结构化学期中考试试卷B (1)

温州大学试卷纸

温州大学期中考试试卷
2011-2012 学年第 一 学期 考试科目
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结构化学 B 闭 卷

考 试 成 绩

试卷类型
------------------------------------------------------------------------http://jxb.ojc.zj.cn/news_view.asp?newsid=1041-

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考试形式 考试对象

09 化学本科

学号

注：

姓名-------------------------------------

一、 选择题 (40 分，每题 2 分) 1、下列分子中，非线性的是 A、CO2 B、CS2 A、三角双锥 --------------------------------------B、”T”字型 （ C、SO2 C、四面体 D、C2H2 （ D、三角形 （ ） ） ）

2、按照价电子对互斥理论，ClF3 的稳定分子构型是 3、以下为四个量子数(n, l, m, ms)的四种组合，合理的是 A、2，2，0，-1/2 C、2，1，2，+1/2 B、2，1，0，-1/2 D、2，0，1，1

班级----------------------------------

4、已知[Fe(CN)6]3-是低自旋配合物，那么中心离子 d 轨道的电子排布为 A、t2g3eg2 C、.t2g4eg1 B、.t2g2eg3 D、t2g5eg0

(

)

5、设想从乙烷分子的重叠构象出发,经过非重叠非交叉构象,最后变为交叉构象, 点群 的变化是 A、D3→D3h→D3d C、C3h→C3→C3V
* ?

( B、D3h→D3→D3d D、C3h→D3→C3V (

)

学院--------------------------------------

6、 基态变分法的基本公式是

)

A、

?? ?? d? ?? ? d?
* * ? *

? ?0

B、

?? ?? d? ?? ? d?
* * ? *

* ?

? ?0

?? ?? d? C、 ?? ? d?

? ?0
1

?? ?? d? D、 ?? ? d?

? ?0

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7、按照分子轨道理论，下列微粒中最稳定的是 A、O2 C、O2A、波函数必须是单值的 C、波函数必须是复函数 B、O2+ D、O22( ) B、波函数必须是连续的 D、波函数必须是平方可积的 （ ） ( )

8、合格波函数必须满足三个条件，下列条件错误的是

9、本征函数组ψ 1，ψ 2，?，ψ n 间的正交关系可表示为 A、 ?? i*? j d? ? 0, i ? j C、 ?? i*? j d? ? 1, i ? j B、 ?? i*? j d? ? 0, i ? j D、 ?? i*? j d? ? 1, i ? j

10、 中心离子 d 轨道在八面体场中分裂为两组 t2g 和 eg， 对其符号， 下列理解错误的是 （ A、t 表示三重简并 C、g 表示中心对称 11、一维势箱中粒子的零点能效应表明 A、 一维势箱中粒子的最低能量等于零 B、 一维势箱中粒子的最低能量不可确定 C、一维势箱中粒子的最低能量不等于零 D、一维势箱中粒子的势能总是为零 12、 多电子原子的势能函数与氢原子相比增加了何种新的相互作用 A、电子与核 B、电子与电子 C、轨道与自旋 D、核与核 （
h 2? h D、 s( s ? 1) + 2?

）

B、e 表示二重简并 D、u 表示镜面对称 （ ）

（

）

13、电子的总角动量可表示为
h 2? h C、 s( s ? 1) 2?

）

A、

j ( j ? 1)

B、 l (l ? 1)

l (l ? 1)

h 2?

14、 当粒子处在 0- l 之间的一维势箱中时， 其各态的能量可表示为 A、 E n ?
n2h2 8ml n2h2 8l

（

）

B、 E n ?

n2h2 8ml 2 n2h2 8?

C、 E n ?

D、 E n ?

15、当粒子处在边长为 l 的立方势箱中时，其各态的能量可表示为
2

（

）

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A、

En1n2 n3
E n1n2n3
E n1n2 n3

h2 2 2 ? (n12 ? n2 ? n3 ) 8ml 2
h2 2 2 ? (n12 ? n2 ? n3 ) 2 8ml
h2 2 2 ? (n12 ? n2 ? n3 ) 8ml
h 2 2 (n12 ? n2 ? n3 ) 2 8ml
（ B、粒子处于势能为 0 的状态 D、粒子处于能量与时间无关的状态 （ ） ）

B、

C、

D、 E n1n2 n3 ?

16、 粒子处于定态， 意味着： A、粒子处于静止状态 C、粒子处于 t=0 的状态

17、 中心离子的 d 轨道在八面体场中将分裂成几个能级 A、2 B、3 C、4 D、5

18、 等价电子组态存在 “电子-空位” 关系， 8 组态与下列哪一组态具有相同的光谱项 d （ A、d4 B、d5 C、d2 D、d7 (

）

19、 ?分子轨道由何种原子轨道重叠而成 A、两个 p 轨道 B、两个 f 轨道 C、一个 d 轨道和一个 f 轨道 D、两个 dxy 轨道或两个 dx2-y2 轨道 20、[FeF6]3-络离子的磁矩为： A、 3 μB B、5 μB C、2.5 μB D、5.9 μB (

)

)

二、指出下列分子所属点群(点群符号写在括号内，每小题 2 分，共 10 分) 1、 CO2 2、 CH3Cl 3、 反式 CHCl=CHCl 4、 苯 5、 椅式环己烷 三、请完成下列表格 （10 分）
3

( ( ( ( (

) ) ) ) )

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Z (原子序数) 基组态 能量最低的谱项 能量最低的光谱支项 24 4s13d5 29 4s 3d10
1

44 5s14d7

41 5s14d4

四、说明 N 3? 的几何构型和成键情况；用 HMO 法求离域π 键的波函数和离域能。 （15 分） 五、计算德布罗意波长为 70.8 pm 的电子所具有的动能。 （注：h=6.626×10-34J.S, 电子质量为 9.109×10-31Kg） （10 分）
3+ 3六、试用价键理论、晶体场理论和配位场理论分别说明[Co(NH3)6] 及[FeF6] 的成键情况，并

计算纯自旋磁矩， 晶体场稳定化能，配体场稳定化能，并写出分裂能的表达式。 （15 分） （Co: 3d74s2, Fe: 3d64s2）

4

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温州大学试题标准答案及评分标准
（ 2011－2012 学年第 一 学期 ）
一、选择题： （40 分，每题 2 分） 1、C 6、D 11、C 16、D 2、B 7、B 12、B 17、A 3、B 8、C 13、A 18、C 4、D 9、A 14、B 19、D 5、B 10、D 15、A 20、D

二、指出下列分子所属点群(点群符号写在括号内，每小题 2 分，共 10 分) 1、 CO2 (D?h)，2、CH3Cl (C3v)，3、反式 CHCl=CHCl (C2h)，4、苯 (D6h)，5、椅式环己烷 三、请完成下列表格 （10 分）原子序数为 44 列每空 2 分，其它每空 1 分 Z 基组态 基谱项 能级最低的光谱支项
?

(D3d)

24 4s 3d 7 S 7 S3
1 5

29 4s 3d 2 S 2 S1/2
1 10

44 5s 4d 5 F 5 F5
1 7

41 5s14d4 6 D 6 D1/2

四、说明 N 3 的几何构型和成键情况；用 HMO 法求离域π 键的波函数和离域能。 （15 分）

解：叠氮离子 N 3? 是 CO2 分子的等电子体，呈直线构型，属 D∞h 点群。中间的 N 原子以 sp 杂化轨道分别
与两端 N 原子的 Pz 轨道叠加形成 2 个σ 键。3 个 N 原子的 Px 轨道相互叠加形成离域π 键 ? 3 ， Py 轨道相
4

互叠加形成离域π 键 ? 3 。对于一个 ? 3 。
4 4

（3 分）

久期方程为：
? x 1 0 ? ? c1 ? ? 1 x 1 ? ?c ? ? 0 ? ?? 2 ? ?0 1 x ? ?c3 ? ? ?? ?
方程中 x = (α － E) ／β ， c1 ,c2 和 c3 是分子轨道中原子轨道（p 轨道）的组合系数。欲使组合系数不 全为 0，则必使 x 的行列式为 0，即：

x 1 0 1 x 1?0 x 0 1

解此行列式，得： x=0， ?

2
代入的久期方程，得：

（4 分）

将 x=－ 2

5

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－ 2 c1+c2=0 c1－ 2 c2+ c3=0 c2－ 2 c3=0 c1= c3=1/2，c2=

2 /2

由此得到第一个分子轨道和能量： ψ 1=1/2?（φ 1+ 2 φ 2+φ 3） ；E1=α + 2 β

同法，可求出分别与 E2 和 E3 对应的另两个分子轨道： ψ 2=1/ 2 ?（φ 1－φ 3） ψ 3=1/2?（φ 1－ 2 φ 2+φ 3） E2 =α E3 =α － 2 β （5 分）

N 3? 的 2 个 ? 34 中π 电子的能量为：
E总 ? 2 2 ? ? 2 ? ? 2? ? 8? ? 4 2 ?
按生成定域π 键计算， π 电子的总能量为：

??

?

?

E定总 ? 2?2?? ? ? ? ? 2? ? ? 8? ? 4 ?

所以的离域能为：

Ed ? 8? ? 4 2 ? ? ?8? ? 4?? ?? ? 4( 2 ? 1) ? ? 1.656 ?
（3 分） 五、计算德布罗意波长为 70.8 pm 的电子所具有的动能。 （10 分） 解：

?

?

??

h ? p
2

h 2mT
（6 分）

h T? 2m?2
? (6.626 ?10 ?34 J ? s) 2 2 ? 9.1?10 ?31 kg ? (70.8pm ?10 ?12 m/pm) 2

（4 分）

? 4.8 ?10 ?17 J
3+ 3六、试用价键理论、晶体场理论和配位场理论分别说明[Co(NH3)6] 及[FeF6] 的成键情况，并计算纯自旋磁

矩， 晶体场稳定化能，配体场稳定化能，并写出分裂能的表达式。 （15 分）
6

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解： 价键理论 晶体场理论 [Co(NH3)6]
3+

[FeF6]

3-

d2sp3 杂化 八面体构型、内轨型 6 0 t2g eg

sp3d2 杂化 八面体构型、外轨型 t2g3 eg2

（2 分） （2 分）

? ?E
0

eg

? Et

2g

（2 分） CFSE 配位场理论 低自旋 P<?0 -24Dq+2P 2 6 4 a1g tiu eg t2g6 eg*0 高自旋 P>?0 0 2 6 4 a1g tiu eg t2g3 eg*2 （2 分） （2 分）

? ?E
0

e? g

? Et

2g

（2 分） LFSE 纯自旋磁矩 -24Dq 0 B.M.

0
5.9 B.M.

（1 分） （2 分）

7