14级材化[结构化学]试题及参考答案

湖南科技大学考试试题纸（A 卷）

（2015-2016学年度第二学期）

课程名称 结构化学B 开课单位 化学化工学院 命题教师 刘胜利 授课对象：学院 化学化工 年级 2014 班级 材化1、2班 考试时量 100 分钟 审核人 审核时间： 年 月 日 考核方式 考试 考试方式 闭卷

警示：考试违纪将受到警告、严重警告处分；考试舞弊将受到记过、留校察看、开除学籍处

4. 因为甲基有3个氢原子，所以在高纯乙醇的高分辨核磁共振谱中，甲基峰经自旋−自旋分裂成为三重峰。（ ）

5. CsCl 晶体的晶胞是简单立方晶胞。（ ）

三、填空题（本题共10分，每空1分）：

1. 微观粒子的任何一个状态都可以用波函数ψ2. 每个原子轨道最多可容纳

3. O 2+的键级是 。

4. CO 的价电子组态为，磁矩为。

5. 丁二烯的电环化反应在光照条件下是

6. Ni 的电子组态是3d 84s 2，其羰基化合物的分子式应是 ；Mn 的电子组态是3d 54s 2其羰基化合物的分子式应是 。

7. CaO 、NaBr 、SrO 、ScN 、KBr 、BaO 均为NaCl 型晶体，其点阵能按由大到小的次序为 。

四、计算题（本题共30分，每小题6分）：

1. 已知一维势箱的长度为0.1 nm，求：

（1）电子从n = 2的能级向 n = 1的能级跃迁时辐射电磁波的波长；

（2）n = 3时箱中电子的动能。

2. 在H 127I 的振动光谱图中观察到2309.5 cm−1强吸收峰。若将HI 请计算：（1）HI 简正振动频率；（2）零点能；（3）H 127I 的力常数。

3. 用HMO 法解烯丙基正离子H 2C = CH − CH2+的离域π键分子轨道波函数，并计算 π 键键级和C 原子的自由价。

4. 已知[Co(CN)6]3−的Δo = 34000 cm−1，[CoF6]3−的Δo = 13000 cm−1，二者的P = 21000 cm−1。 （1）写出这两种配离子的d 电子排布；（2）计算这两种配离子的LFSE （以cm −1为单位）

5. 铝为面心立方结构（M Al = 26.98），密度为2.70 g·cm−3，试计算它的晶胞参数和原子半径。用Cu Kα射线摄取衍射图（λ = 154.2pm），333衍射线的衍射角是多少？

五、问答题（本题共30分，每小题6分）。

1. 分子轨道理论认为，两个原子轨道要有效地组合成分子轨道必须满足什么条件？

2. 为什么石墨可做良好的导体？

3. 用前线分子轨道理论分析：为何N 2和O 2很难化合成NO ？

4. 化合物CH 2 = CH − N(CH3) 2有哪几种NMR 信号？自旋分裂情况如何？

5. 为什么平面正当格子中不存在带心的六方格子？

湖南科技大学考试试题参考答案及评分细则

（2015-2016学年第二学期）

课程（A 卷）

应试学生人数 实际考试学生人数 考试时量 100 分 钟

命题教师 刘 胜 利 审核人 考试时间： 2016 年 7 月 7 日

湖南科技大学考试试题纸（B 卷）

（2015-2016学年度第二学期）

课程名称 结构化学B 开课单位 化学化工学院 命题教师 刘胜利 授课对象：学院 化学化工 年级 2014 班级 材化1、2班 考试时量 100 分钟 审核人 审核时间： 年 月 日 考核方式 考试 考试方式 闭卷

警示：考试违纪将受到警告、严重警告处分；考试舞弊将受到记过、留校察看、开除学籍处

二、判断题（本题共10分，每小题2分）：

1. 类氢离子体系的实波函数与复波函数有一一对应的关系。（ ）

2. MO 理论采用了单电子近似，所以不考虑电子的相互作用。（ ）

3. 杂化轨道是由同一原子的不同原子轨道线性组合而成的。（ ）

4. d 2电子结构的配合物在八面体场中的电子排布有高、低自旋之分。（ ）

5. 晶面指标（h *k *l *）表示的是一组互相平行的晶面。（ ）

三、填空题（本题共10分，每空1分）：

1. 宽度为a 的一维无限深势阱中的粒子处于基态时，在x 2. 两个氢原子，第一个的电子处于主量子数n = 1的轨道，第二个的电子处于n = 4的轨道，则原子势能较低的是第 个原子，原子电离能较低的是第 个原子。

3. CO 的价电子组态为，键级为。

4. 下列分子中C −Cl 键键长按由大到小排列的次序为

（1）H 3CCl ； （2）H 2C=CHCl； （3）HC ≡CCl

5. 配合物的中心原子的d 轨道在正八面体场中分裂成能量较高的是 。

6. 含有一个以上阵点的格子单位称为

7. 从CsCl 晶体中能抽出

四、计算题（本题共30分，每小题6分）：

1. 已知电子、氢原子动能均为100 eV，分别求它们的de Broglie波长（M H = 1.008）。 2. H 79Br 在远红外区有一系列间隔为16.94 cm−1的谱线，计算H 79Br 分子的转动惯量和平衡核间距。

3. 用HMO 法处理丁二烯分子, 计算各π分子轨道能级和离域能。

−1−1−1+3+4. 已知Co (NH 3) 3

6的Δo 为23000 cm，P 为22000 cm；Fe (H 2O ) 6的Δo 为13700 cm，P

为30000 cm−1。（1）写出这两种配离子的d 电子排布；（2）计算这两种配离子的LFSE （以cm −1为单位）。

5. 金属钠为体心立方结构，a = 429 pm，计算：（1）Na 的原子半径；（2）金属钠的理论密度（M Na = 22.99）；（3）（110）面的间距。

五、问答题（本题共30分，每小题6分）。

1. 简要说明原子轨道量子数及它们的取值范围。

2. 当O 2再增加一个或两个电子时，O − O键长会增大还是减小？为什么？

3. 用前线分子轨道理论解释为什么CO 加H 2反应，只有使用过渡金属作催化剂时才能顺利进行？

4. 化合物FCH 2 − CH = C(Cl) − CH3有哪几种NMR 信号？自旋分裂情况如何？

5. 何谓晶胞的两个基本要素？各用什么表示？

湖南科技大学考试试题参考答案及评分细则

（2015-2016学年第二学期）

课程（B 卷）

应试学生人数 实际考试学生人数 考试时量 100 分 钟

命题教师 刘 胜 利 审核人 考试时间： 2016 年 7 月 7 日

由图可见，当CO 分子的HOMO 和H 2分子的LUMO 接近时，彼此对称性不匹配；当CO 分子的LUMO 和H 2分子的HOMO 该反应难于发生。

若使用某种过渡金属催化剂，则该反应在不太高的温度下即可进行。以金属Ni 为例，Ni 原子的d 电子转移到H 2分子的LUMO 上，使之成为有电子的分子轨道，该轨道可与CO 分子的LUMO 叠加，电子转移到CO 分子的LUMO 上。这样，CO 加H 2反应就可顺利进行。轨道叠加及电子转移情况示于上图（b ）中。

4. 有3种1H NMR吸收峰，分别由FCH 2−、−CH=、−CH 3上的质子产生。

FCH 2−的峰受−CH=的H 的影响（自旋偶合）分裂成二重峰，−CH=的峰受FCH 2−的H 的影响分裂成三重峰，−CH 3的峰不分裂。

5. 要素一：晶胞的形状和大小，用晶胞参数（a , b , c ; α, β, γ）表示；

要素二：晶胞中原子的位置，用分数坐标或坐标参数（x , y , z ）表示。

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