厦门大学结构化学习题集答案.docx

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1、厦门大学结构化学习题集答案附录8 习题选答 习题1 1.2 600nm(红), 3.3110-19J, 199KJmol-1 550nm(黄), 3.6110-19J, 218KJmol-1 400nm(蓝), 4.9710-19J, 299KJmol-1 200nm(紫), 9.9310-19J, 598KJmol-1 1.3 6.5110-34Js 1.4 (1)100eV电子 122.6pm (2)10eV中子 9.03pm (3)1000m/sH原子 0.399nm 1.5 子弹 10-35m, 电子10-6m 1.6 Dx=1.22610-11m 10-6m 1.8 (2),(4)

2、是线性厄米算符. 1.9 (1) exp(ikx)是本征函数, 本征值 ik. (2), (4)不是. 1.10 1.12 , 本征值为B 1.13 1.16 当 两算符可对易, 即两物理量可同时测定时,式子成立. 1.18 (1) (2) = l/2, (3) =0 1.19 0.4l0.6l间, 基态出现几率 0.387,第一激发态出现几率0.049. 1.20 (1) 基态 nx=ny=nz=1 非简并 (2) 第一激发态211, 121, 112 三重简并 (3) 第二激发态221, 122, 212 三重简并 1.23 =239nm. 习题2 2.1 (1) E0=-13.6eV,

3、E1=-3.4eV. (2) =3a0/2 , =0 2.4 1s波函数在r=a0, 2a0处比值为2.718 2 在r=a0, 2a0处比值为7.389. 2.6 3dz2 , 3dxy 各有2个节面: 3dz2是2个圆锥节面, 3dxy是XZ,YZ面. 2.9 (1) 2p轨道能量为-3.4eV 角动量为 (2) 离核平均距离为 5a0. (3) 极大值位置为 4a0. 2.10 2.11 ; He+ a0/2, F8+ a0/9. 2.13 (1)径向分布函数最大值离核距离 a0/3, (2)电子离核平均距离为 a0/2. (3) 因无电子相关, 2s, 2p态能量相同. 2.15 轨道

4、角动量为1 , 磁矩为 2.17 (1) N 原子价电子层半充满, 电子云呈球状分布. (2)基态谱项为4S, 支项为4S3/2 (3)2p23s1光谱项: p23P,1D,1S, s12S, 偶合后 4P, 2P, 2D, 2S. 2.19 Al S K Ti Mn 基态谱项 2P 3P 2S 3F 6S 光谱支项 2P1/2 3P2 2S1/2 3F2 6S5/2 2.20 C(2p13p1): 3D, 1D, 3P, 1P, 3S, 1S. Mg(3s13p1): 3P,1P Ti(3d34s1): 5F,3F,5P,3P,3H,1H,3G,1G,3F,1F,3D,1D,3P,1P 2.

5、21 3d84s2 态含 3F4 谱项 2.22 I1=5.97eV , I2=10.17eV . 习题3 3.2 CO: C, 个v ; CO2: C, 个C2, 个v, h. 3.3 顺丁二烯: C2, v, v/; 反丁二烯: C2, h, I 3.4 (1)菱形: C2, C2, C2”, h D2h; (2) 蝶形: C2, v, v C2v (3) 三棱柱: C3,3C2,3v, h D3h; (4) 四方锥: C4, 4v C4v (5) 圆柱体: C, 个C2, 个v, h. Dh (6) 五棱台: C5,5v C5v 3.5 C2v E E E C2 v v C2 v v v

6、 v C2 C2 C2 E v v v E v v v C2 E 3.6 E,C31, C32,C2,C2,C2”,h, S31,S32, v, v, v” 3.7 C2h E E E C2 h i C2 h i i E h C2 C2 E h h i i i C2 h C2 E 3.8 苯D6h; 对二氯苯 D2h ; 间二氯苯 C2v; 氯苯C2v; 萘D2h 3.9 SO2 C2v, P4 Td, PCl5 D3h, S6(椅式) D3d，S8 D4d, Cl2 Dh 3.10 D2h C2v D3h C2v D2h 3.14 CoCl4F23+ 分子有2种异构体, 对二氟异构体为D4h

7、, 邻二氟异构体为C2v 3.15 Cs C2v Cs C4v D2h C2v Ci C2h 3.16 (1) C60 Ih 子群: D5d, D5, C5v, C5, D3h, D3, C3v, C3等. (2) 二茂铁D5d,子群 D5, C5v等. (3)甲烷 Td, 子群C3v, C3, D2d, D2等. 3.17 C3O2 直线形Dh 双氧水 C2 NH2NH2 鞍马型C2V F2O V形 C2v NCCN 线形 Dh 3.18 8.7(邻), 5.010-30Cm (间), 0 (对) 3.20 均无旋光性; 、船式、有偶极矩, 其余无。 3.21 (1) 2.68D, (2)

8、3.95D, (3) 2.40D, (4) 3.45D, (5) 0 . 3.22 C8H6Cl2 二氯原子可有邻、间、对3种关系，分别对应 C2v，C2v，D3d对称性 C8H5Cl3 三氯原子也有3种排列方式, 分别属于C3v,Cs,Cs点群. 3.23 H2O2 3.25(1)CS2:直线形,Dh; (2)SO2:V形,C2v; (3)PCl5: 三角双锥,D3h ;(4)N2O Cv (5)O2N-NO2 :平面形,D2h; (6)NH2-NH2, 锥形,C2v. 3.26 (1)有极性及旋光性: 乳酸 (2)无极性无旋光性: C60, CH4,B(OH)3，丁二烯，NO2+ . (3

9、)无极性有旋光性: 交叉CH3-CH3; (4)有极性无旋光性: (NH2)2CO 3.27 A1UA2=A2 ; A1UB1=B1 ;B1UB2=A2 ; E1UE2=E1B1 习题4 4.2 键级 键长 磁性 短 中 长 顺 顺 反 O2 2 O2- 1.5 O22- 1 4.3 Cl2比Cl2+弱 4.4 CN-基态的电子组态: 电子0 . 4.5 SO价层电子结构: 4.6 得电子成为AB- : C2, CN 失电子成为AB+ : NO, O2, F2, N2, CO 4.7 (1) OH: (2) 键级3, 未成对,2个不成对 (3) 定域于氧原子 4.8 或4.10 j k l m

10、 不能 4.11 B2+ O- 4.12 B2 4.13 , (5s)24.14 CO的电子组态为为孤对电子占据的非键轨道(弱反键), 电离1个电子后, 成键加强, C-O之间距离缩短. 4.16 OF: OF-: OF+: 键级: 1.5/ 1 / 2 键长: OF- OF OF+ 4.18(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) 4.19 Cl2: O2+: CN-: 4.21 CF+键较短 (因无反键) 习题5 5.3 CS2, NO2+, sp ; NO3-, CO32-, BF3, sp2 ; CBr4, PF4+, sp3; IF6

11、+ d2sp3 5.6 SCl3+ sp3 ICl4- d2sp3 5.7 CO2 NO2+ NO2 NO2- SO2 ClO2 O3 直线 直线 弯曲 弯曲 弯曲 弯曲 弯曲 非 非 0 5.8 AsH3 ClF3 SO3 SO32- CH3+ CH3- ICl3 三角T型 平三角平面 三角T型 锥 面 锥 锥 0 极性 极性 极性 极性 极性 1 0 0 1 0 有 有 无 有 无 有 有 5.10 C2H2: C作sp杂化, 三重键,直线型分子 BF3: B作sp2杂化, 除s键外, 形成P46 平面三角形 NF3: N作sp3杂化, 三角锥分子 C6H6: C作sp2杂化形成s骨架,

12、还有P66 平面六边形 SO3: S作sp3杂化, 与O形成双键,三角锥 5.11 (1)CO2: C与O除s键外,还形成2个P34 直线形分子 (2)H2S: s键, V形分子 (3)PCl3: s键. 三角锥分子 (4)CO32-: C与O除s键外,还形成P46 平面三角形 (5)NO3-:N与O除s键外,还形成P46 平面三角形 (6)SO42-: S-O间形成s, p 双键,四面体 5.14 5.16 酸性 RCOOH C6H5OH ROH 5.17 C-O 键长CO CO2 RCOH 5.18 椅式C2h, 船式C2v, 5.19 (1)氟化物: XeF2 Dh, XeF4 D4h,

13、 XeF6 C3, XeF8 D4d (2)氧化物: XeO Cv, XeO2 C2v,XeO3 C3v,XeO4 Td (3)氟氧化物: XeOF2 C2v, XeO2F2 C2v, XeO3F2 D3h XeOF4 C4v, XeO2F4 D4h, XeOF6 C3 习题6 6.2 B4H10 可能的styx数(4012), (3103) 6.3 B5H11: (5021), (4112), (3203) B6H10: (4220), (3311), (2402) 6.4 线型, 折线型(5种), W型, V型, T型, Y型,型, 方形带心, 梯形, 五边形, 四棱锥, 三角形带叉(2种

14、), 菱形带把(2种), 三角双锥, 四面体含心 6.5 Sn44- 20e , Sn3Bi2 22e 三角双锥, Sn3Bi3+ 26e 八面体, Sn5Bi4 40e 带帽四方反棱柱 6.9 ( ) 6.10 六边形 3种异构体 反三棱柱 2种异构体 6.13 X- NH3 CN- 6.15 反尖晶石 6.17 Mn(H2O)62+ Fe(CN)64- Co(NH3)63+ FeF63- LS LS HS 自 HS 旋 能 0 量 磁 顺 性 2.4D 2.4D 0 反 反 顺 6.22 6.24 (1)四面体 (2) (3) 不能 6.26 NiCl42- 四面体 Ni(CN)42- 正

15、方形 习题7 7.4 (1) (112)面 (2) (323)面 (3) (111)面 7.6 d111=249pm, d211=176pm, d100=432pm 7.8 R(C-C)=154.4pm, =3.51gcm-3 7.9 若有一个四方底心格子, 定能用底心与顶点画出一个体积更小的简单四方格子 7.10 用四方面心格子, 可画出一个体积更小的体心四方格子 7.12 =3.37gcm-3 7.13 (1) 体心立方点阵 7.14 (1) 立方面心点阵的衍射指标奇偶混杂则系统消光, 111,200, 220, 222衍射允许 (2) a=570.5pm (3) =13.54 7.15

16、(2) SnF4 为四方体心点阵金红石型结构, h+k+l=奇数系统消光 (3) R(Sn-F)=188pm, Sn填在F6形成的畸变八面体中 7.18 Si的原子量 28.0854 7.19 a=360.8pm, 面心立方点阵 7.20 Na2B4O710H2O 7.21 (1) 16 (2) =13.12 7.22 M=14612 7.23 834pm, 606pm, 870pm 习题8 8.1 (1) 352.4pm (2) 8.91gcm-3 8.2 a=b=292pm, c=477pm 8.4 68.02% 8.5 (1) 面心立方 (2) d111=233.34pm, d200=2

17、02.08pm (3) V*=0.05552 8.6立方体心点阵, 110,200,211,220,310,222, 321,400,330 a=330.5pm 8.8 a=286.65pm Fe(0,0,0, ; 1/2,1/2,1/2) 8.10 16.7gcm-3 (110)晶面间距233pm 8.11 R(Zn-Zn)=291.18pm 8.12 (1) a=185.8pm (2) =0.967gcm-3 (3)d110=303.3pm 8.13 可能出现衍射指标: 111, 200, 220, 311, 222, 400, 331 8.14 (1) 0,0,0; 1/2,1/2,0;

18、 1/2,0,1/2; 0,1/2,1/2; 1/4,1/4,1/4;3/4,3/4,1/4;3/4,1/4,3/4;1/4,3/4,3/4 (2) rSn=140.5pm (3) 原子量118.3 (4) 体积膨胀 (5) 白锡配位数高 8.15 (1) 2141, 2515, 3706 (2) 8.97gcm-3 8.16 (1) R(Cu-Cu)=254.8pm (2) 六方最密堆积 (3) 八面体空隙 8.17 (1) Cu 75.5% Zn 24.5% (2) 4.2510-22g (3) V=5.010-23 (4) r=130pm 8.18 (1) 无序结构 面心立方结构基元为C

19、u1-xAux, 是个统计原子 (2)有序结构为简单四方,可用图中顶点与底心Au原子构成更小的四方晶胞, Cu位于体心位置,一个Cu与一个Au构成结构基元 Au(0,0,0) Cu(1/2,1/2,1/2) (3)无序结构是fcc, 最小衍射指标(111),22.3有序结构简单四方, 最小衍射指标(001),11.5 习题9 9.3 四面体 r+/r- =0.225 八面体r+/r-=0.414 9.4 CaS: NaCl型; CsBr: CsCl型 9.5 (1) 立方面心点阵 (2) a=421pm (3) 24.23 9.8 R(Ti-O)=201pm 9.9 (1)立方面心点阵 (2)

20、=3.218gcm-3 (3) R(C-Si)=189pm r(Si)=112pm 9.10 (1) r(Na+)=100pm (2) =2.41gcm-3 9.12 Br-194.5pm, K+134.5pm, F-132.5142pm, Li + 68pm. 9.14(1)AB3C (2) A:(0,0,0) B(1/2,0,0; 0,1/2,0; 0,0,1/2) C(1/2,1/2,1/2) (3)A周围6个B, C周围12个B 9.15(1)简单立方点阵 (2)R(I-O)=223pm, R(K-O)=315.4pm 9.16(2)=0.917gcm-3 (3) R(O-H)=276

21、.4pm 9.17(1)立方体心点阵 a=308pm (2)F-作堆积, K+填F-的立方体空隙, 则a=310pm. 9.19 晶胞中 8个Mg, 16个Al, 32个O 9.20 MgO是典型的共价晶体, NaF是离子晶体. 9.21 K3C60晶胞中4个C60形成4个八面体空隙和8个四面体空隙. 根据化学式晶胞中有12个K, 两种空隙100%被占满. K+: 1/2,1/2,1/2;1/2,0,0;0,1/2,0; 0,0,1/2;1/4,1/4,1/4;1/4,1/4,3/4; 1/4,3/4,1/4; 3/4,1/4,1/4; 1/4,3/4,3/4; 3/4,3/4,1/4; 3/4,1/4,3/4; 3/4,3/4,3/4. 9.23 (1) 6个O与6个Si形成六角星型, O在凹角顶点, Si在凸角顶点 (2)Be四面体配位, Al八面体配位 9.24 (1) 立方体心点阵, h+k+l=奇数时系统消光 (3) R(FF)=299pm, R(XeF)=340pm