结构化学课后答案李炳瑞

第一章 量子力学基础

1.1 选择题

(1) 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

(A) 动量相同 (B) 动能相同 (C) 质量相同 (2) 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) mv (B) i?x (C)

?2???x2

2(3) 若∫|ψ|2dτ=K，利用下列哪个常数乘ψ可以使之归一化： (A) K (B) K2 (C) 1/K

(4) 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 (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

(5) 对于厄米算符, 下面哪种说法是对的

(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 (6) 对于算符?的非本征态Ψ

(A) 不可能测量其本征值g.

结构化学课后答案

【篇一：结构化学课后答案第四章】

4.1】hcn和cs2都是直线型分子，写出该分子的对称元素。 解：hcn：c?,?????;cs2：c?,c2???,?h,?????,i

【4.2】写出h3ccl分子中的对称元素。 解：c3,???3?

【4.3】写出三重映轴s3和三重反轴i3的全部对称操作。 解：依据三重映轴s3所进行的全部对称操作为： 11223s??cs?cs??h 3h3333 ，， 64152

s3?c3，s3??hc3，s3?e

依据三重反轴i3进行的全部对称操作为： i3?ic3，i3?c3，i3?i 41526i?ci?ici33333 ，，?e 11223

【4.4】写出四重映轴s4和四重反轴i4的全部对称操作。 解：依据s4进行的全部对称操作为： 1121334

s4??hc4,s4?c2,s4??hc4,s4?e 依据i4进行的全部对称操作为： 1121334i?ic,i?c,i?ic,i?e 4442444

1?cc?xz22【4.5】写出和通过原点并与轴重合的轴的对称操作的表示矩阵。 ?100??100? ??0?10?1

?xz??0?10c?2x?????

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kJ·mol为单位的能量。

-1

2.998?108m?s?1????4.469?1014s?1?670.8m解： 11????1.491?104cm?1?7?670.8?10cm

?3414?1E?h?NA?6.626?10J?s?4.469?10sc

【1.2】 实验测定金属钠的光电效应数据如下：

312.5 波长λ/nm

?6.6023?1023mol-1 ?178.4kJ?mol-1

365.0

404.7

546.1

3.41 2.56 1.95 0.75 光电子最大动能Ek/10-19J

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(ν0)。

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Ek列于下表：

312.5 365.0 404.7 546.1 λ/nm

v/1014s－1

－

9.59 8.21 2.56

7.41 1.95

5.49 0.75

结构化学课后答案第9章晶体的结构习题解答

第9章 晶体结构和性质

习题解答

【9.1】若平面周期性结构系按下列单位并置重复堆砌而成，试画出它们的点阵结构，并指出结构基元。

●○●○●○●○●○○○○○○○○○○○○●●●○○○●●○●●○○●○●○○●○○○○○●●○○○●●○○●○○○○

解：用虚线画出点阵结构如下图，各结构基元中圈和黑点数如下表：

●○●○●○●○●○○○●●●○○○○○●○●○○●○○○○●○1○○○○○○2○●○○○●○●●○3○●○●○○●○○●○4567

图序号 结构基元数 黑点数 圈数

1 1 1 1

2 1 1 1

3 1 1 1

4 1 1 2

5 1 0 3

6 1 2 1

7 1 4 3

【评注】 从实际周期性结构中抽取出点阵的关键是理解点阵的含义，即抽取的点按连接其中任意两点的向量平移后必须能够复原。如果不考虑格子单位的对称性，任何点阵均可划出素单位来，且素单位的形状并不是唯一的，但面积是确定不变的。如果考虑到格子单位的对称形，必须选取正当单位，即在对称性尽量高的前提下，选取含点阵点数目尽量少的单位，也即保持格子形状不变的条件下，格子中点阵点数目要尽量少。例如，对2号图像，如果原图是正方形，对应的正当格

第9章 晶体结构和性质

习题解答

【9.1】若平面周期性结构系按下列单位并置重复堆砌而成，试画出它们的点阵结构，并指出结构基元。

●○●○●○●○●○○○○○○○○○○○○●●●○○○●●○●●○○●○●○○●○○○○○●●○○○●●○○●○○○○

解：用虚线画出点阵结构如下图，各结构基元中圈和黑点数如下表：

●○●○●○●○●○○○●●●○○○○○●○●○○●○○○○●○1○○○○○○2○●○○○●○●●○3○●○●○○●○○●○4567

图序号 结构基元数 黑点数 圈数

1 1 1 1

2 1 1 1

3 1 1 1

4 1 1 2

5 1 0 3

6 1 2 1

7 1 4 3

【评注】 从实际周期性结构中抽取出点阵的关键是理解点阵的含义，即抽取的点按连接其中任意两点的向量平移后必须能够复原。如果不考虑格子单位的对称性，任何点阵均可划出素单位来，且素单位的形状并不是唯一的，但面积是确定不变的。如果考虑到格子单位的对称形，必须选取正当单位，即在对称性尽量高的前提下，选取含点阵点数目尽量少的单位，也即保持格子形状不变的条件下，格子中点阵点数目要尽量少。例如，对2号图像，如果原图是正方形，对应的正当格子单位应该与原图等价（并非现在的矩形素格子

第一章 量子理论

xx????1. 说明a(x,t)?a0cos?2?(?? t)?及a(x,t)?a0sin?2?(?? t)?都是波动方程

???????2a(x,t)1?2a(x,t)?2的解。 ?x2c?t2提示：将a(x,t)代入方程式两端，经过运算后，视其是否相同。 解：利用三角函数的微分公式

x??a(x,t)?a0co?s2?(?? t)?代入方程：

????2x???x?????左边?2a0cos?2?(?? t)??a0cos2?(?? t)?????x??x??x?????? ?a0??2?x?????sin2?(?? t)? ????x???????2??sin(ax)?acos(ax)和cos(ax)??asin(ax)，将

?x?xx?2???? ??a0??cos?2?(?? t)???????1?2xx??a0??????右边?22a0cos?2?(?? t)??2?cos?2?(?? t)??c?t????c?t??

第一章 物质结构基础

1.de Bloglie 关系式：??h 又 J?kg?m2?s?2 mv6?1?34已知m?9.1095?10?31kg；v?5.0?10m?s；h?6.626?10代入，

J?s；

6.626?10?34J?s6.626?10?34kg?m2?s?2?s????1.455?10?10m?145.5pm?316?1?316?19.1095?10kg?5.0?10m?s9.1095?10kg?5.0?10m?s

2. (1) 3d；n=3, l=2, m=0,±1, ±2，共5个轨道，每一轨道至多两个电子，即：3,2,0, ±1/2；3,2,1, ±1/2；3,2,-1, ±1/2；3,2,+2, ±1/2；3,2,-2, ±1/2； (2) 4s；n=4, l=0, 即4,0,0 (±1/2)；

(3) 氧原子中的4个p电子：n=2, l=0, m=0, ±1, 即2,1,0, ±1/2；2,1,1, +1/2(或-1/2)；2,1,-1, +1/2(或-1/2)；

(4) 4s1电子，4,0,0,+1/2或4,0,0,-1/2。

3.根据周期数、族序数和主、副族规律： （1）第3周期，零族，主族；（2）

结 构 化 学 习 题 （选编）

（兰州大学化学化工学院 李炳瑞）

习题类型包括：选择答案、填空、概念辨析、查错改正、填表、计算、利用结构化学原理分析问题；内容涵盖整个课程，即量子力学基础、原子结构、分子结构与化学键、晶体结构与点阵、X射线衍射、金属晶体与离子晶体结构、结构分析原理、结构数据采掘与QSAR等；难度包括容易、中等、较难、难4级；能力层次分为了解、理解、综合应用。

传统形式的习题，通常要求学生在课本所学知识范围内即可完成，而且答案是唯一的，即可以给出所谓“标准答案”。根据21世纪化学演变的要求，我们希望再给学生一些新型的题目，体现开放性、自主性、答案的多样性，即：习题不仅与课本内容有关，而且还需要查阅少量文献才能完成；完成习题更多地需要学生主动思考，而不是完全跟随教师的思路；习题并不一定有唯一的 “标准答案”，而可能具有多样性，每一种答案都可能是“参考答案”。学生接触这类习题，有助于培养学习的主动性，同时认识到实际问题是复杂的，解决问题可能有多钟途径。但是，这种题目在基础课中不宜多，只要有代表性即可。

以下各章的名称与《结构化学》多媒体版相同，但习题内容并不完全相同。

第一章 量子力学基础

1.1 选择题

(1) 若用电子束与中

《煤化学》习题与思考题参考答案 绪 论

1 煤炭综合利用有什么意义？

答：煤炭综合利用是指煤的非燃料利用，开展煤炭综合利用 （1）有利于合理利用煤炭资源，提高经济效益

我国煤炭资源丰富，煤种齐全，不仅可以作燃料，也适用于许多其它工业用途。如果以 煤炭作为燃料的价值为 1，则加工成煤焦油能增值 10倍，加工成塑料能增值 90倍，合成染

料能增值 375 倍，制成药品可增值 750倍，而制成合成纤维增值高达 1500倍。 （2）有利于减轻污染，保护环境

开展煤炭的综合利用是消除公害、保护环境的有效途径，煤炭加工所产生的煤灰、煤渣 废气、废液都可以得到合理的处理和利用。

（3）有利于煤化工与石油化工互相依存，共同发展

煤炭资源与石油资源相比要大得多，从长远观点看，发展煤炭资源的综合利用就显得尤 为重要。以这种煤作为原料可以得 到很多石油化工较难得到的产品，如萘、酚类等，从煤 中可以独特地制得一些带有五环的化合物如茚、苊，以及三个芳香环以上的化合物，如蒽、 菲、芘、苊蒽、晕苯等稠环化合物。另外，煤炭可以生产大量的烯烃和烷烃制品以补充石油 原料的不足。

2 煤炭综合利用有那些工艺方法

答：煤炭综合利用的主要工艺方法有

03 共价键和双原子分子的结构化学

【3.1】试计算当Na和Cl相距280pm时，两离子间的静电引力和万有引力；并说明讨论

??化学键作用力时，万有引力可以忽略不计。（已知：完有引力

F?GN?m?kg；静电引力

解：万有引力

2?2F?Kq1q2,K?9.0?109N?m2?C?22r）

m1m2,G?6.7?10?112r

静电引力

?112?2m1m2??6.7?10N?m?kg?F?G2r?23?35???1.6?10?27kg?2?2.8?10?2102m2?1.76?10?43N

F?k?2.94?10?9N 34由上计算可见，在这情况下静电引力比万有引力大10倍，所以万有引力可以忽略不计。

?2?OOO【3.2】写出2，2，2的键级，键长长短次序和磁性。

q1q292?2?9.0?10N?m?C??2r2?2.8?10?10m??1.6?10?19C?解：

分子（或离子） 键 级 键长次序 磁 性

?O2

O2

2

?2?O2 O2

2.5 1.5 1

??2?O2?O2?O2

顺磁 顺磁 顺磁 抗磁

?【3.3】H2分子基态的电子组态为?1s?，其激发态有

??????bc?????a??s?1?s ,?1s?1*s,