物質(zhì)結(jié)構(gòu)期末樣題

物質(zhì)結(jié)構(gòu)期末樣題物質(zhì)結(jié)構(gòu)期末樣題物質(zhì)結(jié)構(gòu)期末樣題V:1.0精細(xì)整理，僅供參考物質(zhì)結(jié)構(gòu)期末樣題日期：20xx年X月華東師范大學(xué)期終考試試卷2008.7.32007-2008學(xué)年第二學(xué)期課程名稱：___物質(zhì)結(jié)構(gòu)___學(xué)生姓名:______________學(xué)號:______________專業(yè):______________年級/班級:______________課程性質(zhì)：專業(yè)必修一二三四總分閱卷人———————————————————————————————————————說明：1.試卷共6頁，答題前請核對。2.請將所有答案做在試卷上?！?、選擇題（單選題。每題1分，共16分。）（注意：將所選字母填入題號前的方括號內(nèi)，答案以方括號[]中的字母為準(zhǔn)！）[]1.兩個原子的軌道在滿足對稱性匹配和最大重疊的情況下A.原子軌道能級差越小，形成的分子軌道能級分裂越大，對分子的形成越有利B.原子軌道能級差越大，形成的分子軌道能級分裂越小，對分子的形成越有利C.原子軌道能級差越小，形成的分子軌道能級分裂越小，對分子的形成越有利D.原子軌道能級差越大，形成的分子軌道能級分裂越大，對分子的形成越有利[]2．下列條件中不屬于合格波函數(shù)的必備條件的是:A．歸一的B．有限的C．連續(xù)的[]3.對s、p、d原子軌道進(jìn)行反演操作，可以看出它們的對稱性分別是:A.g,g,u B.g,u,g C.g,u,uD.u,g,u[]4.NO的分子軌道類似于N2。試由此判斷,在NO、NO+、NO-中，何者具有最高的振動頻率？A．NOB．NO+C．NO-[]5.水分子的振動自由度為:A.2B.3C.4D.5[]6.配位離子[FeCl4]-中分裂能Δ和成對能P的大小關(guān)系為:A.不確定 B.Δ=P C.Δ>P D.Δ<P[]7.配位離子①[Fe(CN)6]4-和②[Fe(CN)6]3-的分裂能Δ的大小關(guān)系為:A.不確定 B.①=② C.①>② D.①<②[]8.能用來測定外層分子軌道電離能的實驗手段是: A.UPSB.XRDC.NMR[]9.對于定域鍵(即不包括共軛分子中的離域大π鍵),鍵級的定義是:A.成鍵電子數(shù)B.（成鍵電子數(shù)-反鍵電子數(shù)）C.（成鍵電子數(shù)-反鍵電子數(shù)）/2[]10.在金屬羰基配合物M(CO)n中，與M配位的是:A．CO的O端B．CO的C端C．CO的任意一端[]11.CO2分子中有:A.一個鍵 B.兩個鍵 C.一個鍵[]12.利用以下哪一原理，可以判定CO、CN-的分子軌道與N2相似： A．軌道對稱性守恒原理B．Franck-Condon原理C．等電子原理[]13.晶體可以表示為: A.晶胞+點陣B.晶胞+結(jié)構(gòu)基元C.點陣+結(jié)構(gòu)基元[]14.某晶面與晶軸x、y、z軸相截,截數(shù)分別為1、1、2，其晶面指標(biāo)是: A.(1,1,2)B.(2,1,1)C.(2,2,1)[]15.按宏觀對稱性分，晶體可劃分為幾個晶系?

A.3 B.7 C.14 D.32[]16.布拉格方程2dsinθ=λ中的θ為:A.反射角 B.衍射角 C.折射角二、用最簡潔的文字說明下列概念（共5題，每小題4分，共20分）1.自由價2.缺電子分子3.John-Teller效應(yīng)4.前線分子軌道5.CFSE、LFSE三、簡答下列問題（共4題，每小題6分，共24分）1.簡述反應(yīng)條件加熱、光照、催化劑對化學(xué)反應(yīng)的不同意義。2.氫原子中4s和3d哪一種狀態(tài)能量高鉀原子中4s和3d哪一種狀態(tài)能量高說明理由。

3.簡述硅膠干燥劑CoCl2（藍(lán)色）吸水后變?yōu)榧t色的原因。4.乙醇的1H-NMR信號共有幾組？說明自旋分裂情況。

四、解答下列問題（共5題，每小題8分，共40分）1．

寫出Na、O、F的基態(tài)原子電子組態(tài)及其基譜支項。Ni原子基譜支項為3F4，是否由此可判斷其電子組態(tài)為[Ar]3d84s2，而不是[Ar]3d94s12．寫出正二價Li離子的Schr?dinger方程。若Li2＋某激發(fā)態(tài)的自旋-軌道量子數(shù)分別為n=3、l=2、m=—1、ms=—1/2，試計算該軌道的能量、軌道角動量的大小、軌道角動量在z軸方向的分量、自旋角動量在z軸方向的分量、總角動量在z軸方向的分量。（h/2π=1.055x10-34J.s）3.將C2H6和C2H4通過AgNO3溶液，能否將它們分開？若能，說明其微觀作用機理。

4.寫出O2+、O2、O2-的電子組態(tài)，說明其鍵長、鍵能的大小次序。5.丁二烯的四個大π分子軌道如下：(1)寫出丁二烯分子的休克爾行列式。(2)已知在基態(tài)下，丁二烯的單雙鍵鍵長分別為146.8pm和134.4pm(典型的單雙鍵鍵長為154pm和133pm),試通過計算解釋這一實驗事實。(3)計算第一激發(fā)態(tài)下(即ψ2中有一個電子被激發(fā)到ψ3)的鍵級,預(yù)測丁二烯的鍵長將發(fā)生什么變化。華東師范大學(xué)“物質(zhì)結(jié)構(gòu)”期中考試試卷2008.4.302007-2008學(xué)年第二學(xué)期得分姓名:___________學(xué)號:____________………………………一、簡答下列問題（共8題，每題5分）量子力學(xué)用波函數(shù)描述微觀粒子的運動狀態(tài)，試根據(jù)波函數(shù)的意義說明波函數(shù)為什么必須是單值的、有限的和連續(xù)的。你認(rèn)為量子力學(xué)中的原子軌道與玻爾原子理論中的原子軌道有何不同？氫原子中4s和3d哪一種狀態(tài)能量高鉀原子中4s和3d哪一種狀態(tài)能量高說明理由。

4試表述用于處理多電子原子結(jié)構(gòu)的中心勢場模型的要點。5．對一個運動速度v<<c的自由電子，有人作了如下的推導(dǎo)：請說明為何出現(xiàn)1=1/2的錯誤結(jié)果。6．有人認(rèn)為：“原子光譜取決于原子不同能級的能量差，所以了解光譜的關(guān)鍵是確定原子在不同狀態(tài)時的能量。由此可見，討論原子的角動量對研究原子光譜并沒有意義?！边@種看法對嗎？說說你的理由。

7．試畫出類氫離子3dz2和3dxy軌道示意圖，并指出其節(jié)面的數(shù)量及形狀。8．有人認(rèn)為：（1）處理多電子原子時，單電子近似完全忽略了電子之間的相互作用。（2）按中心勢場模型，多電子原子體系的總能量應(yīng)為各電子能量之和。（3）原子光譜項相當(dāng)于原子的能級，洪特規(guī)則可以確定原子光譜項的能級順序。你認(rèn)為上述說法正確嗎？如果有錯，請加以改正。二、解答下列問題（共6題，每題10分）1．寫出正二價Li離子的Schr?dinger方程。若Li2＋某激發(fā)態(tài)的自旋-軌道量子數(shù)分別為n=3、l=2、m=-1、ms=-1/2，試計算該軌道的能量、軌道角動量的大小、軌道角動量在z軸方向的分量、自旋角動量在z軸方向的分量、總角動量的大小、z軸方向總角動量的大小。（h/2π=1.055x10-34J.s）2．

已知一維勢箱粒子的波函數(shù)為，

其中l(wèi)為勢箱長度，n=1,2,3

……。試判斷粒子的平均位置及動量的平均值，并根據(jù)該體系的哈密頓算符證明能量為。如果把己三烯看作是長度L=0.84nm的一維勢箱，其6個電子自旋相反地填充在各軌道上，計算己三烯第一激發(fā)態(tài)的能量。（me=9.11x10-31kg,h=6.62x10-34J.s）3．

寫出Na、O、F的基態(tài)原子電子組態(tài)、基譜項和基譜支項。Ni原子基譜支項為3F4，是否由此可判斷其電子組態(tài)為[Ar]3d84s2，而不是[Ar]3d94s14．

寫出下列原子激發(fā)態(tài)的全部光譜項：C[1s22s22p13p1]

，Mg[1s22s22p63s13p1]，Ti[1s22s22p63s23p63d34s1]5．

H2O屬C2v點群，有4個對稱元素：E、C2、σv、σv'。試寫出C2v點群的乘法表。6．

指出下列分子所屬的點群，并判斷其有無偶極矩、旋光性:

（1）Cl2

（2）SO2（V型）（3）CH3CHBrF

（4）環(huán)己烷（船式）（5）

（平面）

（6）

華東師范大學(xué)“物質(zhì)結(jié)構(gòu)”期中考試試卷2008.4.302007-2008學(xué)年第二學(xué)期得分100_____參考簡答_____………………………一、簡答下列問題（共8題，每題5分）量子力學(xué)用波函數(shù)描述微觀粒子的運動狀態(tài)，試根據(jù)波函數(shù)的意義說明波函數(shù)為什么必須是單值的、有限的和連續(xù)的。單值:各點概率唯一的要求,波函數(shù)各點的概率應(yīng)該是唯一的有限:滿足可歸一性的要求,波函數(shù)在整個空間出現(xiàn)的概率應(yīng)該是歸一的連續(xù):使得二階微分方程（薛定諤方程）有解,也就是說薛定諤方程有解.你認(rèn)為量子力學(xué)中的原子軌道與玻爾原子理論中的原子軌道有何不同？量子力學(xué)中的原子軌道：用波函數(shù)描述電子的運動狀態(tài)，波函數(shù)模的平方反映了電子在空間出現(xiàn)的幾率密度，波函數(shù)通過求解薛定諤方程得到，波函數(shù)包含了該運動狀態(tài)的所有物理量信息，可以完整地解釋原子光譜。得到的所有信息都很晚上完善玻爾原子理論中的原子軌道：在經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)上人為引入量子數(shù)，用經(jīng)典實在的軌道描述電子的運動，只能解釋單電子原子的基本光譜。而不能其它關(guān)于電子微觀能態(tài)的問題氫原子中4s和3d哪一種狀態(tài)能量高鉀原子中4s和3d哪一種狀態(tài)能量高說明理由。

E4s>E3d單電子原子能量只與主量子數(shù)有關(guān)E4s<E3d多電子原子能量也與角量子數(shù)有關(guān)，能級次序（n+0.7l）,或用鉆穿效應(yīng)解釋,試表述用于處理多電子原子結(jié)構(gòu)的中心勢場模型的要點。把多電子體系中某電子受其它電子的作用看作是其它電子對核電荷的抵消作用，可用屏蔽常數(shù)表示。5．對一個運動速度v<<c的自由電子，有人作了如下的推導(dǎo)：請說明為何出現(xiàn)1=1/2的錯誤結(jié)果。物質(zhì)波的速度（）不等于電子的運動速度（v）6．有人認(rèn)為：“原子光譜取決于原子不同能級的能量差，所以了解光譜的關(guān)鍵是確定原子在不同狀態(tài)時的能量。由此可見，討論原子的角動量對研究原子光譜并沒有意義。”這種看法對嗎？說說你的理由。

根據(jù)物理學(xué)原理：角動量與磁矩直接相關(guān)，電磁作用決定了磁矩與能量有簡單關(guān)系。因此，研究體系的能量必須考慮其角動量。7．試畫出類氫離子3dz2和3dxy軌道示意圖，并指出其節(jié)面的數(shù)量及形狀。兩個錐面。兩個平面。8．有人認(rèn)為：（1）處理多電子原子時，單電子近似完全忽略了電子之間的相互作用。（2）按中心勢場模型，多電子原子體系的總能量應(yīng)為各電子能量之和。（3）原子光譜項相當(dāng)于原子的能級，洪特規(guī)則可以確定原子光譜項的能級順序。你認(rèn)為上述說法正確嗎？如果有錯，請加以改正。

都有錯：（1）處理多電子原子時，單電子近似用近似模型考慮電子之間的相互作用。（2）中心勢場模型中，多電子原子體系的總能量應(yīng)為各電子能量之和減去一份多計算的電子間排斥勢能。（3）原子光譜項相當(dāng)于原子的能級，洪特規(guī)則不能確定原子光譜項的能級順序，但可以確定能量最低的譜項。二、解答下列問題（共6題，每題10分）1．寫出正二價Li離子的Schr?dinger方程。若Li2＋某激發(fā)態(tài)的自旋-軌道量子數(shù)分別為n=3、l=2、m=-1、ms=-1/2，試計算該軌道的能量、軌道角動量的大小、軌道角動量在z軸方向的分量、自旋角動量在z軸方向的分量、總角動量的大小、z軸方向總角動量的大小。（h/2π=1.055x10-34J.s）E=-13.6=-13.6eV2.58x10-34J.s-1.055x10-34J.s-0.528x10-34J.s-1.58x10-34J.sL=2,S=1/2,J=2+1/2,2-1/2=5/2,3/22.04x10-34J.sOr3.12x10-34J.s2．

已知一維勢箱粒子的波函數(shù)為，

其中l(wèi)為勢箱長度，n=1,2,3

……。試判斷粒子的平均位置及動量的平均值，并根據(jù)該體系的哈密頓算符證明能量為。如果把己三烯看作是長度L=0.84nm的一維勢箱，其6個電子自旋相反地填充在各軌道上，計算己三烯第一激發(fā)態(tài)的能量。（me=9.11x10-31kg,h=6.62x10-34J.s）<x>=l/2<p>=03．

寫出Na、O、F的基態(tài)原子電子組態(tài)、基譜項和基譜支項。Ni原子基譜支項為3F4，是否由此可判斷其電子組態(tài)為[Ar]3d84s2，而不是[Ar]3d94s1說明理由。

Na1s22s22p63s12S1/2O1s22s22p43P2F1s22s22p52P3/2Ni原子基譜項3F只與電子組態(tài)為[Ar]3d84s2（L=3）相符。4．

寫出下列原子激發(fā)態(tài)的全部光譜項：C[1s22s22p13p1]

，Mg[1s22s22p63s13p1]。C:1S1P1D3S3P3DMg:1P3P5．

H2O屬C2v點群，有4個對稱元素：E、C2、σv、σv'。試寫出C2v點群的乘法表。6．

指出下列分子所屬的點群，并判斷其有無偶極矩、旋光性:分子點群偶極矩旋光性（1）Cl2

nn（2）SO2（V型）yn（3）CH3CHBrF

yy（4）環(huán)己烷（船式）yn（5）

（平面）

nn（6）

平面反式非平面平面順式nyynyn2008-2009學(xué)年第二學(xué)期得分90………………………一、簡答題（每題3分，共6題）1．各用一句話描述Planck、Einstein、deBroglie對認(rèn)識微觀粒子運動規(guī)律所作的貢獻(xiàn)。能量量子化、光子說/光的波粒二象性、實物粒子的波粒二象性2．合格波函數(shù)的三個條件是什么？

(A)連續(xù)(B)單值(D)有限,平方可積3．簡單描述量子力學(xué)處理微觀體系的一般步驟。①根據(jù)體系的物理條件，寫出勢能函數(shù)，進(jìn)而寫出Schr?dinger方程；②解方程，由邊界條件和品優(yōu)波函數(shù)條件確定歸一化因子及En，求得ψn③描繪ψn，ψn*ψn等圖形，討論其分布特點；④用力學(xué)量算符作用于ψn，求各個對應(yīng)狀態(tài)各種力學(xué)量的數(shù)值，了解體系的性質(zhì)；⑤聯(lián)系實際問題，應(yīng)用所得結(jié)果。4．實波函數(shù)和復(fù)波函數(shù)的關(guān)系是什么？兩兩對應(yīng)，線性組合5．H2O有哪些對稱元素和對稱操作？

4個對稱元素：E、C2、σv、σv'，對應(yīng)4種對稱操作6乙烷分子由交叉式構(gòu)象開始繞C-C鍵轉(zhuǎn)動,直至變?yōu)橹丿B式,先后經(jīng)歷哪幾種點群正交叉D3d部分交叉D3重疊D3h二、計算或問答題（每題8分，共9題）1．分別計算:①能量為100eV的光子、②動能為100eV的電子、③質(zhì)量為10-10Kg，速度為0.01m/s的塵埃微粒的波長。(1eV=1.60x10-19J,me=9.11x10-31Kg，h=6.62x10-34Js)光子波長

自由電子

塵埃小球λ=h/p=6.62x10-34/(10-10x0.01)=6.62x10-22m2．簡述量子力學(xué)的5個基本假設(shè)。?假設(shè)Ⅰ：對于一個微觀體系，它的狀態(tài)可用波函數(shù)Ψ(x,y,z,t)表示。?假設(shè)Ⅱ：對一個微觀體系的每個可觀測的力學(xué)量，都對應(yīng)著一個線性厄米算符。?假設(shè)Ⅲ：微觀體系的運動方程是由Schr?dinger方程表示。?假設(shè)Ⅳ：若ψ1，ψ2…ψn為某一微觀體系的可能狀態(tài)，由它們線性組合所得的ψ也是該體系可能的狀態(tài)。?假設(shè)Ⅴ：在同一原子軌道或分子軌道上，至多只能容納兩個自旋相反的電子。或者說，兩個自旋相同的電子不能占據(jù)相同的軌道。3.簡要說明描述電子運動狀態(tài)的各量子數(shù)n、l、m、s、ms的物意義及它們的取值范圍。答：原子軌道有主量子數(shù)n，角量子數(shù)l，磁量子數(shù)m與自旋量子數(shù)s,對類氫原子（單電子原子）來說，原子軌道能級只與主量子數(shù)n相關(guān)。對多電子原子，能級除了與n相關(guān)，還要考慮電子間相互作用。角量子數(shù)l決定軌道角動量大小，磁量子數(shù)m表示角動量在磁場方向（z方向）分量的大小，自旋量子數(shù)s則表示軌道自旋角動量大小，自旋磁量子數(shù)ms表示自旋角動量在磁場方向（z方向）分量的大小。n取值為1、2、3……；l＝0、1、2、……、n－1；

m＝0、±1、±2、……±ls取值只有1/2ms＝±1/24．寫出正一價He離子的Schr?dinger方程。若He＋某激發(fā)態(tài)的自旋-軌道量子數(shù)分別為n=2、l=2、m=-1、ms=-1/2，試計算該軌道的能量、軌道角動量的大小、軌道角動量在z軸方向的分量、自旋角動量在z軸方向的分量、總角動量在z軸方向的分量。（H原子基態(tài)能量為-13.6eV,h/2π=1.055x10-34J.s）（題有誤，n應(yīng)大于了l）E=-13.6=-13.6eV2.58x10-34J.s-1.055x10-34J.s-0.528x10-34J.s-1.58x10-34J.s5.某類氫離子激發(fā)態(tài)的波函數(shù)為請寫出軌道名稱、畫出軌道角度分布圖形、計算軌道能量（假定Z=2）及角動量的大小，確定節(jié)面的數(shù)量。2px,-13.6*22/22=-13.6ev|M|=節(jié)面數(shù)=n-1=16．氫原子2p→1s態(tài)的譜線用低分辨率儀器觀察到1