2008应用化学《结构化学》期末考试试卷B

1贵州师范大学2008—2009学年度第一学期《结构化学》课程期末考试试卷(应用化学专业,B卷；闭卷)姓名学号学院年级专业本试卷共3页，满分100分；考试时间120分钟。题号一二三四五总分统分人题分4020101020100得分物理常数:me=9.109×10-31kg;e=1.602×10-19C;c=2.998×108m/s;h=6.626×10-34J·s;得分评卷人一、填空题（本大题共20空，每空2分，共40分）请将正确答案填在横线上。1.结构化学是在原子、分子的水平上深入到电子层次，研究的科学。2.1927年，Heisenberg(海森堡)发现微观粒子不可能同时具有确定的坐标与动量，即测不准原理。该原理可用数学表达式来描述，此数学表达式是:。3.用于描述诸如电子、原子、分子等微观粒子状态的合格波函数必须满足三个条件，即单值性、连续性和平方可积性。单值性是指。4.若ψ是描述某电子运动状态的本征函数，Ĥ是该电子的总能量算符，E是该电子的总能量。若Schrödinger(薛定谔)方程Ĥψ=Eψ成立，则力学量算符Ĥ对应的本征值应该是。5.变分原理即用试探波函数ψ求得的体系平均能量Ē总是不低于体系基态真实的能量E0。该原理的数学表达式是:。6.若C原子采用等性sp3杂化，则杂化轨道ppssspcc22223的杂化指数是。该杂化轨道,其中21c和22c分别表示。7.根据HMO理论，基态乙烯分子的两个π电子能量是2α+2β,基态苯分子的六个π电子能量是6α+8β。由此可知，苯分子中六个π电子的离域能是:。8.求解H2+的Schrödinger(薛定谔)方程可得H2+的两个分子轨道:baabS2211,能级是abSE11;baabS2212,能级是abSE12。因此，H2+的电子总能量是，键级为。9.研究表明,F2分子的电子组态是:(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(σ2p)2(π2p)2=(π2p)2(π2p*)2=(π2p*)2。由此可知F2分子的键级是,分子的磁矩为B.M.。10.理论研究表明，二亚甲基乙基双基分子结构中的中心碳原子的总成键度为4.732，它是共轭体系中碳原子总键度最大的情况。通常定义某个碳原子的总成键度与4.732的差值为该原子的自由价。根据休克尔分子轨道理论计算表明，丁二烯分子C(1)H2—C(2)H—C(3)H—C(4)H2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，丁二烯π分子轨道的HOMO是ψ2,LUMO是,四个π电子的总能量是;C(1)—C(2)之间总键级为,C(2)—C(3)之间的总键级为;则C(1)的自由价为,C(2)的自由价为。得分评卷人二、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)请将正确答案填在括号内。11.黑体辐射、光电效应、氢原子线状光谱等诸多实验现象是经典物理学理论无法解释的。1900年，德国物理学家摒弃了经典物理学中能量连续的概念，第一次提出能量量子化的概念，合理地解释了黑体辐射现象。【】(A)爱因斯坦(B)玻尔(C)薛定谔(D)普朗克12.一维势箱或称一维无限势阱可用于描述金属晶体中自由电子的一维运动。一电子在长为1.0nm的一维势箱中运动的平均位置x为:【】(A)2.0nm(B)1.0nm(C)0.5nm(D)4.0nm13.价键理论包括杂化轨道理论、价层电子互斥理论。原子轨道杂化能增强原子轨道成键能力。等性sp2杂化轨道，正确的是:【】装订线2(A)ps224341(B)ps223(C)ps223(D)ps22323114.原子轨道3s的径向分布函数D(r)–r图是:【】15.下列各种轨道中，不属于分子轨道范畴的是:【】(A)σ轨道(B)π*轨道(C)非键轨道(D)杂化轨道16.描述原子轨道需要三个量子数，即主量子数n，角量子数l和磁量子数m。下列(n,l,m)的取值合理的是:【】(A)2,1,½(B)1,0,1(C)3,1,2(D)2,1,-117.根据配合物晶体场理论，过渡金属或过渡金属离子的五个d轨道在正八面体场中将分裂为两个高能级的简并eg轨道和三个低能级的简并t2g轨道。对高自旋配合物[FeF6]3-的如下叙述有错的．．．是:【】(A)顺磁性,Fe离子的d电子排布:(t2g)3(eg)2(B)永磁矩μ=5.88B.M.,成对能P大于分裂能Δo(C)不存在显著的John(姜)–Teller(泰勒)效应(D)永磁矩μ=1.73B.M.,配位中心Fe离子的d电子排布:(t2g)5(eg)018.实验表明，水和乙醚的表面张力分别为72.8×10-7、17.1×10-7J·cm-2。差异如此之大的原因是:【】(A)H2O的极性比乙醚分子的大(B)H2O分子之间存在氢键，而乙醚分子间不能形成氢键(C)H2O极化力比乙醚分子的大(D)H2O极化率比乙醚分子的小19.根据分子轨道理论，选取原子轨道作为变分函数，通过原子轨道的线性组合构建分子的线性变分函数即分子轨道。原子轨道构建分子轨道时需满足对称性一致、最大重叠和能量相近原则。下列关于原子轨道间重叠的四个图中,符合对称性匹配和最大重叠原则的是:【】20.在求解微观体系Schrödinger(薛定谔)方程时，通常要进行一定程度上的近似计算。下列哪个近似是属于定核近似(即把原子核视为相对静止,动能视为零):【】(A)分子轨道近似(B)波恩—奥本海默)近似(C)原子单位化(D)非相对论近似05101520250.000.020.040.060.080.10r/a0(A)05101520250.0000.0020.0040.0060.008r/a0(B)0510152025-0.050.000.050.10r/a0(C)05101520250.0000.0020.0040.0060.008r/a0(D)++-(A)xyab++-(B)xyab++-(C)xyab++--(D)xyab3得分评卷人三、判断题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)判断对错，对的在括号内画√，错的画×。21.由波函数可以求得体系力学量的本征值或平均值。波函数存在节点，节点数越多，能量超高。【】22.原子轨道的n,l,m三个量子数及其可能的取值范围是在求解单电子原子薛定谔方程的过程中，自然引出的。【】23.通过分离变数法可将球极坐标系中的原子轨道),,(r转换为三个独立变量分别形成的函数)(rR、)(、)(的乘积，即:)()()(),,(rRr。【】24.离域分子轨道模型的结果适于讨论与单电子行为有关的性质，而定域分子轨道模型的结果适于讨论与两成键原子间电子云密度统计结果有关的性质。【】25.用变分原理和线性变分法求解H2+，其α积分近似等于EH(1s)。【】26.晶体场理论认为配位键的本质是配位中心与配位体之间的静电作用。【】27.分子间力也叫范德华力，主要来源于静电力、诱导力和色散力。【】28.较大的离子相互极化作用会使离子键向共价键过渡、使中心原子配位数下降、使键长比相应的离子键长短。【】29.在LCAO-MO中，对称性匹配是指原子轨道重叠时必须有相同的符号。【】30.日本福井谦一提出的前线轨道理论认为，反应的条件和方式主要决定于前线轨道的对称性。互相起作用的HOMO和LUMO必须是对称允许和能量近似。【】得分评卷人四、结构化学专业名词解释(本题共5小题，每小题2分，共10分)请在每小题的空白处写出正确内容。31.[原子轨道]32.[分子轨道]33.[分子]34.[分裂能]35.[晶格能]得分评卷人五、计算题(本大题共2小题，每小题10分，共20分)38.对s–p型杂化轨道有如下表达式:pskcc21。其中,s和p分别表示s轨道和p轨道。杂化指数kn。其中，21c,22c。我国化学家唐敖庆教授等推知，两个等性杂化轨道间最大夹角θ满足如下关系:α+βcosθ=0。实验测定NH3分子中等性杂化轨道间最大夹角为107.2º，试通过计算确定NH3分子中成键杂化轨道表达式，并确定其杂化指数。39.休克尔分子轨道(HMO)理论认为，可将链状共轭烯烃中的σ–π体系进行分离处理。应用HMO法求解含n个碳原子的链状共轭多烯烃，π分子轨道的能级和MO系数的通解公式可由下式求得:1cos2njEj；1sin12njrncjr。其中，j为π–MO的序数，r为碳原子的序数。(1)画出丁二烯π–MO轨道示意图;(2)求出C(2)的自由价;