称面σh对称中心i D6h
3. 写出ClHC=CHCl(反式)分子全部对称操作及其乘法表。
解：分子点群为C2h
对称操作：1条C2旋转轴，一个σh
乘法表：
4. 自己动手制作下列分子模型，找出它们的对称元素及所属分子点群，并指出它们是否有偶极矩和旋光性。
(1)CH2Cl2对称中心，C2对称轴，两个σv对称面点群：C2v 有偶极矩无旋光性
(2)CH2=CH-CH=CH2(反式) C2对称轴，σh点群：C2h 无偶极矩无旋光性
(3)OCS 无对称中心线形分子点群：C∞v有偶极矩和旋光性
(4)IF7(五角双锥) 对称中心，C5对称轴5个C2对称轴，1个σh对称面
点群：D5h 没有偶极矩和旋光性
(5)CH4对称元素：4个C3,3个C2，3个S4对称轴，对称中心，6个σd对称面
T d点群没有偶极矩和旋光性
(6)B2H6 对称中心，C2对称轴2个C2对称轴，1个σh对称面
点群：D2h 没有偶极矩和旋光性
(7)H3BO3(平面型) 对称中心，C3对称轴3个C2对称轴，1个σh对称面
点群：C3h 没有偶极矩和旋光性。
结构化学试题及答案
结构化学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 以下哪个元素的原子最外层电子数为6？A. 氢B. 碳C. 氧D. 硫答案：B2. 单质分子中，哪个分子的键角不是109.5°？A. 甲烷B. 乙烯C. 乙炔D. 二氧化碳答案：B3. 以下哪个是共价键？A. 离子键B. 金属键C. 范德华力D. 氢键答案：A4. 根据路易斯酸碱理论，以下哪个物质是酸？A. 氨气B. 氢气C. 氢氧化钠D. 二氧化碳5. 以下哪个元素的原子半径最大？A. 锂B. 钠C. 钾D. 铯答案：D6. 以下哪个化合物是离子化合物？A. 二氧化碳B. 氯化氢C. 水D. 氯化钠答案：D7. 以下哪个是分子间作用力？A. 离子键B. 共价键C. 金属键D. 氢键答案：D8. 以下哪个元素属于过渡金属？A. 氦B. 碳C. 铁D. 氖答案：C9. 以下哪个化合物具有平面三角形的分子结构？B. 乙烯C. 乙炔D. 二氧化碳答案：B10. 以下哪个元素的电子排布符合洪特规则？A. 氧B. 氮C. 碳D. 氦答案：B二、填空题（每题2分，共20分）1. 元素周期表中，第IA族的元素最外层电子数为______。
答案：12. 根据分子轨道理论，分子轨道可以分为______和______。
答案：成键轨道；反键轨道3. 金属晶体中，原子间的相互作用力主要是______。
答案：金属键4. 根据路易斯酸碱理论，酸是能够接受______的物质。
答案：电子对5. 元素的电负性越大，其原子半径越______。
答案：小6. 离子化合物中，正负离子之间的相互作用力是______。
答案：离子键7. 氢键是一种比范德华力稍强的______作用力。
答案：分子间8. 过渡金属通常具有______价电子。
答案：多个9. 二氧化碳分子的几何结构是______。
答案：线性10. 根据洪特规则，电子在原子轨道中填充时，优先单独占据______轨道。
答案：不同三、简答题（每题10分，共30分）1. 请简述什么是价层电子对互斥理论，并举例说明。
结构化学练习题及答案
1、 填空题
试卷中可能用到的常数：电子质量（9.110×10-31kg）,
真空光速
（2.998×108m.s-1）, 电子电荷（-1.602×10-19C）,Planck常量（6.626×10-
34J.s）, Bohr半径（5.29×10-11m）, Bohr磁子(9.274×10-24J.T-1), Avogadro
21. 按晶体场理论, 正四面体场中, 中央离子d轨道分裂为两组, 分别记为 (按能级由低到高)_____和______, 前者包括___，后者包括______ 22. 分子光谱是由分子的______能级跃迁产生的。其中远红外或微波谱 是由________能级跃迁产生的；近红外和中红外光谱带是由_____能级 跃迁产生的;紫外可见光谱带是由____能级跃迁产生的。 23. NaCl晶体中负离子的堆积型式为_____，正离子填入_____的空隙 中。CaF2晶体中负离子的堆积型式为_____，正离子填入_____的空隙 中。 24. 点阵结构中每个点阵点所代表的具体内容，包括原子或分子的种类 和数量及其在空间按一定方式排列的结构，称为晶体的 。
A. Π
B. Π
C. Π
D. Π
21. 下列分子或离子中不是sp3杂化的是
A. H2S
B. BCl3
C. PCl3
D. NH4+
22. 按价电子互斥理论，下列哪个分子成四面体形状
A. XeF4
B. XeO4
C. ICl4-
D. BrF4-
23. 金属铜为A1结构，其晶胞型式和结构基元分别是
A．立方面心，4个Cu原子 B. 立方体心，2个Cu原子
称的，是只与径向有关的力场，这就是
近似。
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Enx ,ny ,nz
h2 8ma2
nx2 ny2 nz2
E111
3
h2 8ma2
3
h2 E211 E121 E112 6 8ma2 6
h2 E221 E212 E122 9 8ma2 9
E311
E131
E113
11 h2 8ma2
11
E222
12
h2 8ma
2
12
三维势箱：n取正整数 简并度：1 不是0！ 简并度：3 简并度：3 简并度：3 简并度：1
作业问题
1. 为便于登记，请在作业上标明学号（在 班级中的编号:1-41）。
2. 要写名字。 3. 注意写单位。 4. 教材的版本不同，不要写错了作业！
作业问题(第一章3,4题)
1. 答案采用国际单位制: 2. 采用科学计数法: 3. 单位换算: 4. 电子质量: 5. 中子质量:
波长=90pm=9.0X10-11m 波长=0.9X10-12m 1eV=1.602X10-19J 9.109X10-31kg 1.675X10-27kg
x h
h
h
m v m 2eV / m 10% 2meV 10%
3.881010 m
x h
3.11011m
m v 4
人的眼睛无法区分电子运动的波动性！ 对成像无影响
1.12 下列函数中,那几个是算符 d 2 的本征函数？若是，求出其本征
值。
dx 2
ex,sinx,2cosx,x3,sinx+cosx
ll
0 xl
n 1,2,
n (x) n'(x)dx l 0
2 sin nx
ll
2 sin n'x dx 2 l sin nx sin n'x dx
ll
l0 l
l
2 l
l
0
1 2
cos
n
n'x
l
cos
n
n'x
l
dx
1 l
n
l
n'
sin
n
n'x
l
n
l
n'
sin
n
n'x
l
l 0
E0 0
E1
h2
8 2mR2
E1
E2
4h2
8 2mR2
E2
9h2
E3 8 2mR2 E3
E2
E-2
E1
E-1
E0
22 12 h2 hc
E
8 2mR2
212nm
1
mv
2
p
h
3
h
4
E
5
1
mv
v v2
错在何处？原因？
p h
p=mv
u
E p2 2m
E
E h v = 2u
p h
p=mc
c
E pc
E
E h
实物粒子
光子
u：德布罗意波的传播速度（相速度） 3 错了
v：粒子的运动速度（群速度）
1.8 电视机显像管中运动的电子，假定加速电压为1000V，电子运 动速度的不确定度⊿v为v的10%，判断电子的波动性对荧光屏上成 像有无影响？
作业问题(第一章3,4题)
1. 3hh0来自1 2mv2v=8.12×105m/s
1. 4(1) h =6.626×10-22m
mv
1. 4(2) h h =9.043×10-11m
p 2mT
1. 4(3) h h =7.08×10-11m
p 2meV
1.6 对于一个运动速度v<<c的自由粒子，有人进行如下推导：
2
2
1.14 证明在一维势箱中运动的粒子的各个波函数相互正交。
方法二
n (x)
Aˆ ni ai ni
2 sin nx 0 x l n 1,2,
ll
Aˆ nj a j nj
ai a j
* ni
Aˆ
nj
d
aj
*
ni
nj
d
=
nj (Aˆ ni )*d
ai
nj
* ni
d
hc
E6
E5
8ml2c 506.6nm
E4
11h
E3
与实验值相比的相对误差：-0.67%
E2
E1
1.21 已知封闭的圆环中粒子的能级为：
n2h2
En 8 2mR2
n 0,1,2,3,
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 子发中 态所66需的吸离收域的键光，的取波R长=。140pm，试求其电子从基态跃迁到第一激
1.20 若在下一离子中运动的电子可用一维势箱近似的表示其运动 特算征 电，子估跃计迁这时一所势吸箱收的光长的度波l=长1.，3n并m与，实根验据值能5级1公0.0式nmEn比=n较2h。2/8ml2估
H
H
H
H
H3C N
CH3 N
CH3
H
H
H
CH3
En
n2h2 8ml 2
n 1,2,
E
62 52 h2 8ml 2
d2 dx2
ex
ex
d2 dx2
sin
x
1 s in
x
d2 dx2
2 cos
x
1 2 cos
x
d2 dx2
x3
6x
d2 dx2
sin
x
cos
x
1
sin
x
cos
x
本征值：1 本征值：-1 本征值：-1 无本征值 本征值：-1
1.14 证明在一维势箱中运动的粒子的各个波函数相互正交。
n (x)
2 sin nx
*
ni
nj
d
0
1.14 证明在一维势箱中运动的粒子的各个波函数相互正交。
n (x)
2 sin nx
ll
0 xl
n 1,2,
n *(x) n'(x)dx 0
正交通常只适用于同一原子内不 同轨道间情况.
1.19 一个粒子处在a=b=c的三维势箱中，试求能级最低的前5个能 量值[单位为h2/(8ma2)]，计算每个能级的简并度。
sinn n' n n'
sinn n' n n'
0
sin x sin y 1 cosx y cosx y sin x cos y 1 sinx y sinx y
2
2
cosx sin y 1 sinx y sinx y cosx cos y 1 cosx y cosx y