高教版結構化學答案

第一章

c3xl08

8.匕=5.088X10I4(5-1)

用一589.593x10-9

c_3x1

。=5.093:1d4^-1)

兀-58s96109

~11

V.=一=1.696xlO6(/?7-1)

4589.593x10-9

1_1=1.698x106(一)

%工一588.996x10-9

34l423

￡1=hv、=6.626x10x5.088xlOx6.02x10x10=203.075(kJ-mol-')

E2=hv2=6.626x10-34x5093x1014x6x1023x10-3=203.275(后1/?mor')

|RQ

2

9.—mu=hc(---v0)

2A

3in8

JX1U14

2^(f-v0)2x6.626x10-34(_5.464xlO)

--I__________—---------------------3Q°xl￡----------------=8.130xl05(m?L)

59.1x10-31

3125-1

p=mu,*=9.1xl0-x8.130x1()5=7.39sx10-(^-m-.v)

h6.626xIQ-34

=8.96xlO-lo(/?)

一丁7.398,10-25

,hh6.626xIO-34

10.(1)2=—=—=——-=--6-.--6-2-6x10-2(⑼

pmu100xO.Ol

1hh6.626x10-34

(2)A=—=/=/==2.87X10-12(/M)

Pyl2mTV2x1.67xW37xlOOx1.6x10-19

⑶

h_h_h_6.626xlCT"=2.75xl(T”)

P』2mT《2meVV2x9.1xlO_31x2xlO5xl.6xl0-19

h6.626x10

11.子彈：Ax>------26.63x103（相）可忽略

m-At70.01x1000x10%

h6.626x103

花粉：Ax>——>6.63X10-20(W)可忽略

m-10-13xlx10%

電子：Ax>—^―=—6?緝'IO；——>7.27xl0-9(m)不能忽略

m-\v9.1X10-3IX106X10%

只有不確定關系具有實際意義

12.證明：A￥=九因為小公〃1.2/2=>八￥?機4卜之力

6.626x10-34

醺2上=f—I_________________________________________

-30-19

mZ0A^2meVO.lxV2x0.91095x10l.60219xl0x1000

=3.88xlO-lo(m)對成像沒有影響

h

若用ArA/?>——

v4萬

AX>3.09X10-II0M)

,2

14.(1)?e加是本征值：—/

dx

?2

(2)--(sinx)--sinx是本征值：一1

dx~

d22

⑶^⑴十刃=2不是

(4)--[(a-x)e~x]=e~r(2+a-x)不是

16.=是。本征值是-m

d，

=icosm(f>'m=zmcosm^不是

(2n+l)/?2

17.(1)=E?】+i一E“=

8m/2

3心3x(6.626xIQ-34)2

「?=4.52xl()T8/

-8mF8X0.91095X10-2°X(200X10-12)2

人包=6.626，1產><”。:4處]0

\E4.52x10^18

1

V=2.27x10?")

A4.40x1O-8

/2\f*-2J2p/2?2i12/12n7ZX

x=x凡.兀^

(2)\/J^av=yj()xsin—^—ax=-^x(1-cos—j—)dx

32

-(x2dx-j/cos〃囚赤=J.(1__

2砧/）寸一

IJ。J。I/3言）

2

?一i

3

(x)=*xi//dx-￡x|^(x)|2<ixx(sin^^)2dx=x(l-cos2n：)dx

=-[￡xdx-￡cos型與x]

2

l/、21/IrtTix/.271nx

=-(-)-r-[—r-rcos----H----xsin-----]

/2I4///

02m/0

=7[T-O]4

ngd.n7ix,

sin------sin——Ydx

-HN(T吟.ioIdxI

2%n7t.n7ixn7Dc,

------vsin—v—cos—v—dx

ilIJoII

n2h2,、

丁乙(x)

18.(1)

\甲*岫=焉J；sin?,域s/箸吼s/于沒

b

81a1.2凡依i1b1.2〃㈤i2n.7zz

---[r—Xsin---J?r[-y-------sin-----1■[-z----sinq

ahc2n7v4a2nn4b02n7t4c

x0xx0

8。。。]

ahc222

(2)%,%,%為2,1,1時

概率

8,2(2玄釉，.sin25k

sinWx---s-in2

P'Fa

o2.03.00:

Jsin?2*(xJTty

1003100

1.92.9.Too9f

2.0.0

114玄、yii2女z11

------S----------s

24乃1J222萬1J222乃

1.92.9

Q

—(0.05+0.0406)-(0.05+0.0151)-(0.05+0.05)=4.7x10'

同理求得p?=6xl0-15

A2

⑶

幾xnn簡并度

3/

①111E1

勺iiSma2

②r211

6/z2

<123

Sma2

12

r221

9h2

223

Sma2

22

④r311

2

p\\h

131勺133

113

12力2

⑤

222后2221

8/na2

第二章

7.(1)n=3,1=1,m=0,^310,3pz

22

⑵E=-13.6—z(ev)E=-13.6z—(ev)

nn93

22

(V)=2E3=-27.2X-(T)=|E3|=13.6--

(3)|M|=+-=加5方=

I4=J/(/+1)4B=也小

⑷⑺=；w*ry/dT=W2r2sm0drd6cl(p

(7)令R.Y=O,則cos。=On6=90°

=0=>r=0,,oo

z

0,8不算節(jié)面，所以節(jié)面有兩個，6=90°為xy平面，r=”為一球面，半徑為區(qū)

ZZ

〃訪

(9)cos。=0=>。=90°

1(1+1)方

h23e2

10.(1)Li2+:V2〃=Ei//

84Z

4^0r

定核近似

〃：L產約化質量，「：電子到核距離，V2;Laplace算符,:電子狀態(tài)波函數

h：planck常數，/：真空電容率，口內為能量算符，其中第一項是動能算符，第二項是

勢能算符。

廣〃2e寸至蘭

Li:W=Ey/或

幺84Z7&4的0。+2幺&4的0%

電子動能項核與電子吸引勢能電子電子排斥勢能

133Q13331

乙r乙六r

;=1>1jj=l1ijij_

(2)2+單電子原子，E僅與n有關，

Li,E3S=E.p=Eid

(3)Li,多電子原子，E與n.l有關，

E3S<E3p<E3d

11.⑴氫原子能量E”=—2.18xl()T83/

n

第一激發(fā)態(tài)(n=2)和基態(tài)(n=l)之間的能量差：

-1818

=E2-E}=-2.18X10(^--4-)=1.64X10-J

鈣4=得=3.0叱：6：6"-2"5

AE,1.64x10

第六激發(fā)態(tài)(n=7)和基態(tài)之間的能量差為：

AE6=E]—E]=—2.18xl()T8得一;)=2.14X1()T81

6N.JLXJLV,/

(2)使處于基態(tài)氫原子電離所需最小能量為：

△或=&-且=-耳=2.18x10，

而△&<AEgAE6<△&

所以兩條譜線所產生的光子均不能使處于基態(tài)氫原子電子電離,

而△4>Wc“

AE6>WC?

所以兩條譜線產生的光子能使銅晶體電離

hh

T=\E?-WCu八一

PJ2mAE

_________________6.626x10-34

=5.19xlO-,o(w)

472x9.1095x10-3'x(1.64x10-18-7.44x10-19)

6.626xIO-34

4==4.15x10-10(〃2)

72x9.1095x10-31x(2.14x1O-18-7.44x1O-19)

110101()111110011001

\2.Na+：

乙/i=1l/=]ri乙1=[

:一萬1210盯一1才(0)Q二+萬11力01工0丁1沙=￡材

乙/=1i=lri乙/=1j=lrjj_

Hartree自洽場單電子薛定謗方程：Na*：

12一j%=E科

7

「：2d盯匕=E"i

13.Be：Is22sl2Pl共12種

n?1

Is2s2P

心式l)a⑴心式2)a⑵式3)a(3)%s(4)a(4)

匕，⑴以1)心⑵￡Q)%(3加(3)%44)的

〃(1,2,3,4)=~

V4!“2s⑴。⑴⑵。⑵〃2.,(3)a(3)〃2,(4)a(4)

⑴a⑴“21,⑵a⑵"2/43)a⑶材2P(4)a(4)

14.C：基譜項Is22622P2

10-1

tt

L=ML”=ISXI=1S=Mkx=12X1=￡+:=1

J=2,1,0所以能量最低的譜項(基譜項)：3P基譜支項3庶

激發(fā)態(tài)/,=1/2=2L=3,2,1

S,==—S=1,0

2

L321所有可能譜項：3/7,30,3p

3

1F303P'F,'D,'P

0'F]D'P

S=M，Lax=E>J=6xg=3

34sl

l5.Cr:屋

0210-1-2L=MLXTZ/I=。J=05

田rnrrnw

S=gx6+(_g)x5=；

Cu:3d'°4s'

m

L=0J=—2sl

2

2

Br:4524p5—>4Pl

ffi□□

L=l,S=LJ=-,-

2A

22

16.44/?,,可推測：由于電子數44,可能組態(tài)Is22s22P63s23P63di04s24/4465s2A

或Is22522P63s23/3那4s24P6475/

B

S=2L=2

5

J=4,3,2,l,0D4

0S=2L=3

5

mJ=5,4,3,2,lF5

所以Ru基組態(tài)應為B：Is22522P63523P63a104s24P64d75sl

第三章

2.HCN：cx,(yv

CO2：直線型分子：E,i,cx,c2,(yd,crh

H2O2：HvC2,E

C2H4：E,i,3c&,2bd,b卜

C6H6：E,i,c?6+6c2,<Jh+6bd

4.分子分子點群偶極矩旋光性

(1)

CH2Cl2C2V有無

(2)CH2=CH—CH=CH2C2h無無

(3)ocsCoop有無

(4)無無

明D5h

(5)CH4*無無

(6)無無

B2H6D2h

(7)H3BO3C3N無無

(8)D4d無無

(9)9c有無

x

(10)

Fe(C5H4Cl)2G無無

(11)C有無

(12)G有有

5.Gv：｛￡，GC，d＞，5⑵，區(qū)⑶｝h=6

(1)子群⑻g|=l%=6

{E，GC}g2=36/3=2

{")}g,=2%=3

（2）根據相似變換：。3丫群分成三個共規(guī)類｛以｛。3，。；｝,｛蛾,淄）,短｝

H=6元素數目：1,2,3

6.。3、，群的不可約表示及特征標為

E2c33%

A211-1

E2-10

(1)C3、,有3個共知類

3個不可約表示

(2)維數：&為1維，A2為1維，E為2維，12+12+22=6

(3)不可約表示為:A,：I2+12X2+12X3=6Gv階:h=6

222

A2：I+1X2+(-1)X3=6

E：22+(-1)2X2+02X3=6

(4)以A2和￡為例：i,j均為E時，i=j

=0

XE(E)=2,XE(C3)=

所以-[2x2+(-l)(-l)+(-l)(-l)+0-0+0-0+0-0]=l

I為E表示，j為&表示時，J

E表示中：=1,)=1

XE(E)=2,X￡(C3)xE(CTV

A2表示中：XE(E)=l,x￡(C3)=-l,x￡(crv)=0

-[2x1+1x(-l)+1x(-1)+1-0+1-0+1-0]=0

6

同理，其它不可約表示之間也滿足正交歸一性

第四章

9.

〃%，=J2+2S依+<)=卡%+e%)

__1________]

"而

6640

M點：=66pm,=40pm匕;=c2(e52,9+e529)

_146_4()

252,9529

N點：ra-146pm,=40pmy/^=c(e+e)

2

警=1.42

M處于兩核之間，N位于核的外側，在M點電子出現的概率密度為N點的1.42倍

說明在成鍵軌道中，電子趨于兩核之間，有拉緊兩核的趨勢

10.。=G。]+

根據變分原理：B=C；H“+2C1C2"Y+1〃22

cS

c;5\i+2C1C25I2+222

令E一取極小值，號dE=0，jdE=0得久期方程組

dc}dc2

GO7”一及3。+。2(旦2—E、§2)=0

c(H-ES)+c(H

t[2si2222-ESS22)=0

12.

兩者重疊Sab=0,不能組成有效的分子軌道

13.a：lb；lb；2cr；2b：3b；br：br；鍵級2

O；:lb；kr；2b；2c況況鍵級2.5

在：2a；2b：3可況1片鍵級1.5

鍵長：Of>。2>0；鍵能：。］<。2<0；鍵級越小化學鍵越弱，鍵長越長

16.令"=c/"+孰娓

山Jw*甲dt=1nJ（Ga+G%）*（。次+C&b）dt=1

1

nC；J麻&+C；J柳公+C?CJOhdr+C?CJOadr=1

由于忽略原子軌道的重疊：J版?,dt=J媼九（U=0

c；+c；=i

上式變?yōu)椋?0%八

---=9

10%

=>C“=±

17.N；：lb；Icr；2a；2b：況3b；鍵級=2.5

F；:lb；kr：2b；2b*b；l力1"鍵級=1.5

此一：1說匕；2可2寸1片3(7；1元鍵級=2

可-：底底2城2端3(T；況區(qū)3b；鍵級=0

H,：lcr；反磁性

48

0；：lb；lb：2b；2cr；3b；況1元順磁性

N2：lb；lb；2a2b；a3cr；反磁性

CO：1(T22CT23CT24O-2U45O-2反磁性

1x35IO-

18.'H35Cl：-----x--------rr=1.61x10-27必

23

M}+M2%1+356.02xlO

-472

/=〃R2=]61x10-27x（127.46X10T2）2=262xIOkg-m

同理求得24350：4=3.14x0-27^8/=5.10xK）Y%g?m2

同理求得叢=1.62義1產kg/=2.63X10-7Eg.血2

同理求得2〃37口：4=3.15x10-27^8I^S.nxiO^kgm2

12x16KT?

19.'2C'6O=1.1387xlO-26^

12+166.02x1023

h_h_________________6.626x10-

=1.93C，〃T

8//c8x3.142xl,1387xl0-26x（112.82xl0-12）2x3xl08

v（J）=2B（J+1）

00fl=2B=3.86cm-'v^2=43=7.72cm-'02r3=6B=11.58cm''

M3r4=88=15.44?！ㄊ?/p>

13x16IO-

_26-1

13cl6。4---7X-r;---=1.1910xlO^B'=1.85cm

13+166.02xlO23

13cl6。的前幾條譜線波數分別為：29,44,6*,89…

而（28—28）是（25-25）（43-48）（66-6B）???中差值最小的

2B-2B=3.86-2x1.85=0.16cm-'

所以儀器分辨率至少大于0.16c，/才能將12cl6。與13cl6。的譜線區(qū)分開

20.CO；基態(tài)45b2閉殼層A=0S=0鍵級為3

第一激發(fā)態(tài)：鍵級為2

A=|o+l|=lS=|Z%J=g+g=1F

或s=|Z"sbU=o'n

o2:基態(tài)：lb」端2b；2b：3說1媼1片

考慮開殼層br；鍵級為2

電子占據?力T引T包

A=ZM=002

S=Z%,=100

i

電子譜項3弓工A

第一激發(fā)態(tài)：lb；lb；2b；2cr；3b；配況3b：鍵級為2

考慮14；3"

A=ZM=P+I|=Is=o,i3n,'n

同位素效應不影響化學鍵性質，所以“2，"°，D。的ke相等

3.115xlO5(/?z-1)

=。0+；人匕）=。0+；〃仁。由于”2和。2化學鍵相同，勢能曲線一定相同，

故，

D2+

"+gh(OeH,C=D021皿已C

D”吟一；山0-^)=^^fj^-1x6.626xl0-34x3xl08(3.115-4.4)xl05

23

=7.16xKT*+127x1ON。=729x】Q-'^J=7.29xW^xlO^x6.02xlO=438.9(KJ?moC')

補充材料：變分法證明：對于H,存在任意歸一化品優(yōu)波函數。，則有E=NE。

J°*四7

證明：將方對應的一組正交歸一完備的本征態(tài)記為物0，〃”…%,…},相應的本征值為

{&）,鳥,…耳，…}且4V&V當…，則方必=耳%G=0J2…）

有一試探函數。，由本征函數系的完備性，則。=￡6也

八/A(\

Y=H(/)dT=J*方￡ayjdt

則有=ZZ&；aJ":方匕dr=EE&aJ匕*Ejy/jdT=ZZ4*ajEjS.j

ijijij

r\(\

Z=J0*四7=JZ%%*dT

v<,)\j7

=￡La：aJy/：WjdT=EE*%=Z同2

iJ?Ji

.?.⑻=E-E（）

第五章

10.①人=瘋0、+瘋九①跋

(1)sp：等性雜化〃|=〃2=1，cos8=—16=180"a=；0=*

有個軌道指向X軸：%、=3

?=而么+7ML收。、+%、）

(2)sp2:〃]=〃2=〃3=2'tz=—/?=~

。、=%.

6=而么+曬p、=4,+JI。,,,

13

(3)切：〃]=%=〃3="4=3，6Z=—/?=—

物=石么+曬p、=*>s+g%.

11.f=y[a+7^

sp:a=；,￡=；%=@+J|=L932

八=1

3=1732

成鍵能力：s<p<sp<sp2<sp3

12.

根據乙煥性質，C-H鍵長完全相同，可知。”與。介是等性雜化軌道

1

cos。],——n——2.23所以1,2軌道是sp2"

ncosl16.6°

1cos.磔;呦n%1

cos%=1.62

2.23-cos2121.7

=1.62%+四=1=%=0.38(3、=0.62=>

%

由于小3在x軸反方向，=一°凡：.%=J0.380V—J().62^p

對于〃1=%=2.23,--=2.23%+/7]=1=%=0.31/?1=0.69同理%=0.31

B?=0.69

心+c2MJ%"福1■(a洛,+GM，

令。小，“八歸一化，由于。小在y軸上投影為正，在y軸投影為負

吆竽nC”0.44,C"0.7]

必=Vo3T^+J5面%=V031^+0.44%+0.7助

4=而比+044%-0.71%

03=瘋羽4_疝西八

x10

12x1

17.H,C=CHHC=CH-CH,1x1

2-1x-2?

1

1

X

HC—HC

101

x10

1x1

01x

CH,

〃.

x10000

321x1010

HC-C

01x100

III001x10

HC-C

450101x1

00001x

X11100

1x1000

11x000

100x11

0001x1

00011X

18.(1)CH2=CH—CH2

x10

離域：1x1=0nx=0,x==

01x

E}=a+41(3

E=2￡|+E=3a+2V2/?

E2=aDrr2

Ey=a->[1/3

x1E、=a+0

定域：=0=>x=+1=>E.=2E.+a=3a+2Z?

1xE2=a-/3L*'了

DE7=￡^-^=2(72-1)/?

(2)\CH2=CH-CH2Y

EM=2E]=2a+242/3,ELn=2a+2〃DE*=2(V2-1)/?

(3)Enr[=2E]+2E,=4a+2V2/?EL!t=4a+2(3

O紇=2(版-必

1234

20.c=c-c=c/第一激發(fā)態(tài)

222

<7n=2G：+C；I+C[=2x0.3717+0.6015+0.6015=1.000

02=2C,2+C；2+《2=2x0.60152+0.37172+(-0.3717)2=1.000

q”=2C.3+《3+C*=2x0.60152+(-0.3717)2+(-0.3717)21.000

%4=2G：+C/+=2X0.37172+(-0.6015)2+(0.6015)2=1.000

Px0.6015+0.6015x0.3717+0.6015x(-0.3717)=0.447

l2=2CIICI2+C2IC22+C3IC32=2X0.3717

&=2G2c13+C22c23+C32G3=2x0.6015X0.6015+0.3717x(-0.3717)+(-0.3717)x(-0.3717)=0.723

4=2G3G4+C23C24+C33G4=2x0.6015x0.3717+(-0.3717)x(-0.6015)+(-0.3717)x(0.6015)=0.447

考慮b鍵：總鍵級為42=L447，63=1-723,=1.447

=2+1.447=3.447N2=l+/^2+/^3=4,170N3=1+/^+A4=4.170

M=2+1.447=3.447

???耳=居=4.732-3.447=1.285F2=F3=4.732-4.170=0.562

1.2850.562

TT

1.7231.447

CH,—CH-CH-CH、

21.00()1.000

23.(1)〃V=gN〃N&

_346

八hv6.626X10X100X10…

v=100MHz:B=------=----------------------=2.307(7)

n°且?跖，5.6857x5.051x10-27

E50VHz4=6.626x1。、5?？?3

°5.6857x5.051xlO-27

c-c6.626X10-34X200x106、

v=200MHz:Bo=---------------------=4.614(T)

5.6857x5.05lxIO-27

(2)hv=&.〃8綜

g/"Bo2.0023x9.274x10%乂()5

=1.4OxlOlo(Z/z)

Bo=Q.5TV=

h6.626x10-34

B0=1.0T

B0=1.5Tv=4.20xl010(//z)

24.(1)乙苯:a：單峰b：4重峰c：3重峰

（2）對二甲苯a：單峰b：單峰

(3)異丙苯a：單峰b：7重峰c：2重峰

(4)丙酮:單峰

第六章

6.水是弱場配體，故加〃（”2。）：+為高自旋，其d電子排布。2g）3（eJ

CFSE=0-[3x（-4耳）+6Z）J=

處于與上電子失去后（%）3,CFSE=0-[3x（-40,）]=12D',

晶體場穩(wěn)定化能增大，而且Q2g族（熊y也容易發(fā)生畸變

對于0（%。）〉d電子排布（乙>（黑）°,CFSE=12D『這種排布很穩(wěn)定，也不會發(fā)

生畸變。

7.因為兩個配合物配體相同，N〃3為光譜序列的中間位置，△“與中心離子的價態(tài)有關，

顯然而電子成對能基本不變，所以對于仁”（而3）6『：A<〃，

仁”（加3）6/：4>〃

。。2+的I’有兩種可能排布

(t2ft)5(4)2：CFSE,=2p-[5X(-4DJ+2x6D(/+2p\=8%

⑸廠(ej：CFSE2=2p-\6x(-4Dt1)+6D(i+3p\=\SD(1-p

CFSE,-CFSE2=p-\QDq=p-\o>0第一種排法取得穩(wěn)定能大

擊工

所以采用第一種排法高自旋,順磁性

。。3+的。6也有兩種可能排布

(%)4(外,打：CFSg=p—[4x(―4°,)+2x6%+“=4%

（%）6（金）°：CFSE?=，—|6x（—42）+3pJ=24A—2p

CFSE}-CFSE^lp-20%=2（p-AJ<0第二種排法取得穩(wěn)定能大

所以采用第二種排法低自旋，反磁性

9.CO2+:d1（尸一為弱場配體），高自旋，⑸）“4）2

CFSE=2p-（5x（-4%）+2x62+2“=80”

N出:不（5）6（黑）2

CFSE=0-[3x（-4