结构化学基础题2

《结构化学基础》课程考试试卷(A)一．选择题（每题2分，共20分）1、标志量子理论诞生的是()。A、Planck能量量子化的提出；B、黑体辐射现象的发现；C、相对论理论的提出；D、粒子波粒二象性的提出。2、对于“分子轨道”的定义，下列叙述中正确的是()。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(包括空间和自旋运动)；D、原子轨道线性组合成的新轨。3、[Ar]4s23d2原子最稳定的光谱支项是()。A、4P1/2；B、3F2；C、1S3/2；D、4D1/2。4、下列分子具有偶极矩，而不属于Cnv群的是()。A、H2O2；B、NH3；C、CH2Cl2；D、H2C＝CH2。5、八面体络合物中电子结构将发生较大的畸变的是()。A、(t2g)5(eg)2B、(t2g)3(eg)2C、(t2g)4(eg)2D、(t2g)6(eg)36、固体中晶体与玻璃体结构的最大区别在于A、均匀性；B、周期性排列；C、各向异性；D、有对称性。7、在7个晶系中其空间点阵型式最多的是()。A、立方晶系；B、六方晶系；C、四方晶系；D、正交晶系。8、在金属单质中属于六方最密堆积的是()。A、A1；B、A2；C、A3；D、A4。9、在O—H···O氢键中，作用最大的是()。A、静电能；B、离域能；C、排斥能；D、范德华作用能。10、当两种金属元素的电负性、化学性质和原子大小等比较接近时，容易生成()。A、金属固溶体；B、金属化合物；C、金属间隙化合物；D、三者都行。二、推断题（每题4分，共12分）1、下列原子的基态光谱支项：Si，Na，Ni，F。2、下列分子的空间构形和点群：C6H6，C6H5Cl，丙烯，Co(en)33+3、已知[Re2Cl8]2-具有重迭式结构，实验测定的Re-Re键(224pm)较正常单键为短。试推测：(1)分子所属点群；(2)Re-Re之间可能的成键情况；(3)为什么不是交叉式构型？三、简答题（每题6分，共24分）1、试从势箱中自由粒子的Schrödinger方程求解归纳一下简单体系的Schrödinger方程解法。2、为什么说反键轨道是分子轨道中的重要内容？3、过渡金属原子簇化合物具有那些特点？4、从形成氢键的角度说明为什么水在4℃时密度最大？四、论述题（每题8分，共24分）1、请概括Einstein光子学说内容，并解释光电效应。2、试分析讨论定域MO与非定域MO关系。3、试用配位场理论举例分析配位体形成的配位场强弱（以卤素离子和CO为例）。五、计算题（共20分）1、试用HMO法求丙二烯双自由基CH=C=CH(1)π电子分子轨道能级能量(2)离域能(3)π分子轨道波函数(4)π键键级2．已知金属Ni为A1型结构，原子间最近接触距离为249.2pm试计算：（1）Ni立方晶胞参数（2）金属Ni的密度（以g·cm3表示）化学化工系《结构化学》课程考试试卷(A)参考答案一．选择题（每题2分，共20分）1、A；2、B；3、B；4、A；5、D；6、B；7、D；8、C；9、C；10、A二、推断题（每题4分，共12分）1、解：3P0，2S1/2，4F3，2P3/22、解：D6h，C2v，Cs，D33、解：(1)D4h（1分）(2)dx2-y2sp2杂化，形成平面正方形配位（1分）；5dz2-5dz2形成σ键；5dxz-5dxz，5dyz-5dyz重迭形成二个π键（1分）；5dxy-5dxy形成δ键；Re-Re为四重键，故较正常单键短。(3)如果采用交叉式，则要破坏二个π键和一个δ键，能量上不利（1分）。三、简答题（每题6分，共24分）1、答：Schrödinger方程是一个本征方程。势箱中粒子的方程是二阶常系数微分方程。求解具体步骤如下（每个答案1.5分）：①写出的具体形式（）②写出微分方程的通解③根据边界条件，得到能量本征值E④能量E代入ψ，再用ψ的正交归一性，求出ψ的具体形式。2、①反键轨道是分子轨道中不可缺少部分；（每个1.5分）②具有和成键轨道相似的性质；③形成化学键时反键轨道并不都处于排斥状态，有时也可形成化学键(过渡元素)；④反键轨道是了解分子激发态的性质关键。3、①优良的催化剂；②具有多种键型；③MM间能形成多重键；④簇大小：2至数10个M；⑤几何构型多样化；⑥反应性能。（每个1分）4、从能量角度看，冰的升华热大大的大于熔化热，冰中水分子间的结合力大部分是氢键，冰熔化后结合力依然存在（2分）。冰中水按四面体排列，具有空旷的排列整齐的低密度结构，变成水后，氢键部分破坏，密度增加（2分）。另一方面温度升高热膨胀又使密度降低，两种相反的因素导致水在4℃时有最大密度（2分）。四、论述题（每题8分，共24分）1、①光是一束光子流，每种频率的光的能量都有一个最小单位，称为光子，光子能量与光子频率成正比：ε=hυ②光子的质量为m=hυ/c2（按质能联系定律ε=mc2）。③光子具有一定的动量p=mc=hυ/c=h/λ④光子的强度取决于单位体积内光子的数目即光子密度。上述四个内容分别说明①临阈频率的存在；②光照射强度大小不影响光电子动能；③光电子动能随光照射频率增加而增加。（每个2分）2、①非定域MO变换定域MO，是Ĥ的本征函数，是真正的MO，定域MO不是。变换只改变MO的描述范围，不损失整体Ψ的性质，因此总能量，电子总密度分布不变。②定域MO是对非～的一种近似，电子分布完全定域化。③非定域MO是电子在定域内的统计平均表现。④MO理论中，定MO与非MO是互相补充的。（每个2分）3、①一般含π键的配位体为强场，如：CO，CN-，NO2-，π键的形成是影响分裂能大小的重要因素，中心离子的d（非键）轨道可进一步与配位体形成反馈键而增加了分裂能值，是强场配位体（图示略）。（每个4分）②而Cl-、F-等的p轨道和M的d轨道形成π键，缩小了分裂能，是弱场配位体（图示略）。五、计算题（共20分）化学化工系《结构化学基础》课程考试试卷(B)一．选择题（每题2分，共20分）1、波函数的物理意义是：()。A、描述粒子运动轨迹；B、表示电子云的图象；C、表示粒子在空间出现的几率；D、||2表示粒子在空间区域出现的几率密度。2、下列条件不是品优函数的必备条件是A、连续；B、单值；C、归一；D、有限,平方可积。3、[Ar]3d104s24p5原子最稳定的光谱支项是()。A、2P3/2；B、3F2；C、1S3/2；D、4D1/2。4、下列分子中磁矩最大的是()。(A)Li2；(B)C2；(C)C2+；(D)B2。5、ａ．SO42－ｂ．PO43－ｃ．ClO4－d．NH4+四者中，不是Td点群的是()。A、a；B、b；C、c；D、d。6、推测下列三种络合物的d-d跃迁频率大小顺序(1)六水合铁(III)(2)六水合铁(II)(3)六氟合铁(III)A、υ1υ2υ3B、υ1υ3υ2C、υ3υ2υ1D、υ3υ1υ2E、υ2υ1υ37、在7个晶系中其空间点阵型式最少的是()。A、三斜晶系；B、单斜晶系；C、四方晶系；D、六方晶系。8、在金属单质中属于面心立方最密堆积的是()。A、A1；B、A2；C、A3；D、A4。9、在O—H···O氢键中，作用最小的是()。A、静电能；B、离域能；C、排斥能；D、范德华作用能。10、与原金属相比，对物理、化学性质影响最大的合金是()。A、金属固溶体；B、金属化合物；C、金属间隙化合物；D、三者相差不大。二、推断题（每题4分，共12分。）1、下列原子的基态光谱支项：Mn，Nb，Ni，Br。2、下列分子的空间构形和点群：CH4，H2O2，SO3，H3C-O-CH33、推断H-C≡C-H分子的简正振动方式，并标明其红外活性或拉曼活性。三、简答题（每题6分，共24分）1、在CuCl2晶体中Cu2+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。2、s-p混杂与原子轨道杂化有什么异同？3、离域π键分子的共扼效应除了影响分子的构型和构象外，主要还影响物质的那几个性质？4、请简要回答晶体的共同性？四、论述题（每题8分，共24分）1、什么是光电效应？请用Einstein光子学说解释之。2、试从第四周期过渡金属离子水化热和离子半径变化，分析配位场稳定化能（LFSE）的影响。3、试从能量角度分析Sc原子基态的电子组态为什么是3d14s2?；而电离时先失去的是4s电子，而不是3d电子?五、计算题（共20分）1、用HMO方法处理亚甲基环丙烯π电子分子轨道如下：试写出久期行列式，计算离域能并绘出分子图（要求计算电荷密度、键级、自由价）。己知π电子分子轨道波函数和分子骨干结构如下：2、Cu3Zn固溶体是面心立方结构，晶体密度为8.5g·cm-3，相对原子质量分别为：Cu63.5，Zn65.4。试求晶胞参数a及统计原子的半径。化学化工系《结构化学》课程考试试卷(B)答案一．选择题（每题2分，共20分）1、D；2、C；3、A；4、D；5、C；6、A；7、A；8、A；9、D；10、C二、推断题（每题4分，共12分）1、6S5/2，6D1/2，4F3，2P3/22、Td，C2，D3h，C2v3、3×4-5=7。三、简答题（每题6分，共24分）1、解：在八面体中d轨道分成二组，t2g：dxz，dyz，dxy；e*g：dx2-y2,dz2d9电子排布为dxy2、dyz2、dxy2、dz22、dx2-y21（3分）e*g轨道上电子分布不对称，dz22二个电子与配体斥力大，呈拉长的八面体，所以Cu-Cl键长，dx2-y2上一个电子与配体的斥力小，Cu-Cl键短（3分）。2、s-p混杂是指当价层2s和2pz原子轨道能级相近时，由它们组成的对称性相同的分子轨道，能进一步相互作用，混杂在一起组成新的分子轨道（3分）。这种分子轨道的相互作用称为s-p混杂。相同点是都是轨道组合构成新的轨道，不同点是前者是分子轨道根据对称性组合成新的分子轨道，后者是不同原子轨道的杂化（3分）。3、（1）电性；（2）颜色；（3）酸碱性；（4）化学反应性（每个1.5分）。4、(1)均匀性；（2）各向异性；（3）自发地形成多面体外形；（4）晶体具有明显确定的熔点；（5）晶体的对称性；(6)晶体对x射线的衍射（每个1分）。四、论述题（每题8分，共24分）1、光电效应是光照在金属表面表面上，使金属发射出电子的现象（每个2分）。①光是一束光子流，每种频率的光的能量都有一个最小单位，称为光子，光子能量与光子频率成正比：ε=hυ②光子的质量为m=hυ/c2（按质能联系定律ε=mc2）。③光子具有一定的动量p=mc=hυ/c=h/λ④光子的强度取决于单位体积内光子的数目即光子密度。2、配位场稳定化能变化随d0-d10在两种变化形式，在强场中，是以单拱曲线出现（2分）；在弱场中，是以双拱曲线出现（2分）。第四周期过渡金属离子水化离子都是形成弱场配位化合物，因此，其过渡金属离子水化热也以双拱出现，离子半径变化根据配位场的强、弱而出现与LFSE相反的结果，即出现“V”型和“W”型的变化（2分）（图（2分）示略）。3、(1)当一个电子与Sc+(3d14s1)结合时，分两种情况其一进入3d轨道（4分）：△E1=Id+J(d,d)+J(d,s)=-4.59eV其二进入4s轨道：△E2=Is+J(s,s)+J(d,s)=-6.62eV第二种情况能量降低得多。(2)若Sc+(3d14s2)，分两种情况电离（4分）：其一从3d轨道电离：I1(3d)=Id-2J(d,s)=7.98eV其二从4s轨道电离：I1(4s)=Is-J(d,s)-J(s,s)=6.62eV第一种情况所需的能量多。五、计算题（共20分）