0  245245  245253  245259  245263  245269  245271  245275  245281  245283  245289  245295  245299  245301  245305  245311  245313  245319  245323  245325  245329  245331  245335  245337  245339  245340  245341  245343  245344  245345  245347  245349  245353  245355  245359  245361  245365  245371  245373  245379  245383  245385  245389  245395  245401  245403  245409  245413  245415  245421  245425  245431  245439  447090 

11.日本的白川英树等于1977年首先合成出带有金属光泽的聚乙炔薄膜,发现它具有导电性。这是世界上第一个导电高分子聚合物。研究研究者为此获得了2000年诺贝尔化学奖。

   (1) 写出聚乙炔分子的顺式和反式两种构型。

   (2) 若把聚乙炔分子看成一维晶体,指出该晶体的结构基元。

   (3) 假设有一种聚乙炔分子头尾连接起来,形成一个大环轮烯分子,请画出该分子的结构。π电子在环上运动的能量可由公式给出,式中h为普朗克常数(6.26×10-34J·s),me是电子质量(9.109×10-31kg),l是大环周边的长度,量子数0,±1,±2,……。计算电子从基态跃迁到第一激发态需要吸收的光的波长。

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10.(1) O22+是奇特的分子离子,你可以预期它不可能存在的理由是什么?但在六十年代中期在实验上发现了它的存在,其理由又是什么?

  (2) O22+分子离子的位能图如下,其形状称为“火山”形

  ① 为形成O22+分子离子,两个O+离子的最小动能是多少?

   ② O22+在热力学上稳定吗?在动力学上稳定吗?

   ③ O22+的离解能是多少?

   ④ O22+可以用来储存能量,1个O22+ 分子离子可储存能量?

   ⑤ O+-O+的键长是多少?

   ⑥ 为形成O22+离子,两个O+阳离子之间应相距的最短距离是多少?

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9.氢原子的稳态能量由下式给出:En = -2.18×10-18(J),n为主量子数

(1)   计算  ① 第一激发态(n = 2)和基态(n = 1)之间的能量差,② 第6激发态(n = 7)和基态(n = 1)之间的能量差。

(2)   上述赖曼系(Lyman)跃迁处于什么光谱范围?

(3)   解释:由Lyman系光谱的第1条线及第6条线产生的光子能否使:① 处于基态的另外的氢原子电离? ② 晶体中的铜原子电离?(铜的电子功函数为Φ=7.44×10-19J)

(4)   若由Lyman系光谱的第1条谱线和第6条谱线产生的光子使铜晶体电离,计算这两种情况中从铜晶体发射出的电子的德布罗意波长。

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8.  轭多烯烃的π电子可看作自由电子模型。已知(1)丁二烯  (2)维生素A  (3)胡萝卜素分别为无色、桔黄色和宝石红色,请定性解释这些化合物的颜色。

  若维生素A在332nm处吸收最强,试估算箱的长度。

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7.  由于染料的合成,化学工业在十九世纪经历了一次大发展。当时人们无法理解合成的染料为何有这样鲜艳的颜色。

     现今量子力学对此作了解释。某些染料分子可看作一维分子,电子分布在其上,电子的波长应当与分子给定的空间相匹配。这种模型称为“一维势箱理论”。每种波长对应于某一确定的能量。当波长处于可见光区域(400-650nm),分子就显色。

(1)   用图表示电子的三种最长的波长,如何与长度l的“一维”分子相匹配。

(2)   写出作为长度为l的函数的电子的可能波长的一般表达式。

(3)   试写出分子中的电子的可能的能量,它们是长度l的函数。(在一维势箱中,势能为零)

(4)   试推出:对于长度为l的链,有k个电子,发生最长波长的吸收时,,其中k为偶数,c为光速,h为普郎克常数。

(5)   试设想有一个由双键构成的共轭体系的线性分子,其中的π电子导致分子显色。每增加一个碳原子时,π电子体系中增加一个电子,分子的长度的增值为aa为共轭体系中一个C-C键的键长。碳原子数为N,推导N为偶数时,一级电子迁移的波长(即最长波长)对碳原子数的函数表达式。

(6)   再推导N为奇数时,一级电子迁移的波长对碳原子数的函数表达式。

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6.  按量子论看,电子具有波粒二象性,其波长。若电子在半径为r的圆环上运动时,圆的周长必须与电子波半波长的整数倍相合。

(1)   今将苯考虑成一个半径为r的圆(r = 0.139nm),试给出苯上π电子运动所表现的波长。

(2)   试证在π轨道上,电子动能

(3)   当n = 0时被认为是能量最低的π轨道,则6个π电子将分别填充在哪些轨道上,它们的n 值各为多少?最低空轨道的n 值是多少?

(4)   紫外光谱是电子在光的作用下从一个轨道跃迁到另一个轨道产生的。试证明苯分子的最低紫外吸收应为,并写出计算此跃迁过程的波长。

(5) 试问,联苯分子

的最低能量吸收和苯相比,是向能量最

高的方向位移还是向能量低的方向位移?请说明理由。

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5.  电离1mol自由铜原子得1mol Cu+,需能量746.2kJ,而由晶体铜电离获得1mol Cu+ 仅消耗434.1kJ能量。

(1)   说明上述两电离过程所需能量不同的主要原因。

(2)   计算电离1 mol晶体铜所需照射光的最大波长。

(3)   升高温度可否大大改变上述两电离过程所需的能量?在高温时,这两种电离能有无差别?

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4.  在电势差为100V和1000V的电场中运动运动的电子,其德布罗意波长分别为多少?

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3.  氯分子的解离是一个吸热过程,△H =243.6(kJ·mol-1)。光也可以引起氯的解离。问:

(1)   预期引起氯解离的光的波长多少?

(2)   比计算的临界值长或短的波长的光也能引起氯的解离吗?

(3)   临界波长的光子的能量多大?

(4)   当能引起氯解离的光照射氯气和氢气的混合物时,将生成氯化氢。设混合气体受到汞紫外灯(λ=253.6nm)照射,灯的输入功率为10瓦,其中2%的能量被装入10升容器中的混合气体吸收。在受照射2.5秒期间,生成了65mmol(毫摩尔)的氯化氢气体。问量子产额多大?(量子产额 = 每吸收一个光子得到产物分子的个数)

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2.  史蒂文·琼斯于1985年成功地在约373K实现低温核聚变,成为举世瞩目的重大新闻。低温核聚变的奥秘在于μ原子的应用。所谓μ原子就是把核外电子换成带一个单位负电荷的μ原子后的氘原子。

(1)   依据玻尔理论,请导出这种μ原子半径r与核外μ原子质量m之间的关系式。

(2)   已知μ原子的静止质量m = 1.884×10-28 (kg),电子的静止质量m = 9.11×10-31 (kg),则μ原子的半径r是氘原子半径r的多少分之一?为什么?

(3)   根据你所掌握的理论,说明为什么氘氘熔合(核聚变)要在亿度高温下才能实现?

(4)   为什么用μ原子就可以实现低温核聚变?

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