厦门大学结构化学答案16

结构化学习题解答文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]《物质结构》第三章习题1. 试述正八面体场、正四面体场、正方形场中，中心离子d轨道的分裂方式。

2. 试根据晶体场理论说明直线形配合物MX2中(以分子轴为z 轴)，中心原子的d轨道如何分裂，并给出这些轨道的能量高低顺序。

3*. 试根据晶体场理论说明三角双锥配合物中，中心原子的d轨道如何分裂，并给出这些轨道的能量高低顺序。

4. 简述分裂能与中心离子和配体的关系。

5. 配体CN-，NH3，H2O，X-在络光谱化学序列中的顺序是( )(A) X-< CN--< NH3 < H2O (B) CN-< NH3< X- < H2O(C) X-< H2O < NH3 < CN- (D) H2O < X- < NH3 < CN-6. 在下列每对络合物中，哪一个有较大的O，并给出解释。

① [Fe(H2O)6]2+ 和 [Fe(H2O)6]3+② (b)[CoCl6]4-和 [CoCl4]2-③ [CoCl6]3-和 [CoF6]3-④[Fe(CN)6]4- 和 [Os(CN)6]4-7. 下列配合物离子中，分裂能最大的是 ( )(A)[Co(NH3)6]2+ (B)[Co(NH3)6]3+(C)[Co(H2O)6]3+ (D)[Rh(NH3)6]3+8. 下列配位离子中，O值最大的是 ( )(A) [CoCl6]4- (B) [CoCl4]2- (C) [CoCl6]3- (D) [CoF6]3-9. 以下结论是否正确“凡是在弱场配体作用下，中心离子d电子一定取高自旋态；凡是在强场配体作用下，中心离子d电子一定取低自旋态。

”10. 试写出d6金属离子在八面体场中的电子排布和未成对电子数(分强场和弱场两种情况)。

11. 下列络合物哪些是高自旋的 ( )(A) [Co(NH3)6]3+ (B) [Co(NH3)6]2+(C) [Co(CN)6]4- (D) [Co(H2O)6]3+12. 按配位场理论，正八面体场中无高低自旋态之分的组态是 ( )(A) d3 (B) d4 (C) d5 (D) d6 (E) d713. 试判断下列配位离子为高自旋构型还是低自旋构型，并写出d 电子的排布。

1001首先提出能量量子化假定的科学家是： Pla nek1002光波粒二象性的关系式为E=h p=h/h1003德布罗意关系式为,；宏观物体的入值比微观物体的入值mv1004在电子衍射实验中，12对一个电子来说，代表 电子概率密度h21009任一自由的实物粒子, 其波长为入，今欲求其能量，须用下列哪个公式2m21010对一个运动速率 v<<e 的自由粒子，有人作了如下推导：A,B 两步都是对的 ，A 中 v 是自由粒子的运动速率 ，它不等于实物波的传播速率u, C 中用了 = v/ , 这就错了。

1因为 =u/ 。

又 D 中 E=h 是粒子的总能量 ，E 中 E= mv 2 仅为 v<<e 时粒子的动能部分 ，两个能量是不等的。

所以 C, E 都错。

21011x > —，它说明了微观物体的坐标和动量不能同时测准其不确定度的乘积不小于 —。

测不准关系是 P，x?2 21015写出一个合格的波函数所应具有的条件。

1016但波函数本身是没有物理意义的”。

对否.波函数平方有物理意义， 1017一组正交、归一的波函数1 ,2 , 3, ⋯。

正交性的数学表达式为(a)，归一性的表达式为( b) 。

1018 (X 1 , y 1,Z 1, X 2,y 2, z 2) I 2代表1021F 列哪些算符是线性算符d(B)2(C) 用常数乘( D)(E) 积分(A)dx1022F 列算符哪些可以对易(A) X 和？(B) — 禾廿—(C) ?x 和？(D)?x 和 yxy线性算符 R 具有下列性质1025F ?(U + V) = Ru+ R v式中 e 为复函数，下列算符中哪些是线性算符?(A) A u=入 U，入 =常数( B)E?U =U*百 dU(C) C u=u2(E) E? U=1/U(D)=-dx1026物理量 xp y- yp x的量子力学算符在直角坐标系中的表达式是1029设体系处在状态=C 1 211 + C2 210中，角动量 M2和 M z有无定值。

结构化学习题答案结构化学是化学学科中的一个重要分支，它研究原子、分子和晶体的结构以及它们的性质。

以下是一些结构化学习题的答案示例：1. 原子轨道的能级顺序：- 根据量子力学理论，原子轨道的能级顺序通常遵循以下顺序：1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f。

2. 分子的几何构型：- 例如，水分子（H2O）的几何构型是弯曲的，因为氧原子与两个氢原子形成共价键，并且氧原子上有两对孤对电子。

3. 分子的极性：- 一个分子是否具有极性取决于其分子内电荷分布的对称性。

如果电荷分布不均匀，分子就是极性的。

例如，二氧化碳（CO2）分子是非极性的，因为它是线性的，电荷分布对称。

4. 晶体的点群对称性：- 晶体的点群对称性是指晶体结构中原子排列的对称性。

例如，立方晶体具有高对称性，其点群为O_h。

5. 分子轨道理论：- 分子轨道理论用于描述分子中电子的分布。

根据这一理论，原子轨道可以组合形成分子轨道，这些分子轨道可以是成键的、非键的或反键的。

6. X射线衍射分析：- X射线衍射是一种用于确定晶体结构的技术。

当X射线与晶体相互作用时，它们会被晶体中的原子散射，产生衍射图案，这个图案可以用来推断晶体的原子排列。

7. 化学键的类型：- 化学键主要包括共价键、离子键和金属键。

共价键是由两个原子共享电子对形成的，离子键是由电子从一个原子转移到另一个原子形成的，而金属键是由金属原子之间的电子云形成的。

8. 分子间力：- 分子间力包括范德华力、氢键和偶极-偶极相互作用。

这些力影响分子的物理性质，如沸点和溶解性。

9. 晶体缺陷：- 晶体缺陷包括点缺陷、线缺陷（如位错）和面缺陷（如晶界）。

这些缺陷可以影响晶体的物理和化学性质。

10. 配位化合物的结构：- 配位化合物是由中心金属原子或离子与配体通过配位键连接形成的。

结构化学习题集习题1:1.1 某同步加速器,可把质子加速至具有100×109eV的动能,试问此时质子速度多大？1.2 计算波长为600nm(红光),550nm(黄光),400nm(蓝光)和200nm(紫光)光子的能量。

1.3 在黑体辐射中，对一个电热容器加热到不同温度，从一个针孔辐射出不同波长的极大值，试从其推导Planck常数的数值：T/℃1000 1500 2000 2500 3000 3500l max/nm 2181 1600 1240 1035 878 7631.4 计算下列粒子的德布洛意波长(1) 动能为100eV的电子;(2) 动能为10eV的中子;(3) 速度为1000m/s的氢原子.1.5 质量0.004kg子弹以500ms-1速度运动，原子中的电子以1000ms-1速度运动,试估计它们位置的不确定度, 证明子弹有确定的运动轨道, 可用经典力学处理, 而电子运动需量子力学处理。

1.6 用测不准原理说明普通光学光栅(间隙约10-6m)观察不到10000V 电压加速的电子衍射。

1.7 小球的质量为2mg,重心位置可准确到2μm,在确定小球运动速度时,讨论测不准关系有否实际意义?1.8 判断下列算符是否是线性\厄米算符：（2）（3）x1+x2（4）（1）1.9 下列函数是否是的本征函数？若是，求其本征值：（1）exp（ikx）（2）coskx （3）k （4）kx1.10 氢原子1s态本征函数为（a0为玻尔半径），试求1s 态归一化波函数。

1.11 已知一维谐振子的本征函数为其中a n和α都是常数，证明n=0与n=1时两个本征函数正交。

1.12 若是算符的本征函数(B为常数), 试求α值，并求其本征值。

1.13 计算Poisson 方括,1.14 证明Poisson 方括的下列性质:(1)(2)1.15 角动量算符定义为:, ,证明: (1) (2)1.16 在什么条件下?有无定值。

第一章 量子力学基础一、单选题： 1、32/sinx l lπ为一维势箱的状态其能量是：（ a ） 22229164:; :; :; :8888h h h hA B C D ml ml ml ml 2、Ψ321的节面有（ b ）个，其中（ b ）个球面。

A 、3 B 、2 C 、1 D 、03、立方箱中2246m lh E ≤的能量范围内,能级数和状态数为( b ). A.5,20 B.6,6 C.5,11 D.6,174、下列函数是算符d /dx的本征函数的是：（ a ）；本征值为：（ h ）。

A 、e 2x B 、cosX C 、loge x D 、sinx 3 E 、3 F 、-1 G 、1 H 、2 5、下列算符为线性算符的是：（ c ）A 、sine xB 、C 、d 2/dx 2D 、cos2x6、已知一维谐振子的势能表达式为V = kx 2/2，则该体系的定态薛定谔方程应当为（ c ）。

A [-m 22 2∇+21kx 2]Ψ= E ΨB [m 22 2∇- 21kx 2]Ψ= E Ψ C [-m 22 22dx d +21kx 2]Ψ= E Ψ D [-m 22 -21kx 2]Ψ= E Ψ 7、下列函数中，22dx d ,dxd的共同本征函数是（ bc ）。

A cos kxB e –kxC e –ikxD e –kx2 8、粒子处于定态意味着:（ c ）A 、粒子处于概率最大的状态B 、粒子处于势能为0的状态C 、粒子的力学量平均值及概率密度分布都与时间无关系的状态.D 、粒子处于静止状态9、氢原子处于下列各状态 (1)ψ2px (2) ψ3dxz (3) ψ3pz (4) ψ3dz 2 (5)ψ322 ，问哪些状态既是M 2算符的本征函数，又是M z 算符的本征函数?( c )A. (1) (3)B. (2) (4)C. (3) (4) (5)D. (1) (2) (5) 10、+He 离子n=4的状态有（ c ）（A ）4个 （B ）8个 （C ）16个 （D ）20个 11、测不准关系的含义是指（ d ） (A) 粒子太小，不能准确测定其坐标； (B)运动不快时，不能准确测定其动量(C) 粒子的坐标的动量都不能准确地测定； （D ）不能同时准确地测定粒子的坐标与动量12、若用电子束与中子束分别作衍射实验，得到大小相同的环纹，则说明二者（ b ） (A) 动量相同 (B) 动能相同 (C) 质量相同13、 为了写出一个经典力学量对应的量子力学算符，若坐标算符取作坐标本 身，动量算符应是(以一维运动为例) （ a ）(A) mv (B) i x ∂∂ (C)222x ∂-∂14、若∫|ψ|2d τ=K ，利用下列哪个常数乘ψ可以使之归一化：（ c ）(A) K (B) K 2 (C) 1/K15、丁二烯等共轭分子中π电子的离域化可降低体系的能量，这与简单的一维势阱模型是一致的， 因为一维势阱中粒子的能量 （ b ）(A) 反比于势阱长度平方 (B) 正比于势阱长度 (C) 正比于量子数16、对于厄米算符, 下面哪种说法是对的 （ b ）(A) 厄米算符中必然不包含虚数 (B) 厄米算符的本征值必定是实数(C) 厄米算符的本征函数中必然不包含虚数17、对于算符Ĝ的非本征态Ψ （ c ）(A) 不可能测量其本征值g . (B) 不可能测量其平均值<g >.(C) 本征值与平均值均可测量，且二者相等18、将几个非简并的本征函数进行线形组合，结果 （ b ）(A) 再不是原算符的本征函数(B) 仍是原算符的本征函数，且本征值不变 (C) 仍是原算符的本征函数，但本征值改变19. 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：( B )A .波长B. 频率C. 振幅20. 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)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 21. 电子德布罗意波长为(C )A ．λ=E /h B. λ=c /ν C. λ=h /p 22. 将几个非简并的本征函数进行线形组合，结果( Ａ ） A ．再不是原算符的本征函数B ．仍是原算符的本征函数，且本征值不变C ．仍是原算符的本征函数，但本征值改变23. 根据能量-时间测不准关系式，粒子在某能级上存在的时间τ越短，该能级的不确定度程度ΔE （Ｂ ）A ．越小 B. 越大 C.与τ无关24. 实物微粒具有波粒二象性, 一个质量为m 速度为v 的粒子的德布罗意波长为:A .h/(mv)B. mv/hC. E/h25. 对于厄米算符, 下面哪种说法是对的 ( B )A ．厄米算符中必然不包含虚数B ．厄米算符的本征值必定是实数C ．厄米算符的本征函数中必然不包含虚数 26. 对于算符Ĝ的非本征态Ψ (A ) A ．不可能测得其本征值g. B ．不可能测得其平均值<g>.C ．本征值与平均值均可测得，且二者相等 27. 下列哪一组算符都是线性算符：( C )A ． cos, sinB ． x, logC ． x d dx d dx,,22二 填空题1、能量为100eV 的自由电子的德布罗依波波长为( 122.5pm )2、函数：①xe ，②2x ，③x sin 中，是算符22dxd 的本征函数的是（ 1，3 ），其本征值分别是（ 1，—1；）3、Li 原子的哈密顿算符，在（ 定核 ）近似的基础上是:（()23213212232221223222123332ˆr e r e r e r e r e r e mH +++---∇+∇+∇-= ）三 简答题1. 计算波长为600nm(红光),550nm(黄光),400nm(蓝光)和200nm(紫光)光子的 能量。

第一章 8. )(10088.510593.5891031149811--⨯=⨯⨯==sc λν)(10093.510996.5881031149822--⨯=⨯⨯==scλν)(10696.110593.58911~16911--⨯=⨯==mλν)(10698.110996.58811~16922--⨯=⨯==mλν)(075.203101002.610088.510626.61323143411---⋅=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==mol kJ h E ν )(275.203101002.610093.510626.61323143422---⋅=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==molkJ h E ν9.)(2102νλυ-=chc m)(10130.8101.9)10464.510300103(10626.62)(215311498340----⋅⨯=⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=-=sm mch m νλυ )(10398.710130.8101.9125531---⋅⋅⨯=⨯⨯⨯==s m kg m p m υ )(1096.810398.710626.6102534m ph ---⨯=⨯⨯==λ10. (1))(10626.601.01010626.6221034m m h ph ---⨯=⨯⨯===υλ(2))(1087.2106.11001067.1210626.6212193734m mTh ph ----⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯===λ(3))(1075.2106.1102101.9210626.622121953134m meVh mTh ph ----⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯====λ11. 子弹：)(1063.6%10100001.010626.63434m m h x --⨯≥⨯⨯⨯=∆⋅≥∆υ 可忽略花粉：)(1063.6%1011010626.6201334m m h x ---⨯≥⨯⨯⨯=∆⋅≥∆υ可忽略电子：)(1027.7%1010101.910626.6963134m m h x ---⨯≥⨯⨯⨯⨯=∆⋅≥∆υ不能忽略只有不确定关系具有实际意义12. 证明：λ=∆x 因为h m x h p x x ≥∆⋅∆⇒≥∆∆υ υλυ==⋅=∆⋅≥∆m p m h xm h13. meV m eV 2212=⇒=υυυυ1.0=∆10001060219.11091095.021.010626.621.0193034⨯⨯⨯⨯⨯⨯==∆⋅≥∆---Vm h m h x e υ)(1088.310m -⨯= 对成像没有影响 若用π4h p x x ≥∆∆)(1009.311m x -⨯≥∆14.（1）imximxem edx d ⋅-=222)( 是 本征值：2m -（2）x x dx d sin )(sin 22-= 是 本征值：1-（3）2)(2222=+y x dx d 不是（4）)2(])[(22x a eex a dxd xx-+=--- 不是16. φφφφim im im meim iee d d i-=⋅= 是。