北京大学物理化学丛书结构化学习题解析周公度段连运编著44北京大学出版社
北京大学物理化学丛书结构化学习题解析周公度段连运编著北京大学出版社北京
内容简介本书是《结构化学基础》的配套教材，是北京大学两位教授积多年教学经验，应广大读者强烈要求面编写的。结构化学基础》一书出版后得到读者好评，本书是书中全部习题的解答与分析。本书不单纯限于解答习题，更重要的是启迪学生的思路、拓展解题的途径·并将若下习题加以评注、归纳、比较。本书不仅适用于有关专业的师生，也适用于广大自学结构化学的读者。图书在版编目（CIP）数据结构化学习题解析/周公度，段连运编著：一北京：北京大学出版社，1997.7ISBN 7-301-03485-7.@周[.结段L.结构化学-高等学校解题N.0641-44中国版本图书馆CIP数据核字（97）第14722号书 名：结构化学习题解析著作责任者：周公度段连运。责任编辑：段晓青标准书号：ISBN7-301-03485-7/)：400出版者：北京大学出版社地址：北京市海淀区中关村北京大学校内100871电话：出版部62752015发行部62559712编辑部62752032排印者：中国享代中型厂发行者：北京大学出版社经销者：新华书店850×116832开本10.125印张262千字1997年9月第一版1997年9月第-一次印刷定价：14.00元
前言本书是《结构化学基础》（第二版）（周公度，段连运编著，北京大学出版社，1995年出版）中全部习题的解答和分析，共265题。为了便于读者联系所学知识解答习题，在解题前给出相应各章的内容提要，书后附有物理常数、单位换算和一些数学公式。解习题是教学的重要环节。通过对习题的解答和分析，可以更深入地理解有关的概念和原理，提高运用结构化学的数据和知识解决实际问题的能力。在教学过程中要重视这个环节。我们编写这本习题解析，不单纯限于简单地解出书中的各道习题，更重要的是通过对习题的解析，启迪学生解题的思路、拓宽解题的途径。有些习题用多种方法进行解答，沟通各种方法之间的联系；对若于习题加以评注，指出需要思考和注意的问题；对一些相似的习题，予以归纳，指出它们之间的联系及其中的精髓。希望本书的出版将能帮助教师的施教和学生的学习，更为自学结构化学的读者提供方便。作者1997年5月
目录(1)第一章量子力学基础知识(1)内容提要(5)习题解析·(27)第二童原子的结构和性质.....(27)内容提要习题解析(36)第三章双原子分子的结构和性质(63)内容提要(63)习题解析(70)第四章分子的对称性(89)内容提要(89)习题解析(98)-第五章多原子分子的结构和性质(121)内容提要(121)(134)习题解析·第六章配位化合物的结构和性质(179)内容提要·(179)习题解析(184)(200)第七章晶体的点阵结构和晶体的性质(200)内容提要，(207)习题解析(232)第八章金属的结构和性质内容提要(232)1
(237)习题解析(260)第九童离子化合物的结构化学(260)内容提要(266)习题解析·(295)第十章非金属元素的结构化学(295)内容提要(299)习题解析+(311)附录I元豪周期表(312)附录 1 单位、物理常数和换算因子(315)附录 Ⅱ一些常用的数学公式P
第一章量子力学基础知识内容提要1.1微观粒子的运动特征光（各种波长的电磁辐射）和微观实物粒子（静止质量不为零的电子、原子和分子等）都有波动性（波性）和微粒性（粒性）两重性质，称为波粒二象性。联系波粒二象性的基本公式为：E-hyp=h/a公式左边的E和力是光子和实物粒子所具有的能量和动量，公式右边的和入是光波和实物微粒波的频率和波长。从这两个公式可见，波性和粒性通过Pianck常数h联系起来：h=6.626X10-31J·s光波的粒性体现在用光子学说圆满地解释光电效应上hu二hvo+mw?2实物粒子的波性可根据粒子的质量m和运动速度计算实物微粒波的波长入：入二h/my物质的波粒二象性也体现在微观体系的能量和角动量等物理量的量子化，以及由测不准原理所反映的一些物理量之间的相互关系上。量子化是指物质运动时，它的某些物理量数值的变化是不连续的，只能为某些特定的数值。例如能量量子化是指能量的改变量只能1
是能量Eh的整数倍或由某一能级到另一能级的能量差值。测不准原理的一种表述形式是指：物质的坐标位置的不确定度△和动量的不确定度么力，的乘积遵循下一关系式：ArApxh这一关系式可作为宏观物体和微观粒子的判别标准。因为的数值很小，对于可把看作0的体系，说明它可同时真有确定的坐标和动量，是可用经典的牛顿力学描述的宏观物体；而对于h不能看作0的微观粒子，没有同时确定的坐标和动量，波性明显，需要用波动力学即量子力学来处理。1.2量子力学基本假设量子力学是描述微观粒子运动规律的科学，它包含若干基本假设：假设I：波函数中对于一个微观体系，它的状态和有关情况可用波函数亚（它，t）表示，不含时间的波函数（，y，2）称为定态波函数。在原子和分子等体系中，又称为原子轨道和分子轨道：中*或称为几率密度或电子云中*d为空间某点附近体积元dt中出现电子的几率。在空间某点的数值，可能是正值，也可能是负值或零，微观体系的波性是通过这种正负值反映出来。由中描述的波是儿率波，它必须满足单值性、连续性和平方可积，即有限性等条件，成为品优波函数。假设1算符对一个微观体系的每个可观测的力学量，都对应着一个线性自轭算符，其中最重要的是动量沿工轴分量力.所对应的算符力，和体系总能量的算符H的表达式：p=a2元元2
h?H=8元mV2+D假设直：本征态、本征值和Schrodinger方程体系的力学量A的算符A与波函数中若存在下一关系：Adad式中α为常数，则称这方程为本征方程，α为A的本征值，为A的本征态。对于一个保守体系，即其势能只和坐标有关的体系，能量算符H的本征值E和波函数构成的本征方程称为Schrodinger方程：H=Eph?8元mV°+ D]或4=E4Schrodinger方程是量子力学中的一个基本方程。将某体系实际的势能算符写进方程，通过数学方法解此微分方程，根据边界条件和品优波函数的要求，求得描述体系的各个状态的波函数及该状态的能量本征值E。解一个Schrodinger方程所得的，y2，，本征函数，形成一个正交、归一的函数组。归一是指d一1正交是指d0（i）假设NV：态叠加原理若中，，…，中为某体系的可能状态，由它们线性组合所得的中也是该体系可能存在的状态。$=c9+C2中2+…+中=c山式中c.为任意常数，其数值的大小决定中的性质中的贡献，大，相应的贡献大。根据的表达式，可用下一公式求得体系在状态时力学量A3
的平均值（a）：(α)-Aydt假设V：Pauli原理在同一原子轨道或分子轨道中，至多只能容纳两个电子，这两个电子的自旋状态必须相反。或者说：描述多电子体系轨道运动和自旋运动的全波函数，对任意两粒子的全部坐标进行交换，一定得反对称波函数。量子力学的这些基本假设，以及由这些基本假设引出的基本原理，已得到大量实验的检验，证明它是正确的。1.3箱中粒子的Schrodinger方程及其解本章最后一节以一维势箱粒子为例，用量子力学原理去求解其状态函数中及其性质，以了解用量子力学解决问题的途径和方法。一维箱中粒子是指一个质量为m的粒子，在一维3方向上运动。势能函数将粒子限制在势箱中运动、当粒子处在势箱中，即一0到l区间，势能V一O，粒子的Schrodinger方程为：hd28元mdray=Ey解此方程及用势能所设定的边界条件得：*.(.) ( ) s( )E.=根据此结果，可获得有关一维势箱粒子的粒子分布情况和一系列性质，如：粒子分布的几率密度、能级、零点能、动量沿轴分量力。粒子动量平方值等等；还可将实际体系用一维势箱粒子近似处理·如共轭分子中的元电子等。由一维势箱粒子实例及量子力学基本原理可得到受一定势场束4