2008化学教育《结构化学》期末考试试卷B-答案

1贵州师大化学与材料科学学院2008~2009学年度结构化学考试试卷(B)评分标准:一、单项选择题(每小题2分，共20分)1.(D).2.(D)3.(D)4.(D)5.(A)6.(D).7.(B)8.(D)9.(D)10.(B)二、填空题(每空2分，共30分)11.品优波函数的三个条件是指单值、连续、平方可积12.总能量算符的直角坐标表达式Ĥ是:VmhH2228ˆ13.由力学量算符和波函数求其力学量平均值的公式是:ddAa**ˆ14.在直角坐标系下，核电荷数为Z的单电子原子的Schrödinger(薛定谔)方程式为(用原子单位表示)ψψErZ22115.分离变数法的是指将一个含有多个变数的函数表达为分别只含有一个变数的多个函数的积的形式16.Born–Oppenheimer(波恩–奥本海默)定核近似是指定核近似17.用变分原理和线性变分法求解H2+的Schrödinger(薛定谔)方程时所得的成键轨道表达式为baabS2211，其对应的能级ababaaSHHE11;反键轨道为baabS2212，其对应的能级ababaaSHHE12。18.研究表明，H2O分子中的氧原子是sp3杂化。若将氧原子的孤电子对杂化轨道表达式写为ppsscc2222,则2222pscc的值为:119.同核双原子分子O2、F2的能级序为:(σ1s)(σ1s*)(σ2s)(σ2s*)(σ2p)(π2p)=(π2p)(π2p*)=(π2p*)(σ2p*)。由此可知O2分子的磁矩为8B.M.。20.根据休克尔分子轨道(HMO)理论，乙烯分子的两个π分子轨道有相应能级是:ψ1=0.7071φ1+0.7071φ2,E1=α+β2ψ2=0.7071φ1–0.7071φ2,E2=α–β丁二烯的四个π分子轨道和能级分别是:ψ1=0.3717φ1+0.6015φ2+0.6015φ3+0.3717φ4,E1=α+1.618βψ2=0.6015φ1+0.3717φ2-0.3717φ3-0.6015φ4,E2=α+0.618βψ3=0.6015φ1-0.3717φ2-0.3717φ3+0.6015φ4,E3=α-0.618βψ4=0.3717φ1-0.6015φ2+0.6015φ3-0.3717φ4,E4=α-1.618β由此可知，乙烯分子中两个碳原子之间总键级为:2,丁二烯分子中C(1)–C(2)之间总键级为:1.894,C(2)的自由价为0.391,丁二烯分子的π电子离域能是:0.472β21.晶体是指由原子(离子、分子)或基团(分子片断)在空间按一定规律周期重复地排列构成的固体物质。22.离子键和强弱可用点阵能(晶格能)的大小来表示。晶格能是指在0K时，1mol离子化合物的正、负离子由相互分离的气态结合成离子晶体时所放出的能量二、判断题(正确的打√，错误的打×。每小题1分，共10分)23.(×)24.(×)25.(√)26.(√)27.(×)28.(√)29.(√)30.(×)31.(√)32.(√)四、结构化学专业名词解释(每小题2分，共10分)33.[分子轨道]:描述分子中电子运动状态的数学函数式34.[杂化轨道]:一个原子中能量相近的不同原子轨道性线组合而成的能量相同的新轨道35.[重叠积分]:dSbaab36.[分裂能]:配位中心的d轨道在球形场中分裂在d轨道能量间隔37.[John–Teller(姜泰勒)效应]:在晶体场理论中，由于正八面体场使金属原子d轨道分裂后d电子重新分占5个d轨道后电子个数在轨道中分部不均而导致配合物偏离正八面体结构的效应。五、计算分析题(共30分)38.在长度l=2×10-10米的一维势箱中运动的电子由n=2跃迁到n=1时发射光子的能量和波长。3解：)(10518.41210210109.9810626.68881822210312342122222212222212焦光子nnlmhlmnhlmnhEEEeee)(10396.410518.410998.210626.6818834米光子Ehc39.我国化学家唐敖庆教授等研究表明,对s–p型等性杂化轨道pskcc21(其中s和p分别表示s轨道和p轨道)间最大夹角θ满足如下关系:α+βcosθ=0。经测定NH3分子中等性杂化轨道间最大夹角为107.2º，试计算确定NH3分子中孤电子对杂化轨道表达式，并确定其杂化类型。解:对成键杂化轨道:α+βcosθ=0,21c,22c,kn解得:42.32.107cos1cos1kn,故成键杂化轨道是sp3.42杂化。成键杂化轨道表达式:pspspspskcc880.0475.0774.0226.042.3142.342.31121对孤电子对杂化轨道:322.03226.01)(21c678.03774.03)(22c11.2322.0678.0kn，故孤电子对杂化轨道是sp2.11杂化。孤电子对杂化轨道表达式:pspspskcc823.0567.0678.0322.021440.研究表明，乙烯分子中两个π电子的能量为2α+2β，苯分子六个π分子轨道的能级:E1=α+2β，E2=E3=α+β，E4=E5=α-β，E6=α-2β。计算苯分子的离域能。解:6个π电子填入苯分子的ψ1、ψ2和ψ3分子轨道中，总能量E=6α+8β。离域能DEπ=EDπ-ELπ=(6α+8β)–3(2α+2β)=2β。41.[Co(NH3)6]3+的分裂能△o=23000cm-1,成对能P=22000cm-1;[Fe(H2O)6]3+的分裂能△o=13700cm-1,成对能P=30000cm-1。试用图示说明这两离子的d电子排布，并用公式)2(nns(其中n表示金属原子d轨道中单电子数目)计算它们的永磁矩(以玻尔磁子B.M.为单位)。解:(1)[Co(NH3)6]3+:△o=23000cm-1P=22000cm-1[Co(NH3)6]3+是低自旋配合物:(t2g)6(eg)00)2(nns(B.M.)(2)[Fe(H2O)6]3+:△o=13700cm-1P=30000cm-1[[Fe(H2O)6]3+是高自旋配合物:(t2g)3(eg)230)15(5)2(nns(B.M.)E1=E2=E3=E4=E5=E6=