2020年西南大学继续教育学院大作业解答 (1)价电子组态; (2)键级和磁性; (3)键长和离解能大小顺序。 4. H2O分子中OH键的夹角为104.5°。若用杂化轨道??c1?2s?c1?2p描述中心O原子的成学期:2020年春季 课程名称【编号】:结构化学【0225】 考试类别:大作业 满分:100 分 一、1,2,3,4题必做,5,6题任选一题 二、每题20分,总分100分 键轨道,试求 (1)写出H2O分子的全部对称性元素,并判断其所属的分子点群; (2)成键杂化轨道ψ中系数c1和c2值; (3)2对孤对电子所占轨道的成分及其夹角。 5. 金属钽Ta为体心立方结构,晶胞边长a = 330 pm,试求。 (1)Ta晶胞内原子数目,原子半径和堆积系数; (2)金属Ta的理论密度(Ta的相对原子质量为181); 1. 若在花菁染料(一价正离子)中运动的π电子可用一维势箱近似表示其运动特征: (3)若用λ = 154 pm的X射线,金属Ta最小衍射指标对应的衍射角θ是多少? 估计这一势箱的长度l = 1.3 nm,根据能级公式En = n2h2/8ml2 (h = 6.6262×10-34 J s, m = 9.1095 ×10-31 kg),估算π电子跃迁时说吸收的光的波长。 2. 已知氢原子2p轨道波函数为 ?2pz试回答下列问题。 (1)原子轨道能E = ? (2)轨道角动量|M| = ? 轨道磁矩|μ| = ? (3)轨道角动量M和z轴的夹角是多少度? (4)概率密度极大值处离核的距离为多少? 6. 金属镍Ni为面心立方结构,晶胞边长a = 354.2 pm,试求。 (1)Ni晶胞内原子数目,原子半径和堆积系数; (2)金属Ni的理论密度(Ni的相对原子质量为59); (3)若用λ = 154 pm的X射线,金属Ni最小衍射指标对应的衍射角θ是多少? ?r??r??exp?????cos? 342?a0?a0??2a0?13. 对于O2, O2+, O2?, O22?这四种氧物种,写出 - 1 -
评分标准和参考答案 1. 该离子共有10个π电子,当离子处于基态时,这些电子填充在能量最低的前5个π型分子轨道上(4分)。离子受到光的照射,π电子将从低能级跃迁至高能级,跃迁所需的最低能量即第5和第6两个分子轨道的能级差(4分)。 ?r??a0?0???0?或者180????e 3?32?a0?a0?1对r微分并使之为0 2rr???d?011?r??a0?1r?a0???e?re2?????03?3drdr?32?a0?a0?32?a0a0??? ??2r62h252h211h2?E??E6?E5???(6分) 222?8ml8ml8mlhc8ml2??11h?8?9.1095?10?31r?2a0(4分) kg?2.9979?10 ms??1.3?10 m?8?1?9211?6.6262?10?34 J s(6分) 3.(1)价电子组态 O2 : (σ2s)2(σ2s*)2(σ2p)2(π2p)4(π2p*)2(2分) O2+ : (σ2s)2(σ2s*)2(σ2p)2(π2p)4(π2p*)1(2分) O2? : (σ2s)2(σ2s*)2(σ2p)2(π2p)4(π2p*)3(2分) O22? : (σ2s)2(σ2s*)2(σ2p)2(π2p)4(π2p*)4(2分) (2)键级和磁性(每组0.5分) ?505.6 nm 2.(1)主量子数n = 2 En?11E???13.595 eV??3.40 eV (4分) 1n24(2)角量子数 l = 1 轨道角动量M?l?l?1?h2h(4分) ?2?2?O2 : 键级为2,顺磁(2分) O2+ : 键级为2.5,顺磁(2分) O2? : 键级为1.5,顺磁(2分) O22? : 键级为1,抗磁(2分) (3)键长顺序 O22? > O2? > O2 > O2+(2分) 离解能大小顺序 O22? < O2? < O2 < O2+(2分) 4. (1)C2旋转轴,2σv镜面(2分) 属于C2v点群 (2分) (2) 根据杂化轨道的正交归一性 轨道磁矩??l?l?1??e?2?e(4分) (3)磁量子数 m = 0 设轨道角动量M和z轴夹角为θ Mcos??z?M0?h2??0h(4分) 2?2???90?(4)概率密度为 2???2p?z?r??e3?32?a0?a0?12?ra0cos2? 2222????d?=??c1?2s?c2?2p?d??c1?c2?1(3分)?22c1c2??cos??0.25? ?θ为0°或者180°时概率密度最大 - 2 -
c12?0.20 c1??0.45c?0.80 c2??0.89 成键杂化轨道波函数为 22(3分) 2dhklsin??? ?成?0.45?2s?0.89?2p(2分) 2a??19.27? sin???h2?k2?l2?154 pm2?0.33(3分) 2?330 pm (4)H2O分子中,中心O原子采取sp3杂化 (2分) 孤对轨道中s轨道成分为 α = (1 ? 2×0.2)/2 = 0.3 (2分) p轨道成分为β = (3 ? 2×0.8)/2 = 0.7 (2分) 杂化轨道夹角 6.(1)晶胞中有4个原子,顶点1个,面心3个; (2分) 设金属半径为R,晶胞边长为a 4R?2a R = 124.6 pm (3分) ?cos?????0.43???115.4o 堆积系数为(2分) V球V晶胞44??R3?3?==0.74(3分) 3a32(2)金属Ni的密度 5.(1)晶胞中有2个原子,顶点1个,体心1个; (2分) 设金属半径为R,晶胞边长为a ?Ta?=ZMZM?3VNAaNA4?59 g?mol?8.82 g?mol-1?103?23-1(352.4?10cm)?6.022?10 mol-1(4分) 4R?3a R = 142.9 pm (3分) V球堆积系数为V晶胞42??R33?3???0.68(3分) a38(3)Ni为立方面心结构,衍射指标(hkl)出现奇偶混杂时发生系统消光,最小衍射角对应的衍射指标为(111)(2分) 根据晶面间距方程和Bragg方程 (2)金属Ta的密度 ZMZM?Ta??3VNAaNA2?181 g?mol-1 =?16.73 g?mol(330?10?10cm)3?6.022?10?23 mol-1-1dhkl?(4分) ah?k?l(3分)222 2dhklsin??? (3)Ta为立方体心结构,衍射指标h+k+l为奇数时发生系统消光,最小衍射角对应的衍射指标为(110)(2分) 根据晶面间距方程和Bragg方程 2a??22.33? sin???h2?k2?l2?154 pm3?0.38(3分) 2?354.2 pmdhkl?ah2?k2?l2(3分) - 3 -
2020年西南大学继续教育学院大作业解答学-结构化学[0225] - 图文
![](/skin/haowen/images/icon_star.png)
![](/skin/haowen/images/icon_star.png)
![](/skin/haowen/images/icon_star.png)
![](/skin/haowen/images/icon_star.png)