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1、高等无机化学期末考试试题及参考答案一. 填空题(每题3分;共6分)1O原子的电子排布为(1s2 2s22p4)、基态时未成对的电子数为(2)、可能的状态分布是(15);基态时的谱项符号是(3P)。2写出N2的分子轨道式为((1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2(2py)2(2pz)2(2px)2);键级为(3);磁性为(抗磁性)。 二. 选择题(每题2分;共6分)1.SO2C1F分子的对称点群为(B)(A)C2v(B) Cs(C) C2h(D) D2h2.下列络合物中不稳定的是(D)(A) V(H2O)62+(B) Nien32+(C) Co(CN)63+(D) V(H2O)63+3.下
2、列离子中;中心原子采取不等性杂化的是(A)(A) H3O+(B) NH4+(C) PCl6-(D) BI4-三. 简答题(每题5分;共10分)1. NiII的四面体络合物很不常见;说明可能的原因。答:NiII的四面体络合物为d8组态。中心原子的电子构型含有不等性占有的简并轨道(e)4(t2)4: t2 e根据Jahn-Teller效应;体系是不稳定的;要发生畸变;以消除简并性。四面体通常会完全转变为平面正方形。2. 请解释原因:He+中3s和3p轨道的能量相等;而在Ar+中3s和3p轨道的能量不相等。答:He+中只有一个电子;没有屏蔽效应;轨道的能量由主量子数n决定;n相同的轨道能量相同;因而
3、3s和3p轨道的能量相同。而在Ar+中;有多个电子存在;3s轨道的电子与3p轨道的电子受到的屏蔽效应不同;即轨道的能量不仅和主量子数n有关;还和角量子数 l 有关。因此;3s与3p轨道的能量不同。四. 计算题(8分)求算Li的第三电离能(用kJmol-1表示)。解:Li的第三电离能是指Li2+Li3+e-过程所需能量。由于Li2+为单电子离子;电子构型为1s1;当n时;电子已失去;此时电子能量最高为0;则Li的第三电离能为:E1s= -13.6eVZ2/n2= -13.6eV32/12= -122.4eVI3=0- E1s=122.4eV=122.4eV1.60210-1910-36.0210
4、23=11804 kJmol-1第一部分(试题;50分)(一) 运用群论的方法;写出NH3分子(C3V点群)红外和Raman振动的对称性(20分)。解:1)C3V操作下不动原子数和总的可约表示特征标表C3VE 2C3 不动原子数4 1 23 0 112 0 2 平动与x;y;z;有关;故NH3分子的平动对称性为A1+E;转动与Rx;Ry;Rz;有关;故转动对称性为A2+E;最后得分子振动对称性为2A1+2E;它们既是红外和Raman振动的对称性(二) 3d2组态的谱项有那些?按照谱项能量由低到高排序;并指出基谱项(10分)。解:对于3d2组态;由 l1=2; l2=2;可得L=4、3、2、1、
5、0; s1=1/2、s2=1/2;可得S=1、0. 根据鲍林不相容原理可知;3d2中两个电子所有量子数不能完全相同;从而可得3d2组态有五个谱项;分别为;能量从低到高为;所以其基谱项是:。(三) 用d电子组态离子在八面体场中的定性能级图解释Mn(H20)62+离子基本无色的原因(10分)。解:对于Mn(H20)62+离子来说;它属于d-d跃迁;在八面体晶体场中为6A1g是一个六重态;而其余的态为自旋四重态或二重态;因为多重度不同的的谱项之间的跃迁是自旋禁阻的;但是由于自旋轨道偶合还是改变谱项的能量;使谱项发生混合;在光谱图上仍会有出现吸收峰;但是这种自旋禁阻的跃迁具有低的跃迁概率;吸收强度很小
6、;其摩尔消光系数值非常低;故Mn(H20)62+正离子是很浅的粉红色;几乎接近于无色。(四) 根据过渡金属离子水交换速率和d电子组态之间的关系图;分别说明V2+;Cr3+;Ni2+离子的水交换反应速率比较慢以及Cr2+;Cu2+离子的反应速率非常快的原因(10分)。解:对于过渡态金属离子;电荷和半径在决定反应速率方面仍是重要的;过渡金属离子V2+;Cr3+;Ni2+;其半径依次增大;所带电荷数依次增多;其形成相应的离子水合物的速率也就依次增大。水交换反应速率不仅取决于所带电荷数和半径大小;还与金属离子的d电子结构有关。由于从反应物到过渡态的形成;d轨道的能量发生了变化;从而导致配体场稳定化能(
7、LFSE)的变化。如果过渡态结构的LFSE比八面体结构的LFSE低;就会使反应活化能增加;反应速率变小;反之;反应速率就会增加。具有d3和d8电子结构的金属离子无论什么情况其LFSE的变化均为负值;则活化能增大;反应速率减小;具有d3结构的V2+;Cr3+和具有d8结构的Ni2+离子的水交换反应速率就比较慢了;具有d1 和d2组态的LFSE的变化为0或正值;其反应速率就比较大;对于Cr2+;Cu2+离子的反应速率非常快的原因也不仅是这些;还因为这两种金属离子的Jahn-Teller效应是构型发生畸变;其中两个间的键长增大;键强度减弱;导致交换反应的加快。第二部分(研究报告;50分)(一)查阅有关无机化合物磁性的基础知识;并调研一篇相关最新文献;写出读书报告。页码 / 总页数