应用化学结构化学期末考试试卷A

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,A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.结构化学是研究的科学。2.测不准原理可用4hpxx来表示，其意义是:。3.态叠加原理可用niiiinnccccc1332211...来表示，其基本意义是:。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:0**ˆEddHE，式中Ē代表用试探波函数ψ求得的体系平均能量，E0代表体系基态真实的能量。变分原理的意义是:。6.用变分原理和线性变分法求解H2+的Schrödinger(薛定谔)方程时能得到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+的成键轨道是，反键轨道是；H2+的电子总能量是，键级为。7.CH4分子中C原子是等性sp3杂化，则杂化指数是。该杂化轨道ppssspcc22223,其中21c和22c分别表示2s轨道和2p轨道在杂化轨道中所占的百分率,则21c+22c=。8.根据休克尔分子轨道(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:。9.研究表明,O2分子的电子组态是:(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(σ2p)2(π2p)2=(π2p)2(π2p*)1=(π2p*)1。由此可知O2分子的键级是,分子中有个单电子，分子是顺磁性的，磁矩为2.828B.M.。10.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4α+4.742β,这四个π电子的稳定化能是;C(1)—C(2)之间总键级为,C(2)—C(3)之间的总键级为;已知碳原子的最大成键度是4.732，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.提出光子学说完美解释光的波粒二象性的科学家是:【】(A)Einstein(B)Bohr(C)Schrödinger(D)Planck12.He原子在长为1nm的一维势箱中运动的平均位置x为:【】(A)4.0nm(B)1.0nm(C)0.5nm(D)2.0nm13.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)杂化轨道装订线214.原子轨道3s的径向分布函数D(r)–r图是:【】15.根据分子轨道理论，原子轨道构建分子轨道需满足对称性一致、最大重叠和能量相近原则。符合对称性匹配和最大重叠原则的是:【】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.碳是等性sp2杂化，能正确表达成键杂化轨道组成的是:【】(A)ps224341(B)ps223(C)ps223(D)ps22323118.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)019.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(即把原子核动能视为零):【】(A)非相对论近似(B)Born—Oppenheimer(波恩—奥本海默)近似(C)分子轨道近似(D)原子单位化得分评卷人三、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.描述微观体系的波函数及由它求得的力学量是连续的。【】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)xyab322.在求解单电子原子薛定谔方程的过程中，自然引出n,l,m三个量子数及其可能的取值范围。【】23.由角量子数l可以求得电子绕原子核运动具有的轨道角动量。【】24.离域MO模型的结果适于讨论与单电子行为有关的性质，而定域MO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.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.[分子]32.[分子轨道]33.[算符]34.[分裂能]35.[John–Teller(姜–泰勒)效应]得分评卷人五、计算题(本大题共2小题，每小题10分，共20分)36.对共轭体系:将π电子简化为一维势箱模型，势箱长度约为1.3×10-9米，计算π电子跃迁时所吸收光的最大波长。37.用Slater(斯莱脱)方法计算可知,对电子组态为(1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(4s)1的4s电子，其屏蔽常数8.164s;对电子组态为(1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(3d)1的3d轨道上的电子，其屏蔽常数为18.0。可见，钾原子(原子序数为19)电子排布式为(1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(4s)1时，4s电子感受到的有效核电荷数为19–16.8=2.2，而钾原子(原子序数为19)电子排布式为(1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(3d)1时，3d电子感受到的有效核电荷数为19–18.0=1.0。试通过计算说明:钾原子基态的电子组态应该是(1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(4s)1而不是(1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(3d)1。