《结构化学》期末复习题.pdf

1 一 填空题一 填空题 每空 1 分 共 20 分 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 常数 6 022 1023mol 1 1 导致 量子 概念引入的三个著名实验分别是 黑体辐射 光电效应 和 氢原子光谱 2 测不准关系 x px 3 氢原子光谱实验中 波尔提出原子存在于具有确定能量的 稳定状态 定态 此时原子不辐 射能量 从 一个定态 E1 向 另一个定态 E2 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 能量 越大 4 方程 a 中 a 称为力学量算符 的 本征值 5 Planck 能量量子化 的提出 标志着量子理论的诞生 6 如果某一微观体系有多种可能状态 则由它们线性组合所得的状态也是体系的可能状态 这叫做 态叠加 原理 7 一维势箱的长度增大 其粒子的量子效应 减弱 填增强 不变或减弱 8 将多电子原子中的其它所有电子对某一个电子的排斥作用看成是球对称的 是只与径向有关的力场 这就是 中心力场 近似 9 氢原子的零点能约为 13 6 eV 基态氢原子单位体积中电子出现概率最大值在 核附近 处 单 位厚度的球壳体积中出现概率最大值在 r a0 52 9 pm 处 10 He 离子的薛定谔方程为 E r eh 4 2 8 0 2 2 2 2 11 原子单位中 长度的单位是一个 Bohr 半径 质量的单位是一个电子的静止质量 而能量的单位为 27 2 eV 12 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 对称性一致 匹配 原 则 最大重叠原则 能量相近原则 13 类氢体系的某一状态为 43 1 该体系的能量为 0 85Z2 eV 角动量大小为 2 3 角动量在 z 轴上的分量为 轨道磁矩为 2 3 B 14 两个能级相近的原子轨道组合成分子轨道时 能级低于原子轨道的分子轨道称为 成键分子轨道 15 多电子体系的完全波函数对于交换其中任意两个电子的坐标必须是 反对称的 16 Mn 原子的基态光谱支项为 6S5 2 44Ru 原子的基态光谱支项为 5F5 钠的电子组态为 1s22s22p63s1 写出基谱项 2S 基谱支项 2S 0 C 原子的基态价电子组态是 2s22p2 其最稳定的光谱支项是 3P 1 2 17 给出下列分子所属点群 吡啶 C2v BF3 D3h NO3 D3h 二茂铁 D5d 18 偶极矩比较 NH3 PH3 苯 萘 填 或 OF OF B OF OF OF C OF OF OF D OF OF OF 36 对于 分子轨道 的定义 下列叙述中正确的是 B A 分子中电子在空间运动的波函数 B 分子中单个电子空间运动的波函数 C 分子中单电子完全波函数 包括空间运动和自旋运动 D 原子轨道线性组合成的新轨道 37 下面对于分子中电子排布说法正确的是 B A 电子不能排入反键轨道 因为反键轨道能量较高 B 电子可以排入反键轨道 但排入后轨道能量升高 C 反键轨道具有和成键轨道相似的性质 D 反键轨道和相应的成键轨道的分布形状相同 38 下面关于双原子分子光谱描述正确的是 A A 分子光谱是和分子内部运动密切相关的 B 分子光谱和核的运动无关 8 C 核的自旋和电子自旋在分子光谱中表现很明显 所以不能忽略 D 一般分子光谱不涉及到电子的跃迁 38 分子的 Raman 光谱活性是和下列哪一个性质相关的 B A 电阻率 B 极化率 C 偶极距 D 热容 38 红外光谱由分子内部 D 能量跃迁引起 A 转动 B 电子 振动 C 振动 D 振动 转动 39 价键理论处理 H2时 试探变分函数选为 C A c1 a 1 c2 b 2 B c1 a 1 b 1 c2 a 2 b 2 C c1 a 1 b 2 c2 a 2 b 1 D c1 a 1 a 2 c2 b 1 b 2 40 在 LCAO MO 方法中 各原子轨道对分子轨道的贡献可由哪个决定 B A 组合系数 Cij B Cij2 C Cij D Cij 41 MO 理论认为 O2 中净的成键效应是 C A 一个 键和一个 键 B 一个 键和两个单电子 键 C 一个 键和一个三电子 键 D 两个 键 42 通过变分法处理氢分子离子体系 计算得到的体系能量总是 C 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 42 由下述实验方法可验证分子轨道能级顺序的是 D A 红外光谱 B 核磁共振 C 质谱 D 光电子能谱 42 2 4 6 三硝基苯酚是平面分子 存在离域 键 它是 D A B C D 43 下列分子或离子中不是 sp3杂化的是 B A H2S B BCl3 C PCl3 D NH4 43 按价电子互斥理论 下列哪个分子成四面体形状 B A XeF4 B XeO4 C ICl4 D BrF4 44 下面那种分子 电子离域能最大的是 C A 已三烯 B 正已烷 C 苯 D 环戊烯负离子 45 下面说法正确的是 C A 凡是八面体配合物一定属于 Oh点群 B 凡是四面体构型的分子一定属于 Td点群 C 异核双原子分子一定没有对称中心 D 在分子点群中对称性最低的是 C1点群 对称性最高的是 Oh点群 46 Ni 与 CO 可形成羰基配合物 Ni CO n 其中 n 为 C A 6 B 3 C 4 D 5 9 47 许多过渡金属可以通过 A 键与 CO 形成络合物 A B C p D p 47 在羰基配合物中 配体 CO 的 C O 键键长比自由 CO 的键长 B A 变短了 B 变长了 C 没变化 D 无结论 48 在八面体配位场中 3d 轨道分裂成几组 A A 二组 B 三组 C 四组 D 五组 48 在正四面体配位场中 d 轨道将分裂成几组 A A 二组 B 三组 C 四组 D 五组 48 平面正方形场中 受配位体作用 能量最高的中央离子 d 轨道为 A A dx2 y2 B dxy C dxz D dyz 48 ML8型络合物中 M 位于立方体体心 8 个 L 位于立方体 8 个顶点 则 M 的 5 个 d 轨道分裂为多少 组 A A 2 B 3 C 4 D 5 49 在弱八面体场中 具有最大的配位场稳定化能的是下列的哪一个 C A d1 B d2 C d3 D d4 50 配离子 Mn CN 6 4 中 d 能级分裂情况可由下列哪种实验测得 C A 核磁共振 B 顺磁共振 C 红外光谱 D 电子能谱 51 下列络合物的几何构型哪一个偏离正八面体最大 A A 六水合铜 B 六水合钴 C 六氰合铁 D 六氰合镍 52 某 d8电子构型的过渡金属离子形成的八面体络合物 磁矩为 8 B 则该络合物的晶体场稳定化能 为 C A 6Dq B 6Dq 3P C 12Dq D 12Dq 3P 53 ML6络合物中 除了 配键外 还有 配键的形成 且配位体提供的是低能占据轨道 则由于 配 键的形成使分裂能 C A 不变 B 变大 C 变小 D 消失 54 八面体络合物 ML6中 中央离子能与 L 形成 键的原子轨道为 A A dxy dxz dyz B px py pz C dxy dxz px pz D A 和 B 55 根据 MO 理论 正八面体络合物中的 d 轨道能级分裂定义为 B A E eg E t2g B E eg E t2g C E t2g E eg D E t2g E eg 56 八面体场中 d 轨道分裂后造成的能级之差称为 C A 自旋 自旋分裂 B 电子成对能 C 晶体场分裂能 D 晶体场稳定化能 57 乙烯在与金属生成侧基配合物时 提供配位电子的轨道是 C A B C D 10 57 解释 N2分子配合物的稳定性的合适理论是 C A 杂化轨道理论 B 晶体场理论 C 配位场理论 D 轨道对称性守恒原理 58 能够反映其晶体结构特征的最小单位是 D A 原子 B 分子 C 结构基元 D 晶胞 59 描述晶胞中各原子位置的参数称为 B A 晶胞参数 B 分数坐标 C 平移向量 D 晶面指标 60 晶体中独立的宏观对称元素有 D 种 A 5 B 6 C 7 D 8 61 晶体对称性可划分为 个晶系 种空间格子 A A 7 14 B 8 14 C 7 15 D 32 14 62 在晶体中不会出现下列哪种旋转轴 D A 2 次轴 B 3 次轴 C 4 次轴 D 5 次轴 63 下列哪一个不是晶体所有的共同特性 C A 均匀性 B 各向异性 C 各向同性 D 自发地形成多面体外形 64 下列哪一种说法是正确的 D A 点阵结构和晶体结构是等同的 B 点阵结构和结构基元结构是等同的 C 基元结构就是晶体结构 D 在点阵点上放置结构基元就构成了晶体结构 65 与 b 轴垂直的晶面的晶面指标可能是 C A 0 1 1 B 1 0 0 C 0 1 0 D 0 0 1 65 某晶体属立方晶系 一晶面截 x 轴 a 2 截 y 轴 b 3 截 z 轴 c 4 则该晶面的指标为 A A 234 B 432 C 643 D 213 66 晶包一定是一个 C A 八面体 B 六方柱体 C 平行六面体 D 正方体 67 国际符号4 2m 相对应的点群熊夫利符号是 C A D4h B Td C D2d D C4v 68 特征 x 射线产生是由于 A A 原子内层电子能级间跃迁 B 原子的价电子能级间的跃迁 C 分子振动能级间的跃迁 D 分子转动能级间的跃迁 68 X 射线衍射的方法是研究晶体微观结构的有效方法 其主要原因是由于下列的哪种 B A X 射线的粒子不带电 B X 射线的波长和晶体点阵面间距大致相当 C X 射线可使物质电离而便于检测 D X 射线的穿透能力强 69 用 Bragg 方程处理晶体对 X 射线的衍射问题 可将其看成下列的哪种现象 A 11 A 晶面的反射 B 晶体的折射 C 电子的散射 D 晶体的吸收 70 Laue 法可研究物质在什么状态下的结构 A A 固体 B 液体 C 气体 D 等离子体 71 CsCl 晶体的点阵型式是下列的哪种 D A 四方 P B 立方 I C 立方 F D 立方 P 72 金刚石属立方晶系 每个晶胞所包括的 C 原子个数为下列哪个数 B A 4 B 8 C 12 D 16 73 某元素单质的晶体结构属于 A1型立方面心结构 则该晶体的晶胞有多少个原子 D A 一个原子 B 两个原子 C 三个原子 D 四个原子 74 实验测得金属 Ag 属 A1型密堆积 晶胞参数 a 4 08 10 10m 金属 Ag 的原子半径为 C A 0 72 10 10m B 1 02 10 10m C 1 44 10 10m D 2 04 10 10m 75 金属铜为 A1结构 其晶胞型式和结构基元分别是 D A 立方面心 4 个 Cu 原子 B 立方体心 2 个 Cu 原子 C 立方体心 1 个 Cu 原子 D 立方面心 1 个 Cu 原子 三 判断题 每题三 判断题 每题 1 分 共分 共 10 分 分 1 Planck 能量量子化概念的提出 标志着量子力学的诞生 2 德布罗意波表明微观粒子具有波粒二象性 3 光的强度越大 光的能量就越大 4 微观粒子任何物理量都有确定值 5 函数 2 22 2 xx SinSin x ll ll 是一维势箱中粒子的一个可能状态 6 H 的一个电子处于总节面数为 3 的 p 态 该电子的能量应为 1 4 R 7 电子填充分子轨道的原则为能量最低原则 保里原理和洪特规则 8 多电子原子中 单电子波函数的角度部分与氢原子的完全相同 8 空间同一点出现两个电子的概率一定为零 9 原子是不可再分的粒子 10 磁量子数决定了电子运动角动量在 z 方向上的分量 11 中心力场近似不考虑电子间的作用 12 氢原子和钠原子具有相同的基态光谱项 12 光谱支项 3 P 0比 3 P 2稳定 13 电子自旋量子数 s 1 2 12 13 根据保里原理 单电子波函数必须是反对称的 14 把 H2分子先拉长再压缩恢复原状 这个操作属于对称操作 15 任何分子都具有无穷个 C1轴 16 分子中的主轴一定是轴次最高的旋转轴 17 NH3的几何构型和所属点群为三角锥形 C3v点群 18 凡是有镜面的分子都不具有偶极矩和旋光性 19 H2分子重叠积分 S 随着核间距的减小而增大 20 线性变分法处理氢分子离子过程中得到 Sab积分的数值不会大于 1 21 分子轨道是描述分子中单个电子在空间运动的状态函数 22 关于分子键轴成圆柱对称的是 轨道 23 双原子分子和多原子分子键级的定义是一样的 24 紫外可见吸收光谱反映的是分子中核的运动 25 由于 MO 理论采用单电子近似 所以在讨论某个电子的运动时完全忽略了其它电子的作用 26 价键理论可以正确预测分子的磁性 27 价电子对的排布形状不等于分子的几何形状 28 不等性杂化的所有价电子对的 s 成分互不相同 29 具有自旋未成对电子的分子是顺磁性分子 但不一定只有含奇数个电子的分子才能是顺磁性的 30 顺磁性分子也有反磁性 但顺磁性大于反磁性 31 如果分子 A 的 HOMO 和分子 B 的 LUMO 对称性匹配 则 A 和 B 容易反应 32 用 HMO 理论处理 直链共轭烯烃的各 分子轨道都是非简并的 33 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 34 任何原子核都可以产生核磁共振 35 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 36 晶体场理论认为 中心离子与配位体之间的静电作用是络合物稳定存在的主要原因 37 晶面指标 表示的是一组平行晶面 38 晶体中每一组平行的晶面都可以产生唯一的衍射 39 晶体的所有宏观对称元素都是其微观对称元素 40 某金属原子采用 1堆积型式 其晶胞型式为简单立方 四 简答题四 简答题 每小题 4 分 共 16 分 1 2 ax xe 是算符 2 2 2 4 2 d ax dx 的本征函数 求本征值 13 a axe exaexaaxeaxe exaeaxe dx d xexaxe dx d xexa dx d xa dx d ax axaxaxax axaxax axax ax 6 6 4442 42 4 4 4 2 2222 222 22 2 3232 322 22 2 2 22 2 2 22 2 2 因此 本征值为 6a 2 说明类氢离子 3Pz 状态共有多少个节面 各是什么节面 解 类氢离子 3pz n 3 l 1 m 0 共有 n 1 3 1 2 个节面 径向节面 n l 1 3 1 1 1 球面 角节面 l 1 m 0 xoy 平面 2 一类氢离子的波函数 n l m共有二个节面 一个是球面 另一个是 xoy 面 这个波函数的 n l m 分别 是多少 3 写出玻恩 奥本海默近似下 Li2 的薛定谔方程 原子单位 13 2 2 E r 解 用原子单位 4 推导 C O 原子的基普项和基普支项 解 碳原子的电子排布为 1s22s22p2 1s22s2是闭壳层 所以只考虑 p2 ML max 1 L 1 MS max 1 L 1 J 2 1 0 p 电子半充满前 故基 普项是 3P 基普支项 3P 0 5 写出 2 O 2 O 2 O 和 2 2 O 的键级 键长长短次序及磁性 解 O2 O2 O2 O22 键级 2 5 2 1 5 1 1 0 1 14 键长 O2 O2 O2 N2 磁性 顺磁 抗磁 7 说明下列化合物中心原子的杂化类型 分子的几何构型及分子所属点群 NH3 BF3 CCl4 Ti H2O 6 杂化 几何 点群 NH3 不等性 sp3 三角锥 C3v BF3 sp2 平面三角形 D3h CCl4 sp3 四面体 Td Ti H2O 6 d2sp3 八面体 Oh 7 原子轨道为什么要杂化 解 这是因为杂化时杂化轨道之间力图在空间取最大夹角分布 使相互间的排斥能最小 原子轨道杂化 以后 更有利于原子轨道间最大程度地重叠 可使成键能力增加 从而使生成的分子更加稳定 8 为什么过渡金属元素的化合物大多有颜色 解 过渡金属配合物中 中心离子 d 轨道能级分裂 在光照下 d 电子可从能级低的 d 轨道跃迁到能级高 的 d 轨道 产生 d d 跃迁和吸收光谱 这种 d d 跃迁产生的吸收光谱 常常在可见光区 故过度金属配 合物通常都有颜色 9 指出下列络合物中那些会发生姜 泰勒畸变 为什么 Cr CN 6 3 Mn H2O 6 2 Fe CN 6 3 Co H2O 6 2 解 络合物 d 电子排布 姜 泰勒畸变 Cr CN 6 3 t2g3eg0 无 Mn H2O 6 2 t2g3eg2 无 Fe CN 6 3 t2g5eg0 小畸变 Co H2O 6 2 t2g5eg2 小畸变 配合物中心离子的 d 电子排布存在简并态 则是不稳定的 分子的几何构型发生畸变 以降低简并度而 15 稳定于其中某一状态 即姜 泰勒畸变 若在高能级的 eg轨道上出现简并态 则产生大畸变 若在低能 级的 t2g轨道上出现简并态 则产生小畸变 10 判断下列分子中键角大小变化的次序并简要说明理由 NH3 PH3 AsH3 SbH3 11 已知 CO 能与金属 Cr Fe Ni 形成共价金属配合物 试问 CO 是以哪一端与金属形成配键 配位数 分别是多少 这种配键与 M NH3配键有什么区别 Cr Fe Ni 的原子序数分别是 24 26 28 12 写出晶体中可能独立存在的对称元素 13 晶胞两个要素的内容是什么 各用什么表示 五 计算题五 计算题 每小题 8 分 共 24 分 1 一质量为0 05 kg的子弹 运动速度为300 m s 1 如果速度的不确定量为其速度的0 01 计算其位置 的不确定量 测不准关系是否有实际意义 解 x 3 52 10 32 m 1 电视机显像管中运功的电子 假定加速电压为 1000V 电子运动速度的不确定度 x 为速度的 10 判断电于的波性对荧光屏上成像有无影响 2 已知一维势箱中粒子的归一化波函数为 l xn sin l x n 2 321 n 式中 l 是势箱的长度 x 是粒子的坐标 求粒子在箱中的平均位置 解 由于 xxcxx nn 无本征值 只能求粒子坐标的平均值 l nn dxxxxx 0 2 2 sin 2 2 sin 22 1 2 2cos12 sin 2 sin 2 sin 2 0 00 2 00 2 0 l dx l xn n l l xn x n lx l dx xn x l dx l xn x l dx l xn l x l xn l l ll ll l 16 2 利用变分函数 x x l 求一维势箱 边长 l 中运动粒子基态能量的近似值 3 已知 H127I 振动光谱的特征频率 2309 5cm 1 转动常数为 655cm 1 请求算其力常数 零点能 转动惯 量和平衡核间距 解 1 23 16222 312 10001002 6128 127 10914 344 Nmck JhcE 20834 0 10295 22309501031063 6 2 1 2 1 247 82 34 2 1027 4 1036550014 38 1063 6 8 mkg BC h I pm I r161 1001002 6128 127 1027 4 23 47 4 H35Cl 的远红外光谱 21 18 42 38 63 54 84 72 105 91cm 1 试求其转动惯量及核间距 类似课本 P 129 注意区别 5 用 HMO 法求烯丙基自由基 阳离子和阴离子的离域能和基态波函数 解 烯丙基自由基结构如图 令 x 由 HMO 法得烯丙基自由基休克尔方程 0 0 0 32 321 21 cxc cxcc cxc 休克尔行列式方程为 0 10 11 01 x x x 展开可得 02 3 xx 解得 2 0 2 321 xxx 2 2