应用化学结构化学期末考试试卷B完整版
应用化学结构化学期末
考试试卷B
HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
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；
e e = ×10-19 C; c = ×108 m/s; h = ×10-34 J ·s;
20空，每空 2 分，共 40 分）请将正确答
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，?是该
电子的总能量算符，E 是该电子的总能量。若
Schr?dinger(薛定谔)方程?ψ = E ψ成立，则力学量算符?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E 0。该原理的数学表达式
是: 。
6. 若C 原子采用等性sp 3杂化，则杂化轨道
p p s s sp c c 22223φφ+=Φ的杂化指数是 。该杂化轨道, 其中21c 和2
2c 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H 2+
的
Schr?dinger(薛定谔)方程可得H 2+的两个分子轨道:
()b a ab
S φφψ++=
2211,
能级是ab
S E ++=
11β
α;
()b a ab S φφψ--=
221
2, 能级是ab
S E --=
12β
α。因
此，H 2+的电子总能量
是 ，键级为 。
9. 研究表明, F 2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F 2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，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)H 2—C (2)H —C (3)H —C (4)H 2的四个π分子轨道和能级分别是:
ψ1 = φ1 + φ2 + φ3 +
φ4, E 1 = α + β ψ2 = φ1 + φ2 - φ3 - φ4, E 2 = α + β ψ3 = φ1 - φ2 - φ3 + φ4, E 3 = α - β ψ4 = φ1 - φ2 + φ3 - φ4, E 4 = α - β
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 。
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 nm 的一维势箱中运动的平均位置
(A) nm (B) nm (C) nm (D) nm 13. 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sp 2杂化轨
道，正确的是: 【 】 (A)
p s 2243
41φφ?+?=Φ
(B) p s 223φφ?+=Φ
(C) p s 223φφ+?=Φ (D) p s 223
2
31φφ?+?=
Φ 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, ? (B) 1, 0, 1 (C) 3, 1, 2 (D) 2, 1, -1
17. 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e g 轨道和三个低能级的简并t 2g 轨道。对高自旋配合物[FeF 6]3-的如
下叙述有错的．．．是: 【 】
(A) 顺磁性, Fe 离子的d 电子排布: (t 2g )3
(e g )2
(B) 永磁矩μ = B. M., 成对能P 大于分裂能Δo (C) 不存在显着的John(姜)–Teller(泰勒)效应 (D) 永磁矩μ = B. M., 配位中心Fe 离子的d 电子排布: (t 2g )5(e g )0
18. 实验表明，水和乙醚的表面张力分别为×10-7、×10-7 J ·cm -2。差异如此
之大的原因是: 【 】
(A) H 2O 的极性比乙醚分子的大
(B) H 2O 分子之间存在氢键，而乙醚分子间不能形成氢键
(C) H 2O 极化力比乙醚分子的大
(D) H 2O 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Schr?dinger(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
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×。 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
),,(?θψr 转换为三个独立
变量分别形成的函数
)(r R 、)(θΘ、)(?Φ的乘
积，即:
)()()(),,(?θ?θψΦ?Θ?=r R r 。【 】
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H 2+，其α积分近似等于E H(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。 【 】
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。
]
32. [分子轨道]
33. [分子]
34. [分裂能]
35. [晶格能]
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:
p
s
k
c
cφ
φ
2
1
+
=
Φ。其中,
s
φ和
p
φ分别表示s轨道和
p轨道。杂化指数
α
β
=
k
n。其中，
()2
1
c
=
α,()22c
=
β。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NH
3
分子中等性
杂化轨道间最大夹角为，
试通过计算确定NH
3
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:
?
?
?
?
?
+
+
=
1
cos
2
n
j
E
j
π
β
α；
?
?
?
?
?
+
?
+
=
1
sin
1
2
n
jr
n
c
jr
π
。
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;