《结构化学》课程教学大纲
一、课程说明
（一）课程名称：结构化学
所属专业：材料化学
课程性质：必修
学分：3
（二）课程简介：
结构化学是本科化学专业、材料化学专业和应用化学专业的一门专业必修课。课程主要从量子力学基本假设出发，研究原子结构和分子结构的基本特征，以及原子在分子和晶体中的空间分布。重点在于揭示化学键的本质和结构与性能之间的关系，阐述物质的微观结构与其宏观性能的相互关系。结构化学不但与其他化学学科联系密切，而且与生物科学、地质科学、材料科学和医药学等各学科的研究相互关联、相互配合、相互促进，近年来愈来愈被材料研究者和化工工程师所重视。
目标与任务：
本课程主要探讨物质的静态结构，学生通过本课程的学习，能够建立起原子结构、分子结构和晶体结构的基本概念，特别是能够通过定量计算，加强对原子轨道和分子轨道等基本概念的理解，并从原子、分子等微观结构角度加深对物质结构与性能关系的深入了解。使学生能够从微观层次着眼，抓住问题本质，深刻理解“结构决定性质”这一基本原理，培养理论联系实际的能力，并为后续课程的学习打下必要的基础。
（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；
先修课程主要是高等数学，大学物理，无机化学、有机化学和分析化学等。后续课程主要是高等结构化学和量子化学。学习结构化学可以从原子、分子结构、甚至电子结构层面加深对先修课程中相关内容的理解，也为后续课程打下坚实的基础。
（四）教材与主要参考书。
教材采用李炳瑞主编的《结构化学(多媒体版)(第2版)》
主要参考书：
1、周公度、段连运：《结构化学基础》，北京大学出版社，2008年，第四版。
2、徐光宪、王祥云：《物质结构》，高等教育出版社，1987年，第二版。
3、周公度：《结构和物性》，高等教育出版社，2000年。
4、潘道皑、赵成大和郑载兴：〈物质结构〉，高等教育出版社，1989年，第二版。
二、课程内容与安排
第一章量子力学基础
1.1 从经典力学到早期量子论
1.2 量子力学的建立
1.3 阱中粒子的量子特征
1.4 隧道效应
（一）教学方法与学时分配
教学方法：教师讲授为主，课堂讨论为辅。
学时分配：（8学时）
（二）内容及基本要求
主要内容：
1、微观粒子的运动特征
2、量子力学基本假设
3、薛定谔方程及其解
【重点掌握】：量子力学的基本假设，氢原子的薛定谔方程及求解要点。
【了解】：隧道效应，量子理论与经典物理学理论相矛盾的实验现象，旧量子理论的内容与优缺点。
【难点】：氢原子的薛定谔方程的求解。
第二章原子结构
2.1 单电子原子的Schr?dinger方程及其解
2.2 原子轨道和电子云的图形表示
2.3 量子数与可测力学量
2.4 多电子原子的结构
2.5 原子结构参数
2.6 原子光谱项
（一）教学方法与学时分配
教学方法：教师讲授为主，课堂讨论为辅。
学时分配：（9学时）
（二）内容及基本要求
主要内容：了解当代量子力学研究原子结构的基本步骤，对简单的氢原子进行量子化的处理，从中掌握量子化学的基本原理，对以后处理复杂原子体系做
理论准备。
【重点掌握】：原子结构的认识，原子轨道的意义、性质和空间图象，波函数和电子云的图形和原子光谱项，氢原子薛定谔方程的建立、解法和对其的解
释。
【了解】：多电子原子中心力场近似法，原子结构参数和当代量子力学研究原子结构的基本步骤。
【难点】：可测力学量求解，数学计算繁杂，教学时避免从数学讲数学，应对新概念讲细讲透。
第三章双原子分子结构与化学键理论
3.1分子轨道理论(MO)
3.2 价键理论(VB)
3.3 MO理论与VB理论的比较
3.4 双原子分子的光谱项
（一）教学方法与学时分配
教学方法：教师讲授为主，课堂讨论为辅。
学时分配：（10学时）
（二）内容及基本要求
主要内容：以H2+和H2的量子力学处理为基础,使学生掌握简单分子轨道理论和价键理论的理论基础和基本的概念。学会用分子轨道理论讨论常见同核、
异核双原子分子的结构，清楚共价键的本质。求双原子分子的光谱项。【重点掌握】：分子轨道理论、价键理论，分子光谱，线性变分法处理H2+ 和H2，共价键本质及典型的双原子分子的电子排布。求双原子分子的光谱项。【了解】：σ、π、δ键的形成。
【难点】：线性变分法处理H2+ 和H2的分子轨道理论，H2的全波函数的确定。
第四章分子对称性与群论初步
4.1 对称性概念
4.2 分子中的对称操作与对称元素
4.3 分子点群
4.4 分子对称性与偶极矩、旋光性的关系
（一）教学方法与学时分配
教学方法：教师讲授为主，课堂讨论为辅。
学时分配：（8学时）
（二）内容及基本要求
主要内容：通过分子对称性学习，使学生对分子点群有一系统了解，掌握群的定义，分子点群具有对称元素：对称轴、对称中心、对称面和映转轴。了解分子
点群的分类，能判断常见分子所属的对称点群及包含的对称元素，能分析
分子对称性与偶极矩、旋光性的关系。
【重点掌握】：分子点群具有对称元素：旋转轴、对称面、对称中心和映转轴。分子对称点群可分为C n、C nv、C nh、D n、D nh、D nd、S n及高阶群T、O、I
等。分子对称性与偶极矩、旋光性的关系。
【了解】：了解高阶群中的T d、T h、O h、I h等。
【难点】：对称操作与对称元素组合，分子点群，分子对称性、偶极矩和极化率。第五章多原子分子结构与性质
5.1 非金属元素的结构化学: 8- N法则
5.2 非共轭分子几何构型与VSEPR规则
5.3 分子几何构型与Walsh规则
5.4 共轭分子与SHMO 法
5.5 饱和分子的非定域轨道与定域轨道
5.6 缺电子分子的结构
5.7 等瓣类似性关系
5.8 多原子分子的谱项
5.9 配位场理论
5.10 分子轨道对称守恒原理
（一）教学方法与学时分配
教学方法：教师讲授为主，课堂讨论为辅。
学时分配：（13学时）
（二）内容及基本要求
主要内容：了解8- N法则，掌握价电子对互斥理论（VSEPR），杂化轨道理论和离域分子轨道理论，SHMO方法及其在共轭分子中的应用，等瓣类似性
关系，配位场理论，前线轨道理论。饱和分子的非定域轨道与定域轨道，
缺电子分子的结构。
【重点掌握】：价电子对互斥理论（VSEPR），杂化轨道理论和离域分子轨道理论，SHMO方法及其在共轭分子中的应用，前线轨道理论，配位场理论。【了解】：8- N法则判断非金属元素的结构，饱和分子的非定域轨道与定域轨道，缺电子分子的结构，等瓣类似性关系，分子几何构型与Walsh规则。【难点】：SHMO方法及其在共轭分子中的应用，前线轨道理论，配位场理论。
第六章超分子化学简介
6.1 超分子的概念
6.2 分子间相互作用
6.3 分子识别与自组装
6.4 超分子实例
6.5 晶体工程
（一）教学方法与学时分配
教学方法：教师讲授为主，课堂讨论为辅。
学时分配：（6学时）
（二）内容及基本要求
主要内容：超分子的概念，分子间相互作用和分子识别与自组装。
【重点掌握】：超分子的概念，分子间van der Waals作用，氢键，π-π堆积作用，疏水效应和分子识别与自组装。
【了解】：超分子实例和晶体工程。
【难点】：分子间相互作用和分子识别与自组装。
制定人：王丹
审定人：
批准人：
日期：2016-5-23
04分子的对称性 【4.1】HCN 和2CS 都是直线型分子，写出该分子的对称元素。 解：HCN ：(),C υσ∞∞; CS 2：()()2,,,,h C C i υσσ∞∞∞ 【4.2】写出3H CCl 分子中的对称元素。 解：()3,3C υσ 【4.3】写出三重映轴3S 和三重反轴3I 的全部对称操作。 解：依据三重映轴S 3所进行的全部对称操作为： 1133h S C σ=，2233S C =， 33h S σ= 4133S C =，52 33h S C σ=，63S E = 依据三重反轴3I 进行的全部对称操作为： 1133I iC =，2233I C =，3 3I i = 4133I C =，5233I iC =，63I E = 【4.4】写出四重映轴4S 和四重反轴4I 的全部对称操作。 解：依据S 4进行的全部对称操作为： 1121334 4442444,,,h h S C S C S C S E σσ==== 依据4I 进行的全部对称操作为： 11213344442444,,,I iC I C I iC I E ==== 【4.5】写出xz σ和通过原点并与χ轴重合的2C 轴的对称操作12C 的表示矩阵。 解： 100010001xz σ????=-??????， ()1 2100010001x C ?? ??=-?? ??-?? 【4.6】用对称操作的表示矩阵证明： （a ） ()2xy C z i σ= （b ） ()()()222C x C y C z = （c ） ()2yz xz C z σσ= 解： （a ） ()()11 2 2xy z z x x x C y C y y z z z σ-?????? ??????==-?????? ??????--??????， x x i y y z z -????????=-????????-????
《计算化学》教学大纲 一、课程基本信息 二、课程教育目标 本课程的教育目标在于在计算化学多学科交叉（化学、数学、计算机科学）内容的优化与整合上，突出课程内容的基础性与前沿性；充分利用现代信息技术，用现代化教学理念指导教学全过程，使学生全面
掌握应用计算机解决化学、化工相关问题的基本思路、基本原理、基本方法和基本技能，培养学生学习能力、实践能力与创新能力。 通过本课程的学习，使学生达到： ——掌握如下计算方法及其在化学中的应用： ?Newton-Raphson迭代法、二分法求解一元N次（N>2）方程； ?消去法、Gauss-Seidel迭代法解线性方程组； ?线性回归分析方法； ?Lagrange插值法和差商； ?Simpson法求数值积分； ?Euler法解常微分方程。 ——理解如下计算方法及其在化学中的应用： ?非线性回归分析，多项式回归分析； ?Gauss 法求数值积分； ?Runge-Kutta法解常微分方程。 ——了解如下计算方法及其在化学中的应用： ?样条函数插值法； ?Jacobi方法、QL方法求本征值； ?单纯形优化； ?化工调优； ?化学化工中常用的计算机软件与网络资源； ?分子动力学模拟；Monte Carlo模拟法。 三、理论教学内容与要求 1．前言（1学时）什么计算化学；计算机在化学中的应用；计算化学的过去、现在和将来；学习方法。 2．代数方程及代数方程组的求解在化学中的应用（5学时）二分法；Newton-Raphson迭代法；Gauss消去法；Gauss-Seidel迭代法。 3．插值法和回归分析——实验数据的拟合及模型参数的确定（5学时）线性插值；Lagrange插值；中心差商；一元线性回归分析；一元非线性回归；多元回归；多项式回归分析（自学）。 4．数值积分与常微分方程的数值解法（4学时）梯形法；Simpson法；离散点数据的求积；Gauss法（自学）；Euler法及其改进；Runge-Kutta法。 5．本征值和本征向量（1.5学时）Jacobi方法；QL方法（自学）。 6．化学化工中常用的软件及网络资源简介（1.5学时）结构式绘图软件；科学数据处理软件；化学化工重要网站；化工信息源。 7．化学化工中的最优化方法简介（1.5学时）单纯形法优化；化工调优。 8．化学化工过程计算机模拟简介（1.5学时）分子动力学模拟；Monte Carlo法；化工过程模拟；课程小结。 9．拓展课堂（1学时）上机实践主讲教师作计算化学相关的研究报告。 或外请专家作计算化学相关的专题报告。 10．学生讨论课（2学时）学生根据自查资料，写出课程报告并进行课堂讨论。
结构化学基础习题和答案 01.量子力学基础知识 【1.1】将锂在火焰上燃烧，放出红光，波长λ=670.8nm ，这是Li 原子由电子组态 (1s)2(2p)1→(1s)2(2s)1跃迁时产生的，试计算该红光的频率、波数以及以k J ·mol -1 为单位的能量。 解：81 141 2.99810m s 4.46910s 670.8m c νλ--??===? 41 71 1 1.49110cm 670.810cm νλ --= = =?? 3414123-1 -16.62610J s 4.46910 6.602310mol 178.4kJ mol A E h N s ν--==??????=? 【1.2】 实验测定金属钠的光电效应数据如下： 波长λ/nm 312.5 365.0 404.7 546.1 光电子最大动能E k /10-19J 3.41 2.56 1.95 0.75 作“动能-频率”，从图的斜率和截距计算出Plank 常数(h)值、钠的脱出功(W)和临阈频率(ν 0)。 解：将各照射光波长换算成频率v ,并将各频率与对应的光电子的最大动能E k 列于下表： λ/nm 312.5 365.0 404.7 546.1 v /1014s －1 9.59 8.21 7.41 5.49 E k /10 －19 J 3.41 2.56 1.95 0.75 由表中数据作图，示于图1.2中 E k /10-19 J ν/1014g -1 图1.2 金属的 k E ν -图 由式
0k hv hv E =+ 推知 0k k E E h v v v ?= =-? 即Planck 常数等于k E v -图的斜率。选取两合适点，将k E 和v 值带入上式，即可求出h 。 例如： ()()1934141 2.70 1.0510 6.60108.5060010J h J s s ---?==?-? 图中直线与横坐标的交点所代表的v 即金属的临界频率0v ，由图可知， 141 0 4.3610v s -=?。因此，金属钠的脱出功为： 341410196.6010 4.36102.8810W hv J s s J ---==???=? 【1.3】金属钾的临阈频率为5.464×10-14s -1 ，如用它作为光电极的阴极当用波长为300nm 的紫外光照射该电池时，发射光电子的最大速度是多少？ 解：2 01 2hv hv mv =+ ()1 2 018 1 2 341419 312 2.998102 6.62610 5.46410300109.10910h v v m m s J s s m kg υ------??=? ??? ???????-??? ?????? =?????? ? 1 34 141 2 31512 6.62610 4.529109.109108.1210J s s kg m s ----??????=?????=? 【1.4】计算下列粒子的德布罗意波的波长： （a ） 质量为10-10kg ，运动速度为0.01m ·s -1 的尘埃； （b ） 动能为0.1eV 的中子； （c ） 动能为300eV 的自由电子。 解：根据关系式： (1)3422101 6.62610J s 6.62610m 10kg 0.01m s h mv λ----??===???
兰州化学化学化工学院 结构化学试卷及参考答案 2002级试卷A —————————————————————————————————————— 说明： 1. 试卷页号 5 , 答题前请核对. 2. 题目中的物理量采用惯用的符号，不再一一注明. 3. 可能有用的物理常数和词头： h Planck常数J·s=×10-123N=×10mol -31m=×10 电子质量kg e-34 0-9-12, n: 10 p : 10 词头：—————————————————————————————————————— 一．选择答案，以工整的字体填入题号前[ ]内。（25个小题，共50分） 注意：不要在题中打√号，以免因打√位置不确切而导致误判 [ ] 1. 在光电效应实验中，光电子动能与入射光的哪种物理量呈线形关系：A .波长 B. 频率 C. 振幅 [ ] 2. 在通常情况下，如果两个算符不可对易，意味着相应的两种物理量A．不能同时精确测定 B．可以同时精确测定 C．只有量纲不同的两种物理量才不能同时精确测定 Yθφ)图,[ ] 3. (θφ的变化A．即电子云角度分布图，反映电子云的角度部分随空间方位,θφ的变化,反映原子轨道的角度部分随空间方位即波函数角度分布图，B. C. 即原子轨道的界面图，代表原子轨道的形状和位相 [ ] 4. 为了写出原子光谱项，必须首先区分电子组态是由等价电子还是非等价电子形成的。试判断下列哪种组态是等价组态： 21111 C. 2p2s2s2p B. 1sA．-2-，何者具有最大的顺磁性 , OO , O[ ] 5. 对于222-2- C．O A． B．OO222[] 6. 苯胺虽然不是平面型分子，但-NH与苯环之间仍有一定程度的共轭。据2此判断 A.苯胺的碱性比氨弱 B.苯胺的碱性比氨强 C.苯胺的碱性与氨相同 -的分子轨道与N相似：] 7. 利用以下哪一原理，可以判定CO、CN[2 A．轨
第二学年（2011级） 《有机化学》（I）课程教学大纲 课程编号： 070105、070107 课程性质：必修总学时： 96学时总学分： 6 开课学期：第三、四学期适用专业：化学先修课程：无机化学后续课程：高等有 机选论大纲执笔人： HHH 参加人： CCZZ 大纲审核人： SS 修订时间： 2011年9月编写依据：化学专业人才培养方案（ 2009）年版（11修订） 授课年级：11级化学 （一）课程简介 本课程主要介绍各类有机化合物的命名、结构特征、物理性质、化学性质、用途、来源 和制备方法；各类官能团的特性，取代反应、加成反应、消除反应、重排反应、协同反应、氧化还原反应等各种类型有机反应的反应原理、反应条件及其影响因素、应用范围；有机结 构理论，重要的反应机理，尤其是各类化合物的结构与反应性关系；有机分子的立体化学概念，天然产物，有机合成；有机化合物的分离鉴定，有机化合物的结构测定等。要求学生掌 握有机化合物的系统命名原则、各类有机化合物的性质、结构与反应性的关系、立体化学知识、有机化合物的分离鉴定方法、运用化学方法及波谱技术测定有机化合物的结构，初步掌 握有机合成技术，掌握有机结构理论及重要有机反应机理。 现代有机化学的发展日新月异，除了在本学科纵深研究以外，有机化学还与各学科广泛 渗透交叉，如有机化学与生物学交叉产生生物化学、分子生物学等。 21世纪随着生命科学 和材料科学的高速发展，有机化学也将发挥更大的作用。由于波谱学及现代测试手段的飞跃 发展，越来越深刻地揭示有机化学的微观历程，从而大大地促进了有机立体化学及有机合成 化学的发展。人们能更多、更主动地合成出许多复杂的天然有机化合物。与生命现象相关的 有机化学命题，为更深层次揭示自然界生命奥秘提供了理论与方法。 通过本课程的学习，使学生对大纲范围内的有机化学内容有比较系统和全面的了解，使 学生掌握有机化学的基本知识和基础理论；培养学生具有初步的分析问题和解决问题的能力，为学好后续课程打下坚实基础。 （二）本课程教学在专业人才培养中的地位和作用 《有机化学》是高等院校化学专业学生必修的一门重要基础理论课。是在学习无机化学 的基础上，再来系统地学习各类有机化合物的结构、性质，相互转变关系及其内在联系。通
结构化学试卷附答案Newly compiled on November 23, 2020
《结构化学》课程 A卷 专业班级：命题教师：审题教师： 学生姓名：学号：考试成绩： 一、判断题（在正确的后画“√”，错误的后面画“×”,10小题，每小题1分，共10分） 得分：分 1、自轭算符的本征值一定为实数。（） 2、根据测不准原理，任一微观粒子的动量都不能精确测定。（） 3、一维势箱中的粒子其能量是量子化的，并且存在零点能。（） 4、原子中全部电子电离能之和等于各电子所在原子轨道能总和的负值。（） 5、同核双原子分子中两个2p轨道组合总是产生型分子轨道。（） 6、具有未成对电子的分子是顺磁性分子，所以只有含奇数个电子的分子才是顺磁性 的。（） 7、在休克尔分子轨道法中不需要考虑?H 的具体形式。（） 8、既具有偶极矩，又具有旋光性的分子必属于C n点群。（） 9、含不对称 C 原子的分子具有旋光性。（） 10、分子的偶极距一定在分子的每一个对称元素上。（） 二、单项选择题（25小题，每小题1分，共25分）得分：分 1、关于光电效应，下列叙述正确的是：（） A 光电流大小与入射光子能量成正比 B 光电流大小与入射光子频率成正比 C 光电流大小与入射光强度没关系 D 入射光子能量越大，则光电子的动能越大
2、在一云雾室中运动的α粒子（He 的原子核）, 其 27416.8410,10m kg v m s --=?=?质量速度，室径210x m -=，此时可观测到它的运动 轨迹，这是由于下列何种原因： （ ） A 该粒子不是微观粒子 B 测量的仪器相当精密 C 该粒子的运动速度可测 D 云雾室的运动空间较大 3、对于"分子轨道"的定义，下列叙述中正确的是： ( ) A 分子中电子在空间运动的波函数 B 分子中单个电子空间运动的波函数 C 分子中单电子完全波函数(包括空间运动和自旋运动) D 原子轨道线性组合成的新轨道 4、若K d =?τψ2 ，利用下列哪个常数乘可以使之归一化 ( ) A ． K B ． K 2 C ．K /1 5、对算符而言，其本征函数的线性组合具有下列性质中的 ( ) A ．是该算符的本征函数 B ．不是该算符的本征函数 C ．不一定是该算符的本征函数 D ．与该算符毫无关系 6、下列函数是算符d /dx 的本征函数的是： （ ） A. e 2x B. cos(x) C. x D. sin(x 3) 7、处于状态sin()x a πψ= 的一维势箱中的粒子，其出现在x =2 a 处的概率密度为 ( ) A. 0.25ρ= B. 0.5ρ= C. 2/a ρ= D. ()1/2 2/a ρ= 8、He +在321ψ状态时，物理量有确定值的有 ( ) A ．能量 B ．能量和角动量及其沿磁场分量 C ．能量、角动量 D ．角动量及其沿磁场分量
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《材料化学》课程教学大纲 总学时：54 学分：3.0 一、课程概况 1、课程性质：专业必修（学位课） 2、开课学期：1 3、适用专业：应用化学 4、课程修读条件: 学生须具有一定的高等数学、无机化学、物理化学以及结构化学等相关基础知识。 5、课程教学目的：通过《材料化学》课程的学习，掌握材料的结构、性能及其制备的基本原理、规律，介绍种类众多、内容丰富的材料的结构及性能知识，并引入学科前沿信息，了解各种材料的研究进展。 二、教学基本要求 《材料化学》课程内容包括晶体学基础、晶体缺陷化学、材料的性能、材料制备、金属材料、无机非金属材料、高分子材料、新型功能材料、纳米材料等内容。纵观材料化学所含内容可知，该课程内容丰富，所以要课内外结合，对于材料科学中各类材料如新型功能材料、纳米材料的最新研究进展，首先让学生通过课外阅读文献资料和充分准备，然后组织学生进行课堂讨论；其次，将授课与学术报告，理论与实际结合起来，在教学过程中及时向学生发布与教学内容密切相关的学术报告会信息，鼓励学生积极参加学术报告，既扩大学生的知识面又使教学内容更加新颖。 三、内容纲目及标准 第1章绪论（2学时） [教学目的] 本章的重点是材料化学的基本概念、特点及其主要内容，介绍材料化学在各个领域的应用和发展，使学生从整体上把握材料化学的学习内容。 [教学重点与难点] 《材料化学》课程的学习内容和方法 [教学内容] 1.1《材料化学》的基本概念 1.2《材料化学》的地位 1.3学习《材料化学》的意义 1.4本课程的主要内容 1.5本课程的特点及学习方法 第2章晶体学基础（8学时） [教学目的] 通过本章的学习，使学生掌握晶体学的相关基础知识，掌握三大类固体材料的结构特点、
习 题 1. 用VSEPR 理论简要说明下列分子和离子中价电子空间分布情况以及分子和离子的几何构型。 (1) AsH 3; (2)ClF 3; (3) SO 3; (4) SO 32-; (5) CH 3+ ; (6) CH 3- 2. 用VSEPR 理论推测下列分子或离子的形状。 (1) AlF 63-; (2) TaI 4-; (3) CaBr 4; (4) NO 3-; (5) NCO -; (6) ClNO 3. 指出下列每种分子的中心原子价轨道的杂化类型和分子构型。 (1) CS 2; (2) NO 2+ ; (3) SO 3; (4) BF 3; (5) CBr 4; (6) SiH 4; (7) MnO 4-; (8) SeF 6; (9) AlF 63-; (10) PF 4+ ; (11) IF 6+ ; (12) (CH 3)2SnF 2 4. 根据图示的各轨道的位向关系，遵循杂化原则求出dsp 2 等性杂化轨道的表达式。 5. 写出下列分子的休克尔行列式： CH CH 2 123 4 56781 2 34 6. 某富烯的久期行列式如下，试画出分子骨架，并给碳原子编号。 0100001100101100001100 001101001 x x x x x x 7. 用HMO 法计算烯丙基自由基的正离子和负离子的π能级和π分子轨道，讨论它们的稳定性，并与烯丙基自由基相比较。
8. 用HMO法讨论环丙烯基自由基C3H3·的离域π分子轨道并画出图形，观察轨道节面数目和分布特点；计算各碳原子的π电荷密度，键级和自由价，画出分子图。 9. 判断下列分子中的离域π键类型： (1) CO2 (2) BF3 (3) C6H6 (4) CH2=CH-CH=O (5) NO3－ (6) C6H5COO－ (7) O3 (8) C6H5NO2 (9) CH2＝CH－O－CH＝CH2 (10) CH2＝C＝CH2 10. 比较CO2, CO和丙酮中C—O键的相对长度，并说明理由。 11. 试分析下列分子中的成键情况，比较氯的活泼性并说明理由： CH3CH2Cl, CH2=CHCl, CH2=CH-CH2Cl, C6H5Cl, C6H5CH2Cl, (C6H5)2CHCl, (C6H5)3CCl 12. 苯胺的紫外可见光谱和苯差别很大，但其盐酸盐的光谱却和苯很接近，试解释此现象。 13. 试分析下列分子中的成键情况，比较其碱性的强弱，说明理由。 NH3, N(CH3)2, C6H5NH2, CH3CONH2 14. 用前线分子轨道理论乙烯环加成变为环丁烷的反应条件及轨道叠加情况。 15. 分别用前线分子轨道理论和分子轨道对称性守恒原理讨论己三烯衍生物的电环化反应 在加热或者光照的条件下的环合方式，以及产物的立体构型。 参考文献： 1. 周公度，段连运. 结构化学基础（第三版）. 北京：北京大学出版社，2002 2. 张季爽，申成. 基础结构化学（第二版）. 北京：科学出版社，2006 3. 李炳瑞.结构化学（多媒体版）.北京：高等教育出版社，2004 4. 林梦海，林银中. 结构化学. 北京：科学出版社，2004 5. 邓存，刘怡春. 结构化学基础（第二版）. 北京：高等教育出版社，1995 6.王荣顺. 结构化学（第二版）. 北京：高等教育出版社，2003 7. 夏少武. 简明结构化学教程（第二版）. 北京：化学工业出版社，2001 8. 麦松威，周公度，李伟基. 高等无机结构化学. 北京：北京大学出版社，2001 9. 潘道皑. 物质结构（第二版）. 北京：高等教育出版社，1989 10. 谢有畅，邵美成. 结构化学. 北京：高等教育出版社，1979 11. 周公度，段连运. 结构化学基础习题解析（第三版）. 北京：北京大学出版社，2002 12. 倪行，高剑南. 物质结构学习指导. 北京：科学出版社，1999 13. 夏树伟，夏少武. 简明结构化学学习指导. 北京：化学工业出版社，2004 14. 徐光宪，王祥云. 物质结构（第二版）. 北京：科学出版社， 1987 15. 周公度. 结构和物性：化学原理的应用（第二版）. 北京：高等教育出版社， 2000 16. 曹阳. 结构与材料. 北京：高等教育出版社， 2003 17. 江元生. 结构化学. 北京：高等教育出版社， 1997 18. 马树人. 结构化学. 北京：化学工业出版社， 2001 19. 孙墨珑. 结构化学. 哈尔滨：东北林业大学出版社， 2003
02 原子的结构和性质 【】氢原子光谱可见波段相邻4条谱线的波长分别为、、和，试通过数学处理将谱线的波数归纳成为下式表示，并求出常数R 及整数n 1、n 2的数值。 2 21211 ( )R n n ν=- 解：将各波长换算成波数： 1656.47nm λ= 1115233v cm - -= 2486.27nm λ= 1220565v cm - -= 3434.17nm λ= 1323032v cm - -= 4410.29nm λ= 1424373v cm - -= 由于这些谱线相邻，可令1n m =，21,2,n m m =++……。列出下列4式： ()2 2152331R R m m = - + ()22205652R R m m =- + ()2 2230323R R m m = - + ()2 2243734R R m m =- + (1)÷(2)得： ()()()2 3212152330.7407252056541m m m ++==+ 用尝试法得m=2（任意两式计算，结果皆同）。将m=2带入上列4式中任意一式，得： 1109678R cm -= 因而，氢原子可见光谱（Balmer 线系）各谱线的波数可归纳为下式： 221211v R n n - ??=- ? ?? 式中， 1 12109678,2,3,4,5,6R cm n n -===。 【】按Bohr 模型计算氢原子处于基态时电子绕核运动的半径（分别用原子的折合质量和电子的质量计算并精确到5位有效数字）和线速度。 解：根据Bohr 提出的氢原子结构模型，当电子稳定地绕核做圆周运动时，其向心力与核和电子间的库仑引力大小相等，即：
结构化学题库及答案 一选择性 晶体结构 1. 金刚石属立方晶系，每个晶胞所包括的C原子个数为下列哪个数(B) A. 4 B.8 C.12 D.16 2. 在CsCl 型晶体中, 正离子的配位数是(B) A.6 B.8 C.10 D.12 3. 对于NaCl 晶体的晶胞体中所含的粒子, 下列哪种说法是正确的(D) A. 一个Na+和一个Cl- B.二个Na+和二个CI- C.三个Na+和三个Cl- D.四个Na+和四个CI- 4. 已知NaCl 晶体属于立方面心点阵式, 故其晶胞中喊有的结构基元数为(C) A.1 B.2 C.4 D.8 5. 在晶体中不会出现下列哪种旋转轴(D) A.2 次轴 B.3 次轴 C.4 次轴 D.5 次轴 6. 对于立方晶系的特征对称元素的定义，下列说法正确的是( A) (A) 四个三次轴(B)三个四次轴(C)六次轴(D)六个二次轴 7. 石墨晶体中层与层之间的结合是靠下列哪一种作用？( D) (A) 金属键(B)共价键(C)配位键(D)分子间力 8. 在晶体中，与坐标轴c 垂直的晶面，其晶面指标是下列哪一个？(A) (A)(001) (B) (010) (C)(100)(D)(111) 9. 用Bragg方程处理晶体对X射线的衍射问题，可将其看成下列的那种现象？ ( A) (A)晶面的反射(B)晶体的折射(C)电子的散射(D)晶体的吸收 10. Laue 法可研究物质在什么状态下的结构？( A) (A)固体(B)液体(C)气体(D)等离子体 11. 某元素单质的晶体结构属于A1 型面心立方结构，则该晶体的晶胞有多少个原子？( D) (A) 一个原子 (B)两个原子(C)三个原子(D)四个原子 12. 在下列各种晶体中，含有简单的独立分子的晶体是下列的哪种？( C) (A)原子晶体(B)离子晶体 (C)分子晶体(D)金属晶体 13. X 射线衍射的方法是研究晶体微观结构的有效方法，其主要原因是由于下列的哪种？( C) (A)X射线的粒子不带电(B) X射线可使物质电离而便于检测 (C) X 射线的波长和晶体点阵面间距大致相当 (D) X 射线的穿透能力强
+ 有机化学五学分80学时（工科）教学大纲 课程编号：课程性质：必修课程名称：有机化学学时/ 学分： 英文名称：Organic Chemistry 考核方式：考试 选用教材：《有机化学》（第二版）钱旭红主编，化学工 业出版社 大纲执笔人：钱旭红 先修课程：基础化学大纲审核人： 适用专业：化学、化工、药学、环境、生工 一、教学基本目标 有机化学是化学学科的重要分支，它是研究有机化合物的组成、结构、合成、物理性 质及有机化合物之间相互转化规律的学科，是化工类各专业的重要基础课，是一门理论和实 践性并重的课程。通过学习使学生了解近代有机化学的基本理论，并具备必要的基本知识和 一定的基本技能，为后继课程和进一步掌握新的科学技术打下必要的基础。 在教学过程中，注意培养学生正确的学习和研究方法，逐步培养学生的自学能力、思维 能力和创新意识。树立辨证唯物主义的科学世界观，结合科研和生产实际使学生具有初步的 分析问题和解决问题的能力。 二、教学基本内容 导论 (2学时) 1.有机化学发展史。 2.有机化合物的特点。 3.现代有机合成手段。 4.有机化合物的结构表征手段。 5.有机化合物分类。 第一章：各类有机化合物的命名 (6学时) 1.系统命名和分类 2.脂肪烃的命名：烷烃的系统命名、烯烃的命名（包括顺/反、Z/E）、炔烃的命名。 3.脂环烃的命名：环烷烃的命名、环烯烃的命名、桥环和螺环化合物的命名。 4.卤代烃的命名。 5.芳烃的命名：单环芳烃的命名、多环芳烃的命名、稠环芳烃的命名。 6.含氧化合物的命名：醇的命名、酚的命名、醚的命名、醛和酮的命名（包括缩醛、 肟、腙等）及其衍生物的命名。 7.含氮化合物：硝基化合物和胺的命名。重氮和偶氮化合物的命名。 8.杂环芳烃的命名。 第二章：共价键与分子结构 (6学时) 1.共价键与分子轨道：有机结构理论、共价键、价键理论、分子轨道理论。
结构化学复习题 一、选择填空题 第一章量子力学基础知识 1.实物微粒和光一样，既有性，又有性，这种性质称为性。 2.光的微粒性由实验证实，电子波动性由实验证实。 3.电子具有波动性，其波长与下列哪种电磁波同数量级？ （A）X射线（B）紫外线（C）可见光（D）红外线 4.电子自旋的假设是被下列何人的实验证明的？ （A）Zeeman （B）Gouy （C）Stark （D）Stern-Gerlach 5.如果f和g是算符，则 (f+g)(f-g)等于下列的哪一个？ (A)f2-g2； (B)f2-g2-fg+gf； (C)f2+g2； (D)(f-g)(f+g) 6.在能量的本征态下，下列哪种说法是正确的？ （A）只有能量有确定值；（B）所有力学量都有确定值； （C）动量一定有确定值；（D）几个力学量可同时有确定值； 7.试将指数函数e±ix表示成三角函数的形式------ 8.微观粒子的任何一个状态都可以用来描述；表示粒子出现的概率密度。 9.Planck常数h的值为下列的哪一个？ （A）1.38×10-30J/s （B）1.38×10-16J/s （C）6.02×10-27J·s （D）6.62×10-34J·s 10.一维势箱中粒子的零点能是 答案: 1.略. 2.略. 3.A 4.D 5.B 6.D 7.略 8.略 9.D 10.略 第二章原子的结构性质 1.用来表示核外某电子的运动状态的下列各组量子数（n, 1, m, m s）中，哪一组是合理的？ (A)2，1，-1,-1/2；(B)0，0，0，1/2；(C)3，1，2，1/2；(D)2，1，0，0。 2.若氢原子中的电子处于主量子数n=100的能级上，其能量是下列的哪一个： (A)13.6Ev； (B)13.6/10000eV； (C)-13.6/100eV； (D)-13.6/10000eV； 3.氢原子的p x状态，其磁量子数为下列的哪一个？ (A)m=+1； (B)m=-1； (C)|m|=1； (D)m=0； 4.若将N原子的基电子组态写成1s22s22p x22p y1违背了下列哪一条？ (A)Pauli原理；（B）Hund规则；（C）对称性一致的原则；（D）Bohr理论 5.B原子的基态为1s22s2p1,其光谱项为下列的哪一个？ (A) 2P；（B）1S； (C)2D； (D)3P； 6.p2组态的光谱基项是下列的哪一个？ （A）3F；（B）1D ；（C）3P；（D）1S； 7.p电子的角动量大小为下列的哪一个？
潍坊科技学院 高等无机化学（06242）教学大纲 制订时间：2009年3月 一、课程性质与地位 本课程为化学工程与工艺专业本科生的选修课。通过本课程的学习，要求学生了解无机化学的前沿领域，并对于物理化学、有机化学、环境、材料、物理、医药、生命等科学与无机化学交叉领域有概括性了解；熟练掌握配位场理论；掌握有关配合物的反应机理和化学合成以及反应活性与结构的关系。能够运用群论和量子化学基本原理讨论过渡金属有机配合物的结构特点和成键规律；了解现代无机化学的主要研究方向和研究方法，提高学生的相关化学理论水平，培养学生把握学科前沿的能力，为今后从事相关研究工作打下坚实的基础，并期望对于学好化学化工、环境、材料等学科起到积极的引导和启发作用。 二、教学内容与教学要求 第一章分子对称性与群论初步（4课时） 第一节对称操作和对称元素 第二节点群 第三节群的表示和特征标 第四节群论在无机化学中的应用 本章教学重点：对称操作和对称元素，分子点群 本章教学难点：群的表示和特征标 本章教学要求：1、了解群论的基础知识； 2、初步掌握群论在无机化学中的应用。 第二章配位化合物的立体化学（4课时） 第一节配位化合物与配位化学 第二节配位化合物的几何构型 第三节同分异构现象与同分异构体 本章教学重点：配位化合物的几何构型；同分异构体 本章教学难点：配位化合物的几何构型；同分异构现象 本章教学要求：1、了解配位化合物基础知识；
2、初步掌握配位化合物的几何构型； 3、掌握同分异构现象和同分异构体的种类 第三章配位化合物的电子结构（4课时） 第一节晶体场-配体场理论 第二节影响晶体场分裂能的因素 第三节晶体场稳定化能和热力学性质 第四节自由离子的能级状态 第五节 d轨道能级分裂对配合物性质的影响 本章教学重点：晶体场-配位场理论；d轨道能级分裂 本章教学难点：晶体场-配体场理论；d轨道能级分裂对配合物性质的影响 本章教学要求：1、理解晶体场-配体场理论的基础知识； 2、了解影响晶体场分裂能的因素； 3、掌握自由离子的能级状态和d轨道能级分裂对配合物性质的影响 第四章配位化合物的反应机理和反应动力学（4课时） 第一节取代反应 第二节电子转移反应 第三节反应动力学 本章教学重点：平面正方形配合物、八面体配合物的取代反应和电子转移反应 本章教学难点：反应动力学的实验方法 本章教学要求：1、掌握平面正方形配合物、八面体配合物的取代反应和电子转移反应 2、了解测定反应动力学的实验方法 第五章有机金属化学（2课时） 第一节金属羰基配合物 第二节金属-不饱和烃化合物 第三节金属环多烯化合物 第四节等叶片相似模型 本章教学重点：金属羰基化合物；等叶片相似模型 本章教学难点：等叶片相似模型 本章教学要求：1、了解有机金属化学的现状与发展； 2、初步掌握金属羰基化合物的结构、性质和应用； 3、理解等叶片相似模型 第六章原子簇化学（2课时） 第一节非金属原子簇化学
2020年结构化学复习题及答案精编版
一、 填空题（每空1 分，共 30分） 试卷中可能用到的常数：电子质量（9.110×10-31kg ）, 真空光速（2.998×108m.s -1）, 电子电荷（-1.602×10-19C ）,Planck 常量（6.626×10-34J.s ）, Bohr 半径（5.29×10-11m ）, Bohr 磁子(9.274×10-24J.T -1), Avogadro 常数(6.022×1023mol -1) 1. 导致"量子"概念引入的三个著名实验分别是 黑体辐射___, ____光电效应____ 和___氢原子光谱_______. 2. 测不准关系_____?x ? ?p x ≥ ________________。 3. 氢原子光谱实验中，波尔提出原子存在于具有确定能量的（ 稳定状态（定 态） ），此时原子不辐射能量，从（ 一个定态（E 1） ）向（另一个定态（E 2））跃迁才发射或吸收能量；光电效应实验中入射光的频率越大，则（ 能量 ）越大。 4. 按照晶体内部结构的周期性，划分出一个个大小和形状完全一样的平行六面体，以代表晶体结构的基本重复单位，叫 晶胞 。 5. 方程中，a 称为力学量算符?Skip Record If...?的 本征值 。 6. 如 果某一微观体系有多种可能状态，则由它们线性组合所得的状态也是体系的可能状态，这叫做 态叠加 原理。 7. 将多电子原子中的其它所有电子对某一个电子的排斥作用看成是球对称的，是只与径向有关的力场，这就是 中心力场 近似。 8. 原子单位中，长度的单位是一个Bohr 半径，质量的单位是一个电子的静止质量，而能量的单位为 27.2 eV 。 9. He + 离子的薛定谔方程为____?Skip Record If...? ______ ___。 10. 钠的电子组态为1s 22s 22p 63s 1，写出光谱项__2S____，光谱支项____2S 0______。 11. 给出下列分子所属点群：吡啶____C 2v ___，BF 3___D 3h ___，NO 3-_____ D 3h ___，二茂铁____D 5d _________。 12. 在C 2+，NO ，H 2+，He 2+，等分子中，存在单电子σ键的是____ H 2+____，存在三电子σ键的是______ He 2+_____，存在单电子π键的是____ NO ____，存在三电子π键的是____ C 2+__________。 13. 用分子轨道表示方法写出下列分子基态时价电子组态，键级，磁性。 O 2的价电子组态___1σg 21σu 22σg 22σu 23σg 21πu 41πg 2_（[Be 2] 3σg 21πu 41πg 2）_键级__2___磁性__顺磁性___。 NO 的价电子组态____1σ22σ23σ24σ21π45σ22π（KK1σ22σ21π43σ22π）___键级 ____2.5_______磁性________顺磁性__________。 14. d z 2sp 3杂化轨道形成______三方双锥形____________几何构型。 d 2sp 3杂化轨道形成_________正八面体形 ___________几何构型。 15. 原子轨道线性组合成分子轨道的三个原则是___对称性一致（匹配）原则____，____最大重叠原则_____和___能量相近原则_____ 16. 事实证明Li 的2s 轨道能和H 的1s 轨道有效的组成分子轨道，说明原因（对称性一致（匹配）原则 ）、（ 最大重叠原则 ）、（ 能量相近原则 ）。 ψψa A =?
习题 1. CO 是一个极性较小的分子还是极性较大的分子？其偶极矩的方向如何？为什么？ 2. 下列AB型分子：N2，NO，O2，C2，F2，CN，CO，XeF中，哪几个是得电子变为AB–后比原来中性分子键能大？哪几个是失电子变为AB+ 后比原来中性分子键能大？ 3. 按分子轨道理论说明Cl2的键比Cl2+ 的键强还是弱？为什么？ 4. 下列分子中，键能比其正离子的键能小的是____________________ 。键能比其负离子的键能小的是________________________ 。 O2，NO，CN，C2，F2 5. 比较下列各对分子和离子的键能大小： N2，N2+( ) O2，O2+( ) OF，OF–( ) CF，CF+( ) Cl2，Cl2+( ) 6. 写出O2+，O2，O2–和O22–的键级、键长长短次序及磁性。 7. 按分子轨道理论写出NF，NF+ 和NF–基态时的电子组态，说明它们的键级、不成对电子数和磁性。 8. 判断NO 和CO 哪一个的第一电离能小，原因是什么？ 9. HF分子以何种键结合？写出这个键的完全波函数。 10.试用分子轨道理论讨论SO分子的电子结构，说明基态时有几个不成对电子。 11.下列AB型分子：N2，NO，O2，C2，F2，CN，CO，XeF中，哪几个是得电子变为AB–后比原来中性分子键能大？哪几个是失电子变为AB+ 后比原来中性分子键能大？ 12.OH分子于1964年在星际空间被发现。 （a）试按分子轨道理论只用O原子的2 p轨道和H原子的1 s轨道叠加，写出其电子组态。 （b）在哪个分子轨道中有不成对电子？ （c）此轨道是由O和H的原子轨道叠加形成，还是基本上定域于某个原子上？ （d）已知OH的第一电离能为13.2eV，HF的第一电离能为16.05eV，它们的差值几乎与O原子和F原子的第一电离能（15.8eV和18.6eV）的差值相同，为什么？ （e）写出它的基态光谱项。 13.试写出在价键理论中描述H2运动状态的、符合Pauli 原理的波函数，并区分其单态和三重态。
《无机及分析化学B》课程教学大纲 课程名称（中文）：无机及分析化学B 课程名称（英文）：Inorganic and Analytical Chemistry 课程编码：1103108 开课学期：第 1 学期 学时数、学分数：48学时，3.0学分 适用专业：农业科技类（中药学、生物科学）、动物科学、园艺、植保、旅游管理、木工、生物技术、梁希班 先修课程： 后续课程：有机化学 一、教学目的与任务 《无机及分析化学》是阐述化学基本知识、基本原理的一门基础性学科，是农科类、理科类、食品科学与工程类及生物类等各专业本科生的必修基础课程。 本课程全面、系统地介绍化学的基础知识和基本理论，为学生进一步学习相关专业基础课和专业课打下基础，同时训练学生掌握分析测量的基本要求。 本课程教学以提高人才素质为核心，以培养学生创新能力为目的，密切联系现代科技前沿和农业科技实践，注重培养学生的科学思维方法和树立辩证唯物主义世界观，提高学生分析问题和解决问题的能力。 二、教学内容与基本要求 通过本课程的学习，使学生了解化学科学的发展历程，了解化学与工农业及人类生活的关系，了解化学学科的前沿知识，了解某些重要生命元素的性质，了解某些现代测试手段；重点掌握平衡的原理、溶液中的各种化学平衡及其在分析化学中的应用，使学生建立准确的“量”的概念和掌握各种化学分析方法；掌握化学热力学、化学反应速率、物质结构、分散体系等方面的基本理论和基本知识；会运用基本理论和基本知识解释化学现象，会运用基本分析方法和测试手段进行一般的化学分析，能够运用所学知识解决生产生活中的实际问题，能将化学知识与专业实际相结合。 (一)理论知识方面 Ⅰ.结构化学部分 一、微观粒子的运动特性
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