[0225]《结构化学》西南大学2019年12月大作业机考

西南大学网络与继续教育学院课程考试试题卷

类别： 网教 (网教/成教)                      2019 年12月
课程名称【编号】： 结构化学 【0225】              B卷
大作业                                        满分：100 分
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一、1,2,3,4题必做，5,6题任选一题
二、每题20分，总分100分
1. (10分)已知He原子的第一电离能I1 = 24.59 eV，试计算
(1) 屏蔽常数；(4分)
(2) 第二电离能；(4分)
(3) 1s轨道单电子原子轨道能和电子结合能；(4分)
(4) 基态能量；(4分)
(5) 1s轨道两个电子的互斥能。(4分)

2. 根据休克尔分子轨道理论
(1) 写出下列分子的久期行列式；(8分)
(a)    (b)   
丁二烯的分子轨道能级及波函数如下：
，
，
，
，
(2) 计算丁二烯分子的离域能；(4分)
(3) 计算丁二烯分子第一激发态下的电荷密度及键级；(8分)

3. 臭氧O3的键角为116.8°。若用杂化轨道 描述中心氧原子的成键轨道，试求：
(1) 写出O3分子的全部对称性元素并判断其所属的分子点群；(4分)
(2) 写出O3分子中的离域键情况和中心O原子的杂化轨道类型；(8分)
(3) 成键杂化轨道ψ中系数c1和c2值；(4分)
(4) 中心O原子上孤对轨道中s轨道和p轨道贡献的百分数；(4分)

4. 某一离子晶体属于立方晶系，晶胞参数为a =403.1pm，晶胞顶点为Ti4+，体心为Ba2+，棱心为O2。已知O2半径为140pm。
(1) 写出各个离子的分数坐标；(8分)
(2) 指出晶体的结构单元与空间点阵形式；(4分)
(3) 指出Ti4+的氧配位数和Ba2+的氧配位数；(4分)
(4) 计算两种正离子的半径值。(4分)

5. 线性共轭体系如丁二烯可以用两种量子力学方法处理其电子体系：一是用一维无限深势阱模型，二是用休克尔分子轨道方法。已知h = 6.631034Js，电子质量m = 9.11031kg。设每个CC键长近似为1.2Å。前4问可不必给出具体数值，最后一问需要给出数值。
(1). 用一维无限深势阱模型，能级为En = n2h2/8ml2。计算大44键的电子总能量E(44) 。（4分）
(2) 把丁二烯看成两个分离的2电子键，用一维无限深势阱模型，计算其电子总能量E(222)。（4分）
(3) 丁二烯的离域能定义为 E(44)  E(222)，用上述模型计算丁二烯的离域能。（4分）
(4) 用休克尔分子轨道方法，计算出丁二烯的分子轨道能级从低到高分别为+1.618, +0.618, 0.618, 1.618。而乙烯的分子轨道能级为+与。用此模型计算丁二烯的离域能。（4分）
(5) 用上述两种方法的结果估算交换积分的值。（4分）

6. 分子筛是一种天然或人工合成的泡沸石型水合铝硅酸盐晶体。人工合成的分子筛有几十种，皆为骨架型结构，其中最常用的是A型、X型、Y型和丝光沸石型分子筛，化学组成可表示为Mm[AlpSiqOn(p+q)]·xH2O。
（1） Si4+、Al3+ 和O2- 的离子半径分别为41 pm、50 pm和140 pm，通过计算说明在水合铝硅酸盐晶体中Si4+和Al3+ 各占据由氧构成的何种类型的多面体空隙。 （8分）
（2）X光衍射测得Si-O键键长为160 pm。此数据说明什么？如何理解？（6分）
（3）上述化学式中的n等于多少？说明理由。若M为2价离子，写出m与p的关系式。（6分）