第六章 价键理论
习题
6.1将海特勒—伦敦处理2H 所得波函数()211ψψψ+=c S 归一化。 6.2试写出一个在045=θ，045=?方向上的等性3sp 杂化轨道。 6.3已知sp 3杂化的3个轨道是
123123x
x y x y
s s p p c s c p c p ψψψ=
+==++
试用正交归一化条件求123,,c c c .
6.4若令一个杂化轨道指向z 轴的正方向，另外两个在xoz 平面内，求2sp 的三个杂化轨道。
6.5臭氧3O 为V 型分子，键角为08.116，试求中心O 原子的成键杂化轨道。以对称轴C 2轴为对称轴，分子平面为XOZ 平面。
6.6 H 2O 中两个成键的sp 3杂化轨道的s 成分为0.20，求两个未成键的sp 3杂化轨道的s 成分和p 成分。
6.7实验测得乙烯（24C H ）分子中0
7.121=∠CCH ，06.116=∠HCH ，分子处于
xy 平面，C C =轴位于x 轴上。试计算C 原子2sp 杂化轨道的系数。 6.8说明+4NH 、-4BF 、-24BeF 离子的立体构型和成键情况。
6.93AlCl 在气态时通常生成二聚体，试说明其成键情况和立体构型。 6.10实验测得氟代甲烷的键角为
试计算上述三个分子中碳原子用于生成H C -键和F C -键的3sp 杂化轨道的s 成分。
6.11为什么22H N 有两种同分异构体，而22H C 只有一种？ 6.12为什么存在+O H 3，+4NH 和6SF ，而不存在+5CH 和6OF ？ 6.13为何4SiCl ，4GeCl 两种分子的沸点较低？ 6.143NF 和3BF 的几何构型有何差异，说明理由。
6.154LiAlH 是离子型化合物[]-
+4AlH Li ，熔融能导电，试说明[]-
4AlH 成键情况
和立体构型。
题解
6.1将海特勒—伦敦处理2H 所得波函数()211ψψψ+=c S 归一化。
解：
()[][]
122
221212122112=++=+=?????τψτψψτψτψψτψd d d c d c d S
因为1ψ和2ψ都是归一化的，且1221S d ?=τψψ,所以有
()122122
1=+S c
12
1221
S c +=
()2112
221
ψψψ++=
S S
6.2试写出一个在045=θ，045=?方向上的等性3sp 杂化轨道。
解：
该杂化轨道的方向为
2145cos 45sin 1cos sin 00=??==?θr x 2
145sin 45sin 1sin sin 00=??==?θr y 2
245cos 1cos 0=
?==θr z 13
,44
αβ==此方向上3sp 的杂化轨道为 z y
x z y x p p p s p p p s 46
4343212221214341+++=???
? ???+?+?+=
ψ 6.3已知sp 3杂化的3个轨道是
123123x
x y x y
s s p p c s c p c p ψψψ=
+==++
试用正交归一化条件求123,,c c c
解：由
13
0 d
ψψτ=?，
12
+=
得
21
c=
由
23
d
ψψτ=
?，
123
=
得
31
c=
又222
123
1
c c c
++=
222
111
19
1
26
c c c
++=
得
1
c=
2
c=
，
3
c=
3x y
p p
ψ=-
6.4若令一个杂化轨道指向z轴的正方向，另外两个在xoz平面内，求等性2
sp的三个杂化轨道。
解：3个杂化轨道的方向分别为()100，
，，??
?
?
?
?
-
-
2
1
2
3
，
，，??
?
?
?
?
-
2
1
2
3
，
，
2
sp杂化，
3
1
=
α，
3
2
=
β
杂化轨道表达式为：()z i
y
i
x
i
i
p
z
p
y
p
x
s+
+
+
=β
α
ψ
3个方向分别为()100，
，，??
?
?
?
?
-
-
2
1
2
3
，
，，??
?
?
?
?
-
2
1
2
3
，
，的2
sp杂化轨道为
()
z
z
y
x
p
s
p
p
p
s
3
2
3
1
1
3
2
3
1
1
+
=
?
+
?
+
?
+
=
ψ
z
x
z
y
x
p
p
s
p
p
p
s
6
1
2
1
3
1
2
1
2
3
3
2
3
1
2
-
-
=
?
?
?
?
?
?
?
-
?
+
?
-
+
=
ψ
z x z y x p p s p p p s 61
21312102332313-+=???
? ???-?+?+=
ψ 6.5臭氧3O 为V 型分子，键角为08.116，试求中心O 原子的成键杂化轨道。以对称轴C 2轴为对称轴，分子平面为XOZ 平面。 解：由
1αβ+=
0cos116.8αβ
=-
得：0.311,0.689αβ==
取对称轴C 2为z 轴，分子平面为xoz 平面，则12,ψψ与z 轴夹角58.4?=，与x 轴夹角31.6?'=。
1ψ的方向余弦为cos31.6-，0，cos58.4-
)12222220.85170.52390.5570.7070.435x
z
x z
s p p
s p p ψψψψψψ=+--=--
2ψ的方向余弦为cos31.6，0，cos58.4- 22220.5570.7070.435x
z
s p p ψψψψ=+-
6.6 H 2O 中两个成键的sp 3杂化轨道的s 成分为0.20，求两个未成键的sp 3杂化轨道的s 成分和p 成分。 解：s 成分＝
10.22
0.302
-?= p 成分＝1-0.3＝0.7
6.7实验测得乙烯（24C H ）分子中0
7.121=∠CCH ，06.116=∠HCH ，分子处于
xy 平面，C C =轴位于x 轴上。试计算C 原子2sp 杂化轨道的系数。
解：乙烯分子中，C 原子采用2sp 杂化，形成三个杂化轨道，其中有两个2sp 杂化轨道与氢原子的s 1轨道形成σ键，其键角为06.116=∠HCH 。根据键角公式
1
111016.116cos αα
βα--=-
=，得31.01=α，69.01=β 余下一个2sp 杂化轨道与另外C 原子的杂化轨道成键，其
38.02113=-=αα，62.02213=-=ββ
已知C C =轴和x 轴平行，所以这个杂化轨道的方向为()001，，
，其杂化轨道为 ()z y x p z p y p x s 333333+++=βαψ
()z y x p p p s ?+?+?+=00162.038.0
x p s 787.0617.0+=
另两个杂化轨道与它的夹角均为07.121，其方向分别为
()0,7.121s i n ,7
.121c o s 00
，(
)
0,7.121sin ,7.121cos 00-，对应的杂化轨道为
()z y x
p z p y p
x s 111
1
1
1+++=
βαψ
()
z y x p p p s ?+?+?+=07.121sin 7.121cos 69.031.000
y x p p s 707.0436.0557.0+-=
y x p p s 707.0436.0557.02--=ψ
6.8说明+4NH 、-4BF 、-24BeF 离子的立体构型和成键情况。
解：
+4NH 离子和4C H 分子的电子数目相等。4C H 分子是正四面体结构，根据等
电子原理，+4NH 离子也应是正四面体结构。N 原子采用3sp 杂化，四个3sp 杂化轨道分别与四个氢原子的s 1轨道形成σ键。
同理，-4BF 、-24BeF 和4C H 分子的电子数目相等，故也是正四面体结构。B 和Be 分别采用3sp 杂化，四个3sp 杂化轨道分别与F 的p 2轨道形成σ键。
6.93AlCl 在气态时通常生成二聚体，试说明其成键情况和立体构型。
解：Al 的价电子层结构为1233p s ，它是一个缺电子原子，在形成二聚体分子时，
Al 采用不等性3sp 杂化，其中2个3sp 杂化轨道分别与2个Cl 形成2个σ键。另外还生成2个双电子三中心键，每个双电子三中心键是由2个Al 的2个3sp 杂化轨道和1个电子以及Cl 的1个轨道和1个电子形成。
其结构为：
Al
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
6.10实验测得氟代甲烷的键角为
试计算上述三个分子中碳原子用于生成H C -键和F C -键的3sp 杂化轨道的s 成分。
解：由键角公式α
αβαθ--=-
=1cos 得 （1）F CH 3中碳原子用于生成H C -键的3sp 杂化轨道的s 成分：0.255—0.273
（2）22F CH 中碳原子用于生成H C -键的3sp 杂化轨道的s 成分：0.272 用于生成F C -键的3sp 杂化轨道的s 成分：0.239
（3）3CHF 中碳原子用于生成F C -键的3sp 杂化轨道的s 成分：0.244 6.11为什么22H N 有两种同分异构体，而22H C 只有一种？
解：
因为22H N 分子中N N =为双键，不能自由旋转（因双键中π轨道叠加有方向性），故有顺式和反式两种异构体，它们的结构式如下
顺—22H N N
N
H H
反—22H N N
N
H
H
两种异构体中，N 原子都用2sp 杂化轨道成键，分子呈平面形。顺式为v C 2，反式为h C 2。
在22H C 分子中，C 原子用sp 杂化轨道成键，分子呈直线形，因此无异构体。 6.12为什么存在+O H 3，+4NH 和6SF ，而不存在+5CH 和6OF ？
解：
C ，N ，O 原子是第二周期原子，其价层只有只有s 2，p 2轨道，即只有4个价轨道，所以它们最多只能生成4个共价键。所以存在+O H 3和+4NH ，不存在
+5CH 和6OF 。
S 原子是第三周期原子，其电子层结构为：4233p s ，具有s 3，p 3和d 3轨道，共有9个价轨道，所以它能生成多于4的共价键。因此6SF 分子存在。 6.13为何4SiCl ，4GeCl 两种分子的沸点较低？
解：4SiCl ，4GeCl 中，Si 和Ge 均采用3sp 杂化，四个3sp 杂化轨道分别与四个氯原子的p 3轨道形成σ键，两种分子呈正四面体构型，为非极性分子，所以其沸点较低。
6.143NF 和3BF 的几何构型有何差异，说明理由。
解：
在3NF 分子中N 的外层电子结构为3222p s ，它采用不等性的3sp 杂化，其中三个相同的杂化轨道与F 原子的3个p 轨道形成σ键，另一个不相同的杂化轨道上有一对孤对电子。故3NF 分子呈三棱锥型结构，属v C 3。
在3BF 分子中硼的外层电子结构是1222p s ，B 原子采用2sp 杂化，3个2sp 杂化轨道分别和F 的3个p 轨道形成σ键。故3BCl 分子呈正三角形，属h D 3。 6.154LiAlH 是离子型化合物[]-
+4AlH Li ，熔融能导电，试说明[]-
4AlH 成键情况
和立体构型。
解：Al 的核外电子排布为1233p s 。Al 采用3sp 杂化，形成的四个3sp 杂化轨道与四个氢原子的s 1轨道形成σ键。所以[]-
4AlH 为正四面体构型。
答案
6.1()2112
221
ψψψ++=
S S
6.2z y x p p p s 4
6434321+++=ψ
6.33x y p p ψ=- 6.4
z p s 32311+=
ψ z x p p s 6
121312--=
ψ z x p p s 6
121313-+=ψ 6.5
12220.5570.7070.435x
z
s p p ψψψψ=--
22220.5570.7070.435x
z
s p p ψψψψ=+-
6.6 0.3， 0.7
6.71ψy x p p s 70
7.0436.0557.0+-=
y x p p s 707.0436.0557.02--=ψ
6.8+4NH 、-4BF 、-24BeF 是正四面体结构。N 、B 和Be 分别采用3sp 杂化，四个
3sp 杂化轨道分别与H 或F 的p 2轨道形成σ键。
6.9其结构为：
Al
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
6.10F CH 3：0.255—0.273；22F CH ：0.272， 0.239；3CHF ：0.244 6.11略
6.12略 6.13略
6.143NF ，三棱锥型结构；3BF ，正三角形。
6.15Al 采用3sp 杂化，形成的四个3sp 杂化轨道与四个氢原子的s 1轨道形成σ键。所以[]-
4AlH 为正四面体构型。
第七章 习题
7.1 分别求出在正八面体强场和弱场中d 4和d 8组态的CFSE.
7.2 试分别求出正四面体强场和弱场中5d ，6d 和7d 组态的稳定化能。 7.3 在正四面体场中，哪些组态在强、弱场中的CFSE 相同？ 7.4 d 8组态在正八面体强、弱场中有无姜－泰勒形变？ 7.5 d 5组态在正八面体强、弱场中有无姜－泰勒形变？
7.6 d 3组态在正八面体场中分裂为哪几个强场组态？每一组态含有多少个微观状态？
7.7 d 4组态在正四面体场中分裂为哪几个强场组态？每一组态含有多少个微观状态？
7.83NH 和3BCl 可以生成配位化合物，试说明其成键情况。 7.9试用价键理论和晶体场理论解释下列分子的磁性：
（1）()-
34CN Ni ，-
24PdCl 是正方形，反磁性；
（2）-24NiCl 正四面体形，顺磁性。
7.10对于电子组态为4d 的正八面体过渡金属离子配合物，考虑到电子成对能P ，试计算
（1）分别处在高、低自旋基态时的能量；
（2）当高、低自旋构型具有相同能量时，电子成对能P 和晶体场分裂能q D 10的关系。
7.11化学式为42O AB 的一类晶体统称为尖晶石，如MgAl 2O 4、NiAl 2O 4等。其中氧离子为立方密堆积（详见第九章）。金属离子A 占据O 所围成的正四面体空隙的称为正常尖晶石型；A 占据O 所围成的正八面体空隙的称为反尖晶石型。试从晶体场稳定化能说明42O NiAl 晶体是什么结构（+2Ni 为8d 结构）？ 7.12计算化合物[]63FeF K 和()[]63CN Fe K 的磁矩。
7.13画出()+
363NH Co 配合离子的分子轨道能级图，指出配位离子形成前后电子的
排布，并在能级图上标明分裂能位置。
7.14已知()+
363NH Co 的123000-=?cm ，122000-=cm P ；
()+
362O H Fe 113700-=?cm ，130000-=cm P ，试
（1）说明这两个离子的d 电子排布情况； （2）计算离子的磁矩（用B μ表示）。
7.15试阐述银盐溶液分离烷烃和烯烃混合物的基本原理。
7.16为什么羰基配合物中心原子可以是零价（例如()5CO Fe ）,甚至是负价（例如
()-
4CO Co ）？
7.17试用分子轨道理论说明卤素离子、3NH 和CO 的配位场的强弱次序及其原因。
7.18为什么过渡金属元素的化合物大多有颜色？
7.19硅胶干燥剂中常加入2CoCl （蓝色），吸水后变为红色，试用配位场理论解释之。
7.20说明()122CO V 是否符合18个电子规则。 7.21 求B 5H 11可能有的结构。
7.22 给出图中所示硼烷的分子式和结构（styx ）。
图习题7.22
7.23给出图中所示硼烷的分子式和结构（styx ）。
图习题7.23
7.24 预测硼烷B 10H 16可能有哪几种异构体。
题解
7.1 分别求出在正八面体强场和弱场中d 4和d 8组态的CFSE.
解：d 4组态的强场组态是4
2g t
CFSE ＝4D q ?4＝16D q
d 4组态的弱场组态是132g g
e t
CFSE ＝4D q ?3－6D q ＝6D q
d 8组态在强、弱场中的组态均为2
62g g e t ，其CFSE 相同，均为
CFSE ＝4D q ?6－6D q ?2＝12D q
7.2分别求出正四面体强场和弱场中5d ，6d 和7d 组态的稳定化能。
解：
正四面体中，()q D t E 78.12=，()q g D e E 67.2-= 强场时：
5d 组态，4 2.671 1.788.90q q q CFSE D D D =?-?=
6d 组态，4 2.672 1.787.11q q q CFSE D D D =?-?= 7d 组态，4 2.673 1.78 5.33q q q CFSE D D D =?-?=
弱场时：
5d 组态，2 2.673 1.780q q CFSE D D =?-?= 6d 组态，3 2.673 1.78 2.67q q q CFSE D D D =?-?= 7d 组态，4 2.673 1.78 5.33q q q CFSE D D D =?-?=
7.3 在正四面体场中，哪些组态在强、弱场中的CFSE 相同？ 解：d 1～d 3，d 9～d 10.
如d 2和d 9在强场和弱场中的电子排布完全相同。
d 2 d 9
7.4 d 8组态在正八面体强、弱场中有无姜－泰勒形变？ 解：均没有。d 8组态在正八面体强、弱场中的电子排布均为
没有简并能级。
7.5 d 5组态在正八面体强、弱场中有无姜－泰勒形变？ 解：强、弱场中的电子排布分别为
强场（低自旋） 弱场（高自旋） 故知在强场（低自旋）中有，在弱场（高自旋）中没有。
7.6 d 3组态在正八面体场中分裂为哪几个强场组态？每一组态含有多少个微观状态？
解：有 12232,g g g e t t
212,g g e t 和 3
g e 共4个强场组态，其微观状态数分别为 20321456:
3
2=???? g t ；6042156:122=??? g g e t ；3621346:212=???g g e t ；43
21234:
3=????g e 7.7 d 4组态在正四面体场中分裂为哪几个强场组态？每一组态含有多少个微观状态？
答：有4
23212221234,,,,g g g g g g g g t t e t e t e e 共5个强场组态，其微观状态数分别为
15. :
80; : 90; : 24; : 1; :4
23212221234g g g g g g g g t t e t e t e e 7.83NH 和3BCl 可以生成配位化合物，试说明其成键情况。
解：在3NH 分子中N 的外层电子结构为3222p s ，它采用不等性的3sp 杂化，其中三个相同的杂化轨道与H 原子的s 1轨道形成σ键，另一个不相同的杂化轨道上有一对孤对电子。故3NH 分子呈三角锥型结构。实验测得它的键角是741060'。
在3BCl 分子中硼的外层电子结构是1222p s ，B 原子采用2sp 杂化，3个2sp 杂化轨道分别和Cl 的3个p 轨道形成σ键。故3BCl 分子呈正三角形。
因为在3BCl 分子中B 有空的p 轨道，与3NH 分子中的孤对电子可形成配键而
生成配位化合物，但在配合物中，B 原子采用3sp 杂化，所以3NH 和3BCl 成配合物后，分子呈顶点相连的双三角锥构型。
7.9试用价键理论和晶体场理论解释下列分子的磁性：
（1）()-
34CN Ni ，-
24PdCl 是正方形，反磁性；
（2）-24NiCl 正四面体形，顺磁性。 解：价键理论的解释：
（1）()-
34CN Ni ，-
24PdCl 为正方形，中心离子中8个d 电子挤到4个d 轨道
上，空出一个d 轨道作2dsp 杂化，然后与4个配位体形成4个共价配键，成为正方形络合物。成单电子数为0，反磁性。
（2）-24NiCl 正四面体形，+2Ni 采用了3sp 杂化，有2个成单电子，所以为顺磁性。
晶体场解释：
（1）()-
34CN Ni ，-24PdCl 为正方形，形成正方形场，中心离子为8d 组态，其
d 电子在分裂后的d 轨道上按能级高低填充，即2xz d ，2yz d ，22z d ，2
xy d ，
由于22y x d -轨道能级太高，没有电子填充，未成对d 电子数为0，为反磁性。
（2）-24NiCl 为正四面体场，中心离子的8个d 电子在分裂后的d 轨道上按能级高低填充，即2
2z d ，2
22y x d -，2xy d ，1xz d ，1
yz d ，有2个成单电子，故为顺磁性。 7.10对于电子组态为4d 的正八面体过渡金属离子配合物，考虑到电子成对能P ，试计算
（1）分别处在高、低自旋基态时的能量；
（2）当高、低自旋构型具有相同能量时，电子成对能P 和晶体场分裂能q D 10的关系。
解：（1）八面体场中，
高自旋基态时d 电子排布为231
g g
t e ()q q q HS D D D E 66143-=?+-?=
低自旋基态时d 电子排布为240g g
t e ()P D P D D E q q q LS +-=+?+-?=166044
（2）当高、低自旋构型具有相同能量时，则
q q D P D 616-=+- q D P 10=
7.11化学式为42O AB 的一类晶体统称为尖晶石，如MgAl 2O 4、NiAl 2O 4等。其中氧离子为立方密堆积（详见第九章）。金属离子A 占据O 所围成的正四面体空隙的称为正常尖晶石型；A 占据O 所围成的正八面体空隙的称为反尖晶石型。试从晶体场稳定化能说明42O NiAl 晶体是什么结构（+2Ni 为8d 结构）？
解：若+2Ni 填入四面体空隙，其d 电子排布为244g g
e t 此时晶体场稳定化能q q q D D D CFSE 56.378.1467.24=?-?=
若+2Ni 填入八面体空隙，其d 电子排布为262
g g
t e 此时晶体场稳定化能q q q D D D CFSE 126246=?-?=
+2Ni 倾向于填入稳定化能大的空隙中，即填入八面体空隙，所以是反尖晶石
型。
7.12计算化合物[]63FeF K 和()[]63CN Fe K 的磁矩。
解：[]63FeF K 中，-36FeF 为高自旋配合物，d 电子排布232g g
t e ()()B 9.5352552μμμμμ==+=+=B B B n n
()[]63CN Fe K ，()-
36CN Fe 为低自旋配合物，d 电子排布250
g g
t e ()()B B 7.132112μμμμμ==+=+=B B n n
7.13画出()+
363NH Co 配合离子的分子轨道能级图，指出配位离子形成前后电子的
排布，并在能级图上标明分裂能位置。
4p
σ
+
3
Co
3
NH
6
()+3
6
3
NH
Co
7.14已知()+363
NH
Co的1
23000-
=
?cm，1
22000-
=cm
P；
()+3
6
2
O
H
Fe1
13700-
=
?cm，1
30000-
=cm
P，试
（1）说明这两个离子的d电子排布情况；
（2）计算离子的磁矩（用
B
μ表示）。
解：()+363
NH
Co，P
?>，d电子按强场排布为
2
60
g g
t e
()()0
2
2=
+
=
+
=
B
B
n
nμ
μ
μ
()+3
6
2
O
H
Fe，P
?<，d电子按弱场排布为
2
32
g g
t e
()
B
B
μ
μ
μ35
2
5
5=
+
=
7.15试阐述银盐溶液分离烷烃和烯烃混合物的基本原理。
解：+
Ag核外电子排布为0
105
4s
d，烯烃的π电子配位给+
Ag的s5空轨道，形成
σ轨道；+
Ag的d电子反馈给烯烃的*π空轨道，形成π键，从而+
Ag能与烯烃以π
σ-配键形成稳定化合物。
但是+
Ag不能与烷烃形成配合物。
所以将烯烃和烷烃的混合物通过
3
AgNO或
4
AgClO等溶液，可将烯烃、烷烃
分离，这个反应即可用于色谱分析，也可用于工业分离。
7.16为什么羰基配合物中心原子可以是零价（例如()5
CO
Fe）,甚至是负价（例如
()-
4
CO
Co）？
解：分子轨道理论认为，在这些羰基配合物中，CO 与金属原子形成πσ-配键，即CO 将孤对电子给予中心金属原子的空轨道形成σ配键的同时，CO 的反键*π空轨道可以接受金属原子d 轨道上的电子反馈形成反馈*π键。这样可以减少由于生成σ配键引起的金属原子上过多的负电荷积累。
因此，只要具有能接受σ电子的空轨道，同时又具有能反馈给*π轨道的d 电子，羰基配合物中的过渡金属可以是零价或是负价。
7.17试用分子轨道理论说明卤素离子、3NH 和CO 的配位场的强弱次序及其原因。
解：配位场的强弱次序为：卤素离子<3NH 分子轨道理论认为配位体能接受中心离子的部分电子组成π型分子轨道者，则使?值增大。CO 属于这种情况。 若配位体给予中心离子部分电子组成π型分子轨道者，则使?值降低。卤素离子属于这种情况。 而3NH 不具有以上两种性质，与中心离子组合后的轨道基本上保持原来中心离子的轨道，因此组合后的* g e 和g t 2轨道之间的能量差?与晶体场中的d 轨道分裂能相近，所以配位场的强弱次序为卤素离子<3NH 解：在晶体或者溶液中，过渡金属周围总是有配位体。在配位体的影响下，d 轨道要发生分裂，当低能d 轨道上的电子向高能级空的d 轨道跃迁时（d d -跃迁），要吸收能量。而d d -跃迁能量在可见光范围内，所以其化合物大多都有颜色。 7.19硅胶干燥剂中常加入2CoCl （蓝色），吸水后变为红色，试用配位场理论解释之。 解：在Cl －形成的配位场中，d －d 跃迁产生约为700 nm 的红光而使2CoCl 呈现其补色兰色，而由于H 2O 形成的场比Cl －强，d －d 跃迁吸收的光向短波方向移动，约为500 nm 的兰光，所以呈现其补色红色。 7.20说明()122CO V 是否符合18个电子规则。 解：()122CO V ： V V 每个V原子周围的价电子数为：5（V原子本身的电子）+1（由金属键摊到的）+2×6（6个配体提供的）=18 7.21 求B5H11可能有的结构。 解：在此，n＝5，m＝6，方程（7.6-10）的非负整数解是 令s＝5，t＝n－5＝0，y＝5－3＝2，x＝6－5＝1 令s＝4，t＝1，y＝1，x＝2 令s＝3，t＝2，y＝0，x＝3 共有（5 0 2 1），（4 1 1 2）和（3 2 0 3）3种可能的结构。 7.22 给出图中所示硼烷的分子式和结构（styx）。 图习题7.22 解：分子式B4H10，结构（4012）。 7.23给出图中所示硼烷的分子式和结构（styx）。 图习题7.23 解：分子式B10H14，结构（2802）。 7.24 预测硼烷B10H16可能有哪几种异构体。 解：在此n＝10，m＝6 s＝6，t＝n－s＝4， 2 3 2 s m y - ==，x＝m－s＝0 s＝5，t＝5，2 y=，x＝1 s＝4，t＝6，1 y=，x＝2 s＝3，t＝7，0 y=，x＝3 有4种异构体，（6430），（5521），（4612），（3703）。 选修三物质结构与性质 高考题大全附答案 Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】 物质结构理论高考题汇编 1．中学化学中很多“规律”都有其适用范围，下列根据有关“规律”推出的结论合理的是( ) A．由同周期元素的第一电离能变化趋势，推出Al第一电离能比Mg大B．由主族元素最高正化合价与族序数关系，推出卤素最高正价都是＋7 C．由溶液的pH与溶液酸碱性关系，推出pH＝的溶液一定显酸性D．由较强酸可制较弱酸规律，推出CO 2 通入NaClO溶液中能生成HClO 2．以下有关原子结构及元素周期律的叙述正确的是( ) A．第ⅠA族元素铯的两种同位素137Cs比133Cs多4个质子 B．同周期元素(除0族元素外)从左到右，原子半径逐渐减小 C．第ⅦA族元素从上到下，其氢化物的稳定性逐渐增强 D．同主族元素从上到下，单质的熔点逐渐降低 3．短周期元素甲、乙、丙、丁的原子序数依次增大，甲和乙形成的气态化合物的水溶液呈碱性，乙位于第ⅤA族，甲与丙同主族，丁原子最外层电子数与电子层数相等，则( ) A．原子半径：丙>丁>乙B．单质的还原性：丁>丙>甲 C．甲、乙、丙的氧化物均为共价化合物 D．乙、丙、丁的最高价氧化物对应的水化物能相互反应 4．短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如图所示。下列说法正确的是( ) X与元素Z的最高正化 合价之和的数值等于8 B．原子半径的大小顺序为：r X >r Y >r Z >r W >r Q C．离子Y2－和Z3＋的核外电子数和电子层数都不相同 D．元素W的最高价氧化物对应的水化物的酸性比Q的强 5． N A 为阿伏加德罗常数，下列叙述错误的是( ) A．18 gH 2 O中含有的质子数为 10N A B．12 g金刚石中含有的共价键 数为4N A C．46 g NO 2 和N 2 O 4 混合气体中含 有原子总数为3N A D．1 mol Na与足量O 2 反应，生 成Na 2 O和Na 2 O 2 的混合物，钠失去N A 个电子 6．X、Y、Z、W、R是5种短周期元素，其原子序数依次增大。X是周期表中原子半径最小的元素，Y原子是外层电子数是次外层电子数的3倍，Z、W、R处于同一周期，R与Y处于同一族，Z、W原子的核外电子数之和与Y、R原子的核外电子数之和相等。下列说法正确的是 A.元素Y、Z、W具有相同电子层结构的离子，其半径依次增大 B.元素X不能与元素Y形成化合物X 2 Y 2 C.元素Y、R分别与元素X形成的化合 物热稳定性：X m Y>X m R D.元素W、R的最高价氧化物的水化物都是强酸 7．下列推论正确的是( ) A．SiH 4 的沸点高于CH 4 ，可推测 PH 3 的沸点高于NH 3 B．NH＋ 4 为正四面体结构，可推 测PH＋ 4 也为正四面体结构 C．CO 2 晶体是分子晶体，可推测 钢结构基本原理模拟试卷（四）参考答案 答题时间：120 分钟 共7 页第 1 页 1、在钢材所含化学元素中，均为有害杂质的一组是（ C ） A 碳磷硅 B 硫磷锰 C 硫氧氮 D 碳锰矾 2、钢材的性能因温度而变化，在负温范围内钢材的塑性和韧性（ B ） A不变B降低C升高D稍有提高，但变化不大 3、长细比较小的十字形轴压构件易发生屈曲形式是（B ） A弯曲B扭曲C弯扭屈曲D斜平面屈曲 4、摩擦型高强度螺栓抗剪能力是依靠（C ） A栓杆的预应力B栓杆的抗剪能力C被连接板件间的摩擦力 D栓杆被连接板件间的挤压力 5、体现钢材塑性性能的指标是（ C ） A屈服点B强屈比C延伸率D抗拉强度 6、下列有关残余应力对压杆稳定承载力的影响，描述正确的是（A ） A残余应力使柱子提前进入了塑性状态，降低了轴压柱的稳定承载力 B残余应力对强轴和弱轴的影响程度一样 C翼缘两端为残余拉应力时压杆稳定承载力小于翼缘两端为残余压应力的情况 D残余应力的分布形式对压杆的稳定承载力无影响 7、下列梁不必验算整体稳定的是（D ） A焊接工字形截面B箱形截面梁C型钢梁D有刚性铺板的梁 8、轴心受压柱的柱脚，底板厚度的计算依据是底板的（C ） A抗压工作B抗拉工作C抗弯工作D抗剪工作 共 7 页第 2 页 9、同类钢种的钢板，厚度越大（ A ） A 强度越低 B 塑性越好 C 韧性越好 D 内部构造缺陷越少 10、验算组合梁刚度时，荷载通常取（ A ） A 标准值 B 设计值 C 组合值 D 最大值 11、在动荷载作用下，侧面角焊缝的计算长度不宜大于（ B ） A 60f h B40f h C80f h D120f h 12、计算格构式压弯构件的缀材时，剪力应取（ C ） A 构件实际剪力设计值 B 由公式235/85 y f Af V =计算的剪力 C 上述两者取达值 D 由dx d V M = 计算值 13、计算梁的（ A ）时，应用净截面的几何参数 A 正应力 B 剪应力 C 整体稳定 D 局部稳定 14、在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是（ B ）的典型特征 A 脆性破坏 B 塑性破坏 C 强度破坏 D 失稳破坏 15、梁腹板的高厚比170800 << w t h 时，应设置（ A ） A 横向加劲肋 B 纵向加劲肋 C 纵横向加劲肋 D 短加劲肋 二、简答题（25分） 1 答： 高强螺栓连接有两种类型：摩擦型连接和承压型连接。 高强螺栓性能等级分8.8级和10.9级。 8.8级和10.9级：小数点前数字代表螺栓抗拉强度分别不低于2 800mm N 和2 1000mm N ，小 数点后数字表示屈强比。 物质结构与性质（2014年-2019年全国卷） 1．[2019年全国卷Ⅰ] 在普通铝中加入少量Cu和Mg后，形成一种称为拉维斯相的MgCu2微小晶粒，其分散在Al中可使得 铝材的硬度增加、延展性减小，形成所谓“坚铝”，是制造飞机的主要村料。回答下列问题： （1）下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是 (填标号)。 A． B． C． D． （2）乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物，分子中氮、碳的杂化类型分别是、。乙二 胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子，其原因是，其中与乙二胺形成的化合物 稳定性相对较高的是 (填“Mg2+”或“Cu2+”)。 （3）一些氧化物的熔点如下表所示： 解释表中氧化物之间熔点差异的原因。 （4）图(a)是MgCu2的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四 面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见，Cu原子之间最短距离x= pm，Mg原子之间最短距离y= pm。设阿伏加德罗常数的值为N A，则MgCu2的密度是 g·cm?3(列出计算表达式)。 2.[2019年全国卷Ⅱ] 近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为Fe—Sm—As—F—O组成的化合物。回答下列问题： （1）AsH3的沸点比NH3的________（填“高”或“低”），其判断理由是______。 （2）Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3＋价层电子排布式为________。 （3）比较离子半径F- O2-（填“大于”、“等于”或“小于”） (4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。 图中F－和O2－共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和1－x代表，则该化合物的化 学式表示为____________；通过测定密度ρ和晶胞参数，可以计算该物质的x值，完成它们关系表达式：ρ＝_________g·cm－3。 以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图1中原子1的坐标为（,,），则位于底面中心的原子2和原子3的坐标分别为___________、__________. 3.[2019全国卷Ⅲ] 磷酸亚铁锂（LiFePO4）可用作锂离子电池正极材料，具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等 特点，文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。回答下列问题： （1）在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是，该元素基态原子核外M层电子的自旋状态（填“相同”或“相反”）。 （2） FeCl3中的化学键具有明显的共价性，蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为，其中Fe的配位数为。 1、下图所示某钢板的搭接连接，采用c 级普通螺栓M22，孔径0d ＝23.5mm ，承受轴心拉力400N kN =，钢材Q235，试验算此连接是否可靠。2140/b v f N mm =，2305/b c f N mm = （12分） 1、解：（1）螺栓连接计算 单个螺栓抗剪设计承载力 2 2 3.142211405319244 b b v v d N nv f N π?=?=??= 单个螺栓的承压设计承载力 221430593940b b c c N d tnvf N ==??=∑ 所需螺栓个数：min 380000 7.1453192 b N n N ≥ == 单面搭接，螺栓实际用量应为： 1.17.147.9n =?=个 该连接采用了8个螺栓，符合要求 （2）构件净截面验算 因为师错排布置，可能沿1-2-3-4直线破坏，也可能沿1-2-5-3-4折线破坏 1-2-3-4截面的净截面面积为： ()()202240223.5142702n A b d t mm =-=-??= 1-2-5-3-4截面的净截面面积为： () `2 240323.5142578n A mm =?+??= 22 `380000147.4/215/2578n N N mm f N mm A σ= ==<= 故：该连接是可靠的。 2、下图所示角焊缝连接能承受的静力设计荷戴P=160KN 。已知：钢 材为Q235BF ，焊条为E43型，2f mm /N 160f =''，是判断该连接是否可靠。（12分） 2、解：120P 5 3M ,P 5 3V ,P 5 4 N ?=== p 33.0290 67.0210p 54 A N 3 e N =????==σ p 25.0290 67.0210p 53 A N 3 e N =????==τ p 61.029067.06 1210120p 53 W M 23 f M =??????==σ 222 22 2 0.330.61( )()( )(0.25)0.81160129.6/1.22 1.22 160/N M V w f P P P N mm f N mm σστ+++=+=?=≤= 故该连接可靠。 (单选题) 1: 梁整体失稳的方式为## A: 弯曲失稳 B: 剪切失稳 C: 扭转失稳 D: 弯扭失稳 正确答案： (单选题) 2: 钢结构焊接常采用E43xx型焊条，其中43表示（）。 A: 熔敷金属抗拉强度最小值 B: 焊条药皮的编号 C: 焊条所需的电源电压 D: 焊条编号，无具体意义 正确答案： (单选题) 3: 在搭接连接中，为了减小焊接残余应力，其搭接长度不得小于较薄焊件厚度的## A: 5倍 B: 10倍 C: 15倍 D: 20倍 正确答案： (单选题) 4: Q235钢按照质量等级分为ABCD四级，由A到D表示质量由低到高，其分类依据是（）。、 A: 冲击韧性 B: 冷弯试验 C: 化学成份 D: 伸长率。 正确答案： (单选题) 5: 在承受静力荷载的角焊缝连接中，与侧面角焊缝相比，正面角焊缝( ) 。 A: 承载能力高，同时塑性变形能力也较好 B: 承载能力高，而塑性变形能力却较差 C: 承载能力低，而塑性变形能力却较好 D: 承载能力低，同时塑性变形能力也较差 正确答案： (单选题) 6: 轴心受压柱柱脚底板的尺寸除了与柱的轴向压力有关之外，还与( ) 有关 A: 柱脚底板钢材的抗压强度 B: 基础混凝土的抗压强度 C: 柱脚底板钢材的弹性模量 D: 基础混凝土的弹性模量 正确答案： (单选题) 7: 下列哪项措施对提高梁的稳定承载力有效（）。 A: 加大梁侧向支撑点间距 B: 减小梁翼缘板的宽度 C: 提高钢材的强度 D: 提高梁截面的抗扭刚度 正确答案： (单选题) 8: 格构式轴心受压构件的整体稳定计算时，由于（），因此以换算长细比x。lx代替0l、 A: 格构式柱可能发生较大的剪切变形 B: 要求实现等稳定设计 C: 格构式柱可能单肢失稳 D: 格构式柱承载能力提高 正确答案： (单选题) 9: Q235钢按照质量等级分为A、B、C、D四级，由A到D表示质量由低到高，其分类依据是( )。A: 冲击韧性； B: 冷弯试验； C: 化学成分； 钢结构基本原理简答题思考题答案 2、钢结构的特点是什么？ ①强度高、重量轻；②材质均匀、可靠性高；③塑性、韧性好；④工业化程度高；⑤安装方便、 施工期短；⑥密闭性好、耐火性差；⑦耐腐蚀性差。 第二章钢结构的材料 6、什么是钢材的主要力学性能（机械性能）？ 钢材的主要力学性能（机械性能）通常是指钢厂生产供应的钢材在标准条件（205℃）下均匀拉伸、冷弯和冲击等单独作用下显示的各种机械性能（静力、动力强度和塑性、韧性等）。 7、为什么钢材的单向均匀拉伸试验是钢材机械性能的常用试验方法？ 钢材的单向均匀拉伸比压缩、剪切等试验简单易行，试件受力明确，对钢材缺陷的反应比较敏感，试验所得各项机械性能指标对于其它受力状态的性能也具有代表性。因此，它是钢材机械性能的常用试验方法。 8、净力拉伸试验的条件有哪些？ ①规定形状和尺寸的标准试件；②常温（205℃）；③加载速度缓慢（以规定的应力或应变速 度逐渐施加荷载）。 9、在钢材静力拉伸试验测定其机械性能时，常用应力-应变曲线来表示。其中纵坐标为名义应力，试解 释何谓名义应力？ 所谓名义应力即为试件横截面上的名义应力=F/A0（F、A0为试件的受拉荷载和原横截面面积）。 10、钢材的弹性？ 对钢材进行拉伸试验，当应力不超过某一定值时，试件应力的增或减相应引起应变的增或减； 卸除荷载后（=0）试件变形也完全恢复（ε=0），没有残余变形。钢材的这种性质叫弹性。 11、解释名词：比例极限。 比例极限：它是对钢材静力拉伸试验时，应力-应变曲线中直线段的最大值，当应力不超过比例极限时，应力应变成正比关系。 12、解释名词：屈服点 屈服点：当钢材的应力不增加而应变继续发展时所对应的应力值为钢材的屈服点。 13、解释名词：弹性变形 弹性变形：卸除荷载后，可以完全恢复的变形为弹性变形。 14、解释名词：塑性变形 塑性变形：卸除荷载后，不能恢复的变形。 15、解释名词：抗拉强度 抗拉强度：钢构件受拉断裂时所对应的强度值。 16、解释名词：伸长率 伸长率是钢结构试件断裂时相对原试件标定长度的伸长量与原试件标定长度的比值，用δ5；或δ10表示。δ5 表示试件标距l0与横截面直径d0之比为5；δ10表示试件标距l0与横截面直径d0之比 为10。对于板状试件取等效直径d0=2π0A A0为板件的横截面面积。 17、钢材承载力极限状态的标志是什么、并做必要的解释。 钢材在弹性阶段工作即σ﹤f y时，应力与应变间大体呈线性正比关系，其应变或变形值很小，钢材具有持续承受荷载的能力；但当在非弹性阶段工作即σ﹥f y时，钢材屈服并暂时失去了继续承受荷载的能力，伴随产生很大的不适于继续受力或使用的变形。因此钢结构设计中常把屈服强度f y定为构件应力可以达到的限值，亦即把钢材应力达到屈服强度f y作为强度承载力极限状态的标志。 18、解释屈强比的概念及意义。 钢材屈服强度与抗拉强度之比称为屈强比。屈强比表明设计强度的一种储备，屈强比愈大，强度储备愈小，不够安全；屈强比愈小，强度储备愈大，结构愈安全，但当钢材屈强比过小时，其强 1、[化学——选修3：物质结构与性质]（15分） 硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。回答下列问题： （1）基态Si原子中，电子占据的最高能层符号，该能层具有的原子轨道数为、电子数为。 （2）硅主要以硅酸盐、等化合物的形式存在于地壳中。 （3）单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献个原子。 （4）单质硅可通过甲硅烷（SiH4）分解反应来制备。工业上采用Mg2Si和NH4CI在液氨介质中反应制得SiH4，该反应的化学方程式为。 （5）碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实： 化学键C─C C─H C─O Si─Si Si─H Si─O 键能/(kJ/mol-1) 356 413 336 226 318 452 ①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因 是。 ②SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是。 （6）在硅酸盐中，四面体（如下图（a））通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图（b）为一种无限长单链结构的多硅酸根；其中Si原子的杂化形式为。Si与O的原子数之比为化学式为。 2、[化学——选修3：物质结构与性质]（15分） 前四周期原子序数依次增大的元素A，B，C，D中， A和B的价电子层中未成对电子均只有1个，平且A－和B+ 的电子相差为8；与B位于同一周期的C和D，它们价 电子层中的未成对电子数分别为4和2，且原子序数 相差为2。 回答下列问题： （1）D2+的价层电子排布图为_______。 （2）四种元素中第一电离最小的是________， 电负性最大的是________。（填元素符号） 《钢结构基本原理》模拟题（补） 一、单项选择题 1.大跨度结构常采用钢结构的主要原因是钢结构（）。 A.密封性好 B.自重轻 C.制造工厂化 D.便于拆装 2.钢材的设计强度是根据( )确定的。 A.比例极限； B.弹性极限； C.屈服强度； D.极限强度。 3.钢结构的承载能力极限状态是指（）。 A.结构发生剧烈振动 B.结构的变形已不能满足使用要求 C.结构达到最大承载力产生破坏 D.使用已达五十年 4.某构件发生了脆性破坏，不经检查可以肯定下列问题中( )对该破坏无直接影响。 A.钢材的屈服点过低； B.构件的荷载增加速度过快； C.存在冷加工硬化； D.构件有构造原因引起的应力集中。 5.钢材的抗拉强度fu与屈服点fy之比fu/fy反映的是钢材的( )。 A.强度储备 B.弹塑性阶段的承载能力 C.塑性变形能力 D.强化阶段的承载能力 6.承压型高强度螺栓连接比摩擦型高强度螺栓连接( )。 A.承载力低，变形大 B.承载力高，变形大 C.承载力低，变形小 D.承载力高，变形小 7.钢号Q345A中的345表示钢材的（）。 A.fp值 B.fu值 C.fy值 D.fvy值 8.钢材所含化学成分中，需严格控制含量的有害元素为( )。 A.碳、锰 B.钒、锰 C.硫、氮、氧 D.铁、硅 9.同类钢种的钢板，厚度越大( )。 A.强度越低； B.塑性越好； C.韧性越好； D.内部构造缺陷越少。 10.对于普通螺栓连接，限制端距e≥2d0的目的是为了避免( )。 A.螺栓杆受剪破坏 B.螺栓杆受弯破坏 C.板件受挤压破坏 D.板件端部冲剪破坏 11.以下关于应力集中的说法中正确的是( )。 A.应力集中降低了钢材的屈服强度 B.应力集中产生同号应力场，使塑性变形受到限制 2011年课程考试复习题及参考答案 钢结构设计原理 一、填空题： 1.钢结构计算的两种极限状态是和。 2.提高钢梁整体稳定性的有效途径是和。 3.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 4.钢材的破坏形式有和。 5.焊接组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用的方法来保证，而腹板的局部稳定则 常采用的方法来解决。 6.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 7.角焊缝的计算长度不得小于，也不得小于；侧面角焊缝承受静载时，其计算长 度不宜大于。 8.轴心受压构件的稳定系数φ与、和有关。 9.钢结构的连接方法有、和。 10.影响钢材疲劳的主要因素有、和。 11.从形状看，纯弯曲的弯矩图为，均布荷载的弯矩图为，跨中 央一个集中荷载的弯矩图为。 12.轴心压杆可能的屈曲形式有、和。 13.钢结构设计的基本原则是、、 和。 14.按焊缝和截面形式不同，直角焊缝可分为、、 和等。 15.对于轴心受力构件，型钢截面可分为和；组合截面可分为 和。 16.影响钢梁整体稳定的主要因素有、、、 和。 二、问答题： 1.高强度螺栓的8.8级和10.9级代表什么含义？ 2.焊缝可能存在哪些缺陷？ 3.简述钢梁在最大刚度平面内受荷载作用而丧失整体稳定的现象及影响钢梁整体稳定的主要因素。 4.建筑钢材有哪些主要机械性能指标？分别由什么试验确定？ 5.什么是钢材的疲劳？ 6.选用钢材通常应考虑哪些因素？ 7.在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑哪些初始缺陷的影响？ 8.焊缝的质量级别有几级？各有哪些具体检验要求？ 9.普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传力方式和破坏形式有何不同？ 10.在计算格构式轴心受压构件的整体稳定时，对虚轴为什么要采用换算长细比？ 11.轴心压杆有哪些屈曲形式？ 12.压弯构件的局部稳定计算与轴心受压构件有何不同？ 13.在抗剪连接中，普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接的传力方式和破坏形式有何不同？ 14.钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？ 15.对接焊缝的构造有哪些要求？ 16.焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？焊接残余应力和焊接残余变形对结构性能有何影 响？减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法有哪些？ 17.什么叫钢梁丧失整体稳定？影响钢梁整体稳定的主要因素是什么？提高钢梁整体稳定的有效措施 是什么？ 18.角焊缝的计算假定是什么？角焊缝有哪些主要构造要求？ 19.螺栓的排列有哪些构造要求？ 20.什么叫钢梁丧失局部稳定？怎样验算组合钢梁翼缘和腹板的局部稳定？ 三、计算题： 1.一简支梁跨长为5.5m，在梁上翼缘承受均布静力荷载作用，恒载标准值为10.2kN/m（不包括梁自 重），活载标准值为25kN/m，假定梁的受压翼缘有可靠侧向支撑。梁的截面选用I36a轧制型钢，其几何性质为：W x=875cm3，t w=10mm，I / S=30.7cm，自重为59.9kg/m，截面塑性发展系数 x=1.05。 钢材为Q235，抗弯强度设计值为215N/mm2，抗剪强度设计值为125 N/mm2。试对此梁进行强度验算并指明计算位置。（恒载分项系数γG=1.2，活载分项系数γQ=1.4） 高考化学练习题物质结构与性质物质结构与性质 考点1 原子结构与元素的性质 1.了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1~36号)原子核外电子的排布。了解原子核外电子的运动状态。 2.了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。 3.了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。 4.了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。 高频考点1 原子核外电子的排布规律 【样题1】下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是() A.原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子 B.原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子 C.2p轨道上有一个空轨道的X原子与3p轨道上只有一个空轨道的Y原子 D.最外层都只有一个电子的X、Y原子 【解题指导】A中1s2结构的He,1s22s2结构为Be，两者性质不相似。B项X原子为Mg，Y原子N层上有2个电子的有多种元素，如第四周期中Ca、Fe等都符合，化学性质不一 定相似。C项为同主族的元素，化学性质一定相似。D项最外层只有1个电子可能是第ⅠA族元素，过渡元素中也有很多最外层只有1个电子的，故性质不一定相似。 【答案】 C 【命题解读】原子核外电子的排布规律是中学化学原子结构的重点内容，也是元素周期律的基础。原子轨能级是决定核外电子排布和构型的重要因素，原子的外层电子构型是随原子序数的增加呈现周期性变化，而原子的外层电子构型的周期性变化又引起元素性质的周期性变化，元素性质周期性变化的规律称元素周期律，反映元素周期律的元素排布称元素周期表。 考点2 化学键与物质的性质 1.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。 2.了解共价键的主要类型键和键，能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。 3.了解简单配合物的成键情况。 4.了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。 5.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。 6.了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp,sp2,sp3)， 2.1 如图2-34所示钢材在单向拉伸状态下的应力－应变曲线，请写出弹性阶段和非弹性阶段的-关系式。 tgα'=E' f 0f 0 tgα=E 图2-34 σε-图 （a ）理想弹性－塑性 （b ）理想弹性强化 解： （1）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：y f σ=（应力不随应变的增大而变化） （2）弹性阶段：tan E σεαε==? 非弹性阶段：'()tan '()tan y y y y f f f E f E σεαεα =+-=+- 2.2如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的σε-曲线，试验时分别在A 、B 、C 卸载至零，则在三种情况下，卸载前应变ε、卸载后残余应变c ε及可恢复的弹性应变y ε各是多少？ 2235/y f N mm = 2270/c N mm σ= 0.025F ε= 522.0610/E N mm =?2'1000/E N mm = f 0 σF 图2-35 理想化的σε-图 解： （1）A 点： 卸载前应变：5 2350.001142.0610y f E ε= = =? 卸载后残余应变：0c ε= 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= （2）B 点： 卸载前应变：0.025F εε== 卸载后残余应变：0.02386y c f E εε=- = 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-= （3）C 点： 卸载前应变：0.0250.0350.06' c y F f E σεε-=- =+= 卸载后残余应变：0.05869c c E σεε=- = 可恢复弹性应变：0.00131y c εεε=-= 2.3试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的σε-曲线、钢材疲劳强度与反复应力大小和作用时间之间的关系。 答：钢材σε-曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力y f σ≤时，即材料处于弹性阶段时，反复应力作用下钢材材性无变化，不存在残余变形，钢材σε-曲线基本无变化；当y f σ>时，即材料处于弹塑性阶段，反复应力会引起残余变形，但若加载－卸载连续进行，钢材σε-曲线也基本无变化；若加载－卸载具有一定时间间隔，会使钢材屈服点、极限强度提高，而塑性韧性降低（时效现象）。钢材σε-曲线会相对更高而更短。另外，载一定作用力下，作用时间越快，钢材强度会提高、而变形能力减弱，钢材σε-曲线也会更高而更短。 钢材疲劳强度与反复力大小和作用时间关系：反复应力大小对钢材疲劳强度的影响以应力比或应力幅（焊接结构）来量度。一般来说，应力比或应力幅越大，疲劳强度越低；而作用时间越长（指次数多），疲劳强度也越低。 2.4试述导致钢材发生脆性破坏的各种原因。 答：（1）钢材的化学成分，如碳、硫、磷等有害元素成分过多；（2）钢材生成过程中造成的缺陷，如夹层、偏析等；（3）钢材在加工、使用过程中的各种影响，如时效、冷作硬化以及焊接应力等影响；（4）钢材工作温度影响，可能会引起蓝脆或冷脆；（5）不合理的结构细部设计影响，如应力集中等；（6）结构或构件受力性质，如双向或三向同号应力场；（7）结构或构件所受荷载性质，如受反复动力荷载作用。 2.5 解释下列名词： （1）延性破坏 延性破坏，也叫塑性破坏，破坏前有明显变形，并有较长持续时间，应力超过屈服点fy 、并达到抗拉极限强度fu 的破坏。 （2）损伤累积破坏 指随时间增长，由荷载与温度变化，化学和环境作用以及灾害因素等使结构或构件产生损伤并不断积累而导致的破坏。 （3）脆性破坏 脆性破坏，也叫脆性断裂，指破坏前无明显变形、无预兆，而平均应力较小（一般小于屈服点fy ）的破坏。 （4）疲劳破坏 指钢材在连续反复荷载作用下，应力水平低于极限强度，甚至低于屈服点的突然破坏。 （5）应力腐蚀破坏 应力腐蚀破坏，也叫延迟断裂，在腐蚀性介质中，裂纹尖端应力低于正常脆性断裂应力临界值的情况下所造成的破坏。 （6）疲劳寿命 指结构或构件中在一定恢复荷载作用下所能承受的应力循环次数。 2.6 一两跨连续梁，在外荷载作用下，截面上A 点正应力为21120/N mm σ=，2280/N mm σ=-，B 点的正应力 化学选修三物质结构与性质综合测试题及答案 一、选择题(每小题3分，共54分。每小题只有一个 选项符合题意 ) ．．．． 1．有关乙炔（H-C=C-H）分子中的化学键描述不正确的是 A．两个碳原子采用sp杂化方式 B．两个碳原子采用sp2杂化方式 C．每个碳原子都有两个未杂化的2p轨道形成π键D．两个碳原子形成两个π键 2．下列物质中，难溶于CCl4的是 A．碘单质 B．水C．苯酚 D．己烷 3．下列分子或离子中，含有孤对电子的是 A．H2O B．CH4 C．SiH4 D．NH4+ 4．氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为 A ．氨气分子是极性分子而甲烷是非极性分子。 B．两种分子的中心原子杂化轨道类型不同，NH3为sp2型杂化，而CH4是sp3型杂化。 C．NH3分子中N原子形成三个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道。 D．NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强。 5.对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因 A．电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量 B．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应 C．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线 D．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质 6.若某原子在处于能量最低状态时，外围电子排布为4d15s2，则下列说法正确的是 A．该元素原子处于能量最低状态时，原子中共有3个未成对电子 B．该元素原子核外共有6个电子层 C．该元素原子的M能层共有8个电子 D．该元素原子最外层共有2个电子 7.σ键可由两个原子的s轨道、一个原子的s轨道和另一个原子的p轨道以及一个原子的p轨道和另一个原子的p轨道以“头碰头”方式重叠而成。则下列分子中的σ键是由一个原子的s轨道和另一个原子的p轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的是 A．H2 B.HF C.Cl2 D.F2 8. 下列原子或离子原子核外电子排布不属于基态排布的是 A. S2-: 1s22s22p63s23p6 B. N: 1s22s22p3 C. Si: 1s22s22p63s23p2 D. Na: 1s22s22p53s2 9.元素电负性随原子序数的递增而增强的是 A.C,Si,Ge B.N, P, As C.Si, P, Cl D. F, S, Cl 10.某元素质量数51，中子数28，其基态原子未成对电子数为 A.3 B.1 C. 2 D.0 11，只有阳离子而没有阴离子的晶体是( )。 A．金属晶体B．分子晶体 C．离子晶体D．原子晶体 12，下列关于物质熔点的排列顺序，不正确的是( )。 A．HI＞HBr＞HCl＞HF B．CI4＞CBr4＞CCl4＞CF4 C．KCl＞KBr＞KI D．金刚石＞碳化硅＞晶体硅 13、下列数据是对应物质的熔点，有关的判断错误的是（） A．只要含有金属阳离子的晶体就一定是离子晶体 B．在上述共价化合物分子中各原子都形成8电子结构 C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体 D．金属晶体的熔点不一定比离子晶体的高 14、现有四种晶体，其离子排列方式如图所示，其中化学式不属AB型的是（） 大题09 物质结构与性质（一） 1．卤素化学丰富多彩，能形成卤化物、卤素互化物、多卤化物等多种类型的化合物。 （1）气态氟化氢中存在二聚分子(HF)2，这是由于____________。 （2）I 3+属于多卤素阳离子，根据VSEPR 模型推测I 3+的空间构型为____________，中心I 原子的杂化轨道类型为____________。 （3）基态溴原子的电子排布式为____________，碘原子价电子的电子排布图为______________________。 （4）卤素互化物如IBr 、ICl 等与卤素单质结构相似、性质相近。Cl 2、IBr 、ICl 沸点由高到低的顺序为_____________，I 和Cl 相比，电负性较大的是____________，ICl 中I 元素的化合价为____________。 （5）请推测①HClO 4、②HIO 4、③H 5IO 6[可写成(HO)5IO]三种物质的酸性由强到弱的顺序为____________(填序号)。 （6）卤化物RbICl 2加热时会分解为晶格能相对较大的卤化物和卤素互化物，该反应的化学方程式为________________________________。RbICl 2的晶体结构与CsCl 相似，晶胞边长为685.5pm ，RbICl 2晶胞中含有____________个氯原子，RbICl 2晶体的密度是____________g ?cm -3(只要求列算式，不必计算出数值．阿伏伽德罗常数为N A )。 【答案】 （1）HF 分子间形成氢键 （2）V 形 sp 3 （3） [Ar]3d 104s 24p 5 （4）BrI>ICl>Cl 2 Cl +1 （5）①②③ （6）RbICl 2 RbCl+ICl 8 -103A 283.54 (685.510)N ??? 【解析】() 1F 的电负性很大，HF 分子之间形成氢键； 故答案为：HF 分子间形成氢键； ()3 2I + 的成键数为2，孤对电子数为()1712122 ?--?=，与水相似，则空间构型为V 形，中心I 原子的杂化轨道类型为3 sp ； 故答案为：V 形；3 sp ； 西安交通大学17年9月课程考试《钢结构基本原理》作业考核试题 一、单选题（共25 道试题，共50 分。） 1. 构式柱中缀材的主要作用是（）。 A. 、保证单肢的稳定 B. 、承担杆件虚轴弯曲时产生的剪力 C. 、连接肢件 D. 、保证构件虚轴方向的稳定 正确答案：B 2. 关于建筑结构钢材的特点，下列说法中错误的是( ) 。 A. 钢材具有良好的塑性和韧性 B. 钢材具有良好的焊接性能，采用焊接结构可以使钢结构的连接大为简化 C. 钢结构的耐腐蚀性很好，适合在各种恶劣环境中使用 D. 钢结构的耐热性很好，但耐火性能很差 正确答案：C 3. 在钢材的力学性能指标中，既能反应钢材塑性又能反应钢材冶金缺陷的指标是（）。 A. 屈服强度 B. 冲击韧性 C. 冷弯性能 D. 伸长率 正确答案：C 4. 下列梁不必验算整体稳定的是（）。 A. 焊接工字形截面 B. 箱形截面梁 C. 型钢梁 D. 有刚性铺板的梁 正确答案：B 5. 对于高强螺栓，下列说法不对的是（）。 A. 摩擦型高强螺栓只利用界面摩擦传力 B. 承压型高强螺栓先利用摩擦力后利用螺栓杆抗剪和承压传力 C. 承压型高强螺栓的承载力大于摩擦型高强螺栓 D. 承压型高强螺栓适宜于直接承受动力荷载的结构中 正确答案：D 6. 摩擦型高强度螺栓连接与承压型高强度螺栓连接（）。 A. 没有本质差别 B. 施工方法不同 C. 承载力计算方法不同 D. 材料不同 正确答案：C 7. 体现钢材塑性性能的指标是（）。 A. 屈服点 B. 强屈比 D. 抗拉强度 正确答案：C 8. 钢框架柱的计算长度与下列哪个因素无关（）。 A. 框架在荷载作用下侧移的大小 B. 框架柱与基础的连接情况 C. 荷载的大小 D. 框架梁柱线刚度比的大小 正确答案：C 9. 摩擦型连接的高强度螺栓在杆轴方向受拉时，承载力（）。 A. 与摩擦面的处理方法有关 B. 与摩擦面的数量有关 C. 与螺栓直径有关 D. 与螺栓的性能等级无关 正确答案：C 10. 轴心受压柱柱脚底板的尺寸除了与柱的轴向压力有关之外，还与( ) 有关 A. 柱脚底板钢材的抗压强度 B. 基础混凝土的抗压强度 C. 柱脚底板钢材的弹性模量 D. 基础混凝土的弹性模量 正确答案：B 11. 格构式轴压构件绕虚轴的稳定计算采用了大于的换算长细比是考虑（）。 A. 格构构件的整体稳定承载力高于同截面的实腹构件 B. 考虑强度降低的影响 C. 考虑单肢失稳对构件承载力的影响 D. 考虑剪切变形的影响 正确答案：D 12. 下列钢结构的破坏属于脆性破坏的是（）。 A. 轴压柱的失稳破坏 B. 钢板受拉破坏 C. 疲劳破坏 D. 螺栓杆被拉断 正确答案：B 13. 与轴压杆稳定承载力无关的因素是（）。 A. 杆端的约束状况 B. 残余应力 C. 构件的初始偏心 D. 钢材中有益金属元素的含量 正确答案：D 14. N/φA≦f 的物理意义是（）。 A. 构件截面平均应力不超过钢材抗压强度设计值 B. 构件截面最大应力不超过构件欧拉临界应力设计值 C. 构件截面平均应力不超过构件欧拉临界应力设计值 D. 轴心压力设计值不超过构件稳定极限承载力设计值 《物质结构与性质》模块测试题 一、选择题（本题包括9小题，每小题3分，共27分。每小题只有一个选项符合题意。） 1．核磁共振（NMR ）技术已广泛应用于复杂分子结构的测定和医学诊断等高科技领域。已知只有质子数或中子数为奇数的原子核有NMR 现象。试判断下列哪种原子不能．．产生NMR 现象 A ．13 6C B ．147N C ．168O D ．31 15P 2．有关化学用语正确的是 A ．Cl － 的电子排布式：1s 22s 22p 63s 23p 6 B.乙醇的结构简式：C 2H 6O C ．硫离子的结构示意图： D.四氯化碳的电子式： 3. 膦（PH 3）又称磷化氢，在常温下是一种无色有大蒜臭味的有毒气体，电石气的杂质中常有磷化氢。它的分子构型是三角锥形。以下关于PH 3的叙述正确的是 A.PH 3分子中有未成键的孤对电子 B ．PH 3是非极性分子 C ．PH 3是一种强氧化剂 D ．PH 3分子的P －H 键是非极性键 4.下列关于元素第一电离能的说法不正确．．．的是 A ．钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能，故钾的活泼性强于钠 B ．因同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，故第一电离能必定依次增大 C ．最外层电子排布为n s 2n p 6（若只有K 层时为1s 2）的原子，第一电离能较大 D ．对于同一元素而言，原子的逐级电离能越来越大 5.具有下列电子排布式的原子中，半径最大的是 A ．ls 22s 22p 63s 23p 3 B ．1s 22s 22p 3 C ．1s 22s 22p 4 D ．1s 22s 22p 63s 23p 4 6.下列分子中，所有原子都满足8电子结构的是 A ．六氟化硫 B ．光气（COCl 2） C ．二氟化氙 D ．三氟化硼 7.下列说法中正确的是 A ．处于最低能量的原子叫做基态原子 B ．3p 2表示3p 能级有两个轨道 C ．同一原子中，1s 、2s 、3s 电子的能量逐渐减小 D ．同一原子中，2p 、3p 、4p 能级的轨道数依次增多 8.下列关于丙烯（CH 3—CH =CH 2）的说法正确的是 2 8 6 +16 钢结构设计原理试题库 一、填空题 1. 钢结构计算的两种极限状态是和。 2. 钢结构具有、、、、 和等特点。 3. 钢材的破坏形式有和。 4. 影响钢材性能的主要因素有、、、 、、、和。 5. 影响钢材疲劳的主要因素有、、、 6. 建筑钢材的主要机械性能指标是、、、 和。 7. 钢结构的连接方法有、和。 8. 角焊缝的计算长度不得小于，也不得小于。侧面角焊缝承受静载时，其计算长度不宜大于。 9.普通螺栓抗剪连接中，其破坏有五种可能的形式，即、、、、和。 10. 高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 11. 轴心压杆可能的屈曲形式有、、和。 12. 轴心受压构件的稳定系数 与、和有关。 13. 提高钢梁整体稳定性的有效途径是、和。 14. 影响钢梁整体稳定的主要因素有、、、 和。 15.焊接组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用的方法来保证，而腹板的局部稳定则常采用的方法来解决。 二、问答题 1.钢结构具有哪些特点？ 2.钢结构的合理应用范围是什么？ 3.钢结构对材料性能有哪些要求？ 4.钢材的主要机械性能指标是什么？各由什么试验得到？ 5.影响钢材性能的主要因素是什么？ 6.什么是钢材的疲劳？影响钢材疲劳的主要因素有哪些？ 7.选用钢材通常应考虑哪些因素？ 8.钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？ 9.焊缝可能存在的缺陷有哪些？ 10.焊缝的质量级别有几级？各有哪些具体检验要求？ 11.对接焊缝的构造要求有哪些？ 12.角焊缝的计算假定是什么？角焊缝有哪些主要构造要求？ 13.焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？焊接残余应力和焊接残余变形对结 构性能有何影响？减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法有哪些？ 14.普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传力方式和破坏形 式有何不同？ 15.螺栓的排列有哪些构造要求？ 《物质结构与性质》专题练习 一 选择题 1. 卤素单质及化合物在许多性质上都存在着递变规律。下列有关说法正确的是 A ．卤化银的颜色按AgCl 、AgBr 、AgI 的顺序依次加深 B ．卤化氢的键长按H —F 、H —C1、H —Br 、H —I 的顺序依次减小 C ．卤化氢的还原性按HF 、HCl 、HBr 、HI 的顺序依次减弱 D ．卤素单质与氢气化合按2F 、2Cl 、2Br 、2I 的顺序由难变易 2. 石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料（结构示意图如下），可由石墨剥离而成， 具有极好的应用前景。下列说法正确的是 A. 石墨烯与石墨互为同位素 B. 0.12g 石墨烯中含有6.02×1022 个碳原子 C. 石墨烯是一种有机物 D. 石墨烯中的碳原子间以共价键结合 3. 下列说法中错误．． 的是: A ．CH 4、H 2O 都是极性分子 B ．在NH 4+ 和[Cu(NH 3)4]2+中都存在配位键 C ．元素电负性越大的原子，吸引电子的能力越强 D ．原子晶体中原子以共价键结合，具有键能大、熔点高、硬度大的特性 4．下列化合物，按其晶体的熔点由高到低排列正确的是 A ．SiO 2 CsCl CBr 4 CF 4 B ．SiO 2 CsCl CF 4 CBr 4 C ．CsCl SiO 2 CBr 4 CF 4 D ．CF 4 CBr 4 CsCl SiO 2 5. 在基态多电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误的是 A. 最易失去的电子能量最高 B. 电离能最小的电子能量最高 C . p 轨道电子能量一定高于s 轨道电子能量 D. 在离核最近区域内运动的电子能量最低 6．下列叙述中正确的是 A ．NH 3、CO 、CO 2都是极性分子 B ．CH 4、CCl 4都是含有极性键的非极性分子 C ．HF 、HCl 、HBr 、Hl 的稳定性依次增强 D ．CS 2、H 2O 、C 2H 2都是直线型分子 7．下列叙述正确的是 A ．原子晶体中各相邻原子之间都以共价键结合 B ．分子晶体中都存在范德华力，分子内都存在共价键 C ．HF 、HCl 、HBr 、HI 四种物质的沸点依次升高 D ．干冰和氯化铵分别受热变为气体所克服的粒子间相互作用力属于同种类型 8． X 、Y 、Z 、M 是元素周期表中前20号元素，其原子序数依次增大，且X 、Y 、Z 相邻。X 的核电荷数是Y 的核外电子数的一半，Y 与M 可形成化合物M 2Y 。下列说法正确的是 A ．还原性：X 的氢化物>Y 的氢化物>Z 的氢化物选修三物质结构与性质高考题大全附答案
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