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]4s23d 2原子最稳定的光谱支项是( ) 。
A 、4P 1/2; B 、3F 2; C 、1S 3/2; D 、4D 1/2。
4、下列分子具有偶极矩,而不属于C nv 群的是( ) 。
A 、H 2O 2; B 、NH 3; C 、CH 2Cl 2; D 、H 2C =CH 2。
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)2 B 、(t2g)3(eg)2 C 、(t2g)4(eg)2 D 、(t2g)6(eg)3
6、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:C 6H 6,C 6H 5Cl ,丙烯,Co(en)33+
3、已知[Re2Cl 8]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? 2-
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 ·cm 3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:3P 0,2S 1/2,4F 3,2P 3/2
2 、解:D 6h ,C2v ,Cs ,D 3
3、解:(1)D4h (1分)
(2) d x2- y2 sp 2 杂化,形成平面正方形配位(1分);
5 d z2 - 5d z2形成ζ键;5d xz -5d xz ,5d yz -5d yz 重迭形成二个π键(1分); 5d xy - 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:Schr ödinger 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E
④ 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=h υ
②光子的质量为 m= h υ/c2 (按质能联系定律ε= mc2 )。
③光子具有一定的动量p =mc = h υ/c= h/λ
④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 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 -,NO 2-,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ψ的物理意义是:( ) 。
A 、ψ描述粒子运动轨迹; B 、ψ表示电子云的图象;
C 、ψ表示粒子在空间出现的几率; D 、|ψ|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] 3d104s 24p 5原子最稳定的光谱支项是( ) 。
A 、 2P 3/2; B 、3F 2; C 、1S 3/2; D 、4D 1/2。
4、下列分子中磁矩最大的是( ) 。
(A) Li2; (B) C2; (C) C2+; (D) B2。
5、a.SO 42 b.PO 43 c.ClO 4 d .NH 4+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 、υ1>υ2>υ3 B 、υ1>υ3>υ2 C 、υ3>υ2>υ1 D 、υ3>υ1>υ2 E 、υ2>υ1>υ3
7、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:CH 4,H 2O 2,SO 3,H 3C-O-CH 3
3、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 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。
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3d 14s 2? ;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、Cu 3Zn 固溶体是面心立方结构,晶体密度为 8.5 g·cm -3,相对原子质量分别为:Cu 63.5 ,Zn 65.4。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、6S 5/2,6D 1/2,4F 3,2P 3/2
2、T d ,C 2,D 3h ,C 2v
3、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,t 2g :d xz ,d yz ,d xy ;e*g:dx 2- y2 ,dz2
d 9电子排布为dxy 2 、dyz 2 、dxy 2、 dz 22、dx 2- y21 (3分)
e*g轨道上电子分布不对称,dz 22二个电子与配体斥力大,呈拉长的八面体,所以Cu-Cl 键长,d x2- 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=h υ
②光子的质量为 m= h υ/c2 (按质能联系定律ε= mc2 )。
③光子具有一定的动量p =mc = h υ/c= h/λ
④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d 0-d 10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+(3d14s 1) 结合时,分两种情况其一进入3d 轨道(4分):
△E 1=Id+ J(d,d)+ J(d,s)=-4.59eV
其二进入4s 轨道:△E 2=Is+ J(s,s)+ J(d,s)=-6.62eV 第二种情况能量降低得多。
(2) 若Sc+(3d14s 2) ,分两种情况电离(4分): 其一从3d 轨道电离: I 1(3d)= Id-2J(d,s)= 7.98eV 其二从4s 轨道电离:I 1(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)