一. (16分)
(1) 質量為m的粒子在半徑為R的球形容器中運動,試用測不準原理估算粒子可能的動能;
(2) 寫出H-的Schrödinger方程并指出方程中各項的含義;
(3) 計算Li2+的2s、2p態的能量;
(4) dxy軌道和px軌道沿z方向可能形成那種分子軌道?
(5) 判斷下列分子有無旋光性:(a)ClHC=C=CHCH3,(b)Co2(CO)8
(6) CO吸附在某金屬表面后,其紅外吸收峰由2170cm-1移到2080cm-1,請說明吸附前后CO中C-O鍵鍵長及鍵能的變化;
(7) 比較正八面體、拉長及壓扁的變形八面體配合物中dx2-y2軌道與dz2軌道的能量高低;
(8) 解釋σ-π配鍵。
二. (3分)
一黑色錳氧化物粉末,其X射線衍射圖中只有MnO的衍射峰,是否可以推斷此粉末只含MnO?為什么?用什么實驗手段可證明它是否含有其它價態的錳氧化物?
三. (7分)
對平面型分子[C(CH2)3]
(1) 寫出分子所屬點群和全部獨立的對稱元素;
(2) 寫出中心C原子所采取的雜化軌道類型、具體形式及其中各原子軌道所占百分數。
(3) 該分子中是否存在離域π鍵?若有,請寫出,并列出用HMO法處理該體系的久期行列式。
四. (14分)
立方晶系晶體AxBy,Z=2,a=472.6pm,原子分數坐標為
A:1/4,1/4,1/4;3/4,3/4,1/4;3/4,1/4,3/4;1/4,3/4,3/4。
B:0,0,0;1/2,1/2,1/2。
(1) 寫出該晶體的化學式;
(2) 若將A放在晶胞原點,請重新標出原子分數坐標;
(3) 畫出晶胞沿4重軸的投影圖;
(4) 表明A和B的配位數和配位形式;
(5) 指出該晶體的特征對稱元素、晶體所屬點群、空間點陣型式及結構基元;
(6) 若將該晶體的空間結構看作A作最密堆積,B填入由A形成的多面體空隙,則B占據何種空隙?占空隙比率是多少?
(7) 用波長為λ的X射線攝取該晶體的粉末圖,最強峰為111面的衍射峰,
2θ=32.8º,計算λ的值。
五.(12分)
將一個可逆電池在298K及1大氣壓下短路,當有96494庫侖的電量通過電池時,電池放出的熱等于該電池可逆工作時吸入的熱的43倍。在298K及1大氣壓下,該電池的電動勢的溫度系數是1.4×10-4VK-1。請求出該電池在298K及1大氣壓下的電動勢。
六.(12分)
反應2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)是一個典型的氣相三級反應。在370K時,它的三級反應速率常數k=5.08×10-4(kPa)-2·s-1。反應的初始壓力PºNO=40kPa,PºO2=20kPa。
(1) 請寫出以體系的總壓力為變量的速率方程;
(2) 試問當時間t=10分鐘時總壓力是多少?
(3) 該反應在470K的速率常數是k=2.21×10-4(kPa)-2·s-1,請求出反應的實驗活化能。你對所得的結果能做出何種解釋。
七.(10分)
題給的相圖是二組分A和B在一定溫度范圍內形成部分互溶液體的溫度成分圖。
A XB B
(1) 請標出圖中各相區中存在的相,相的數目和自由度;
(2) 請指出體系中有幾個三相點,各有哪三個相共存;
(3) 請說明,具有a點成分和溫度的A和B固態混合物被逐步緩慢升溫至e點的過程中相的變化及相的組成。
八.(7分)
用壓力躍升法測量液相中快反應動力學需要知道平衡常數Kc(是溫度和壓力的函數)隨壓力的變化率。如果是等溫過程,即要求(?lnKc/?P)T的值。但實際做實驗時,壓力升高是在極短的時間(約數十微秒)完成的,因此升壓過程不是等溫的而是極其接近于絕熱的。故實際上要求知道(?lnKc/?P)S的值。
(1) 請寫出這兩個偏微分系數之間的關系式;
(2) 請用實驗可測量的熱力學量表示(?lnKc/?P)S。
九.(10分)
(1) 請問CO2分子有幾個簡正振動模式;
(2) CO2分子的對稱伸縮振動模的頻率是3.939×1013s-1,試求出此振動模的特征溫度θv和分子振動配分函數qv(以零點能為能量原點)。
(3) 請計算對稱伸縮自由度的能(Jmol-1)。
十.(9分)
請敘述如何測定電解質液的比電導
(1) 請畫出測量比電導的儀器裝置示意圖;
(2) 請敘述利用上述裝置測量一個未知比電導的電解質溶液的必要步驟