计算化学复习提纲

1，薛定谔方程

算符：算符就是一种运算规则。用它我们能够从某个函数求出另外的对应的函数。

本征函数（态）：假设用算符?作用于某一函数f(x)的效果简单的为某一常数k 乘以f(x)，那么f(x)就是?的具有本征值k的本证函数。

量子力学三大近似：

非相对论近似：把电子质量作为静止质量 m

处理，这仅在电子运动速度远小于

光速的非相对论条件下才成立，我们称之为非相对论近似。

波恩-奥本海默（Born-Oppenheimer）近似：由于原子核质量比电子大得多，可以假定原子核不动，由此薛定谔方程形式可大大简化。引入该近似后，薛定谔方程的哈密顿量中原子核动能算符为零，原子核相互作用势能可以作为常数。

单电子近似：N电子体系的波函数写成单电子波函数的乘积。每一个单电子波函数只与一个电子的坐标有关，这样的单电子波函数沿用经典的术语称为“轨道”。

2，从头算

从头算方法也称为第一原理方法(Ab initio methods)，常指基于量子化学理论的，完全由理论推导而得，不使用实验数据以及经验或者半经验参数的求解薛定谔方程的方法。从头算方法包含三个近似(非相对论近似,B-O近似,轨道近似)。大多数情况下该方法在计算过程中也包括一定的近似，而这些近似常由基本数学推导产生，例如换用更简单的函数形式或采用近似的积分方法。

常见的从头算方法包括自洽场方法（HF）方法和后自洽场方法（post-HF）。常见的后自洽场方法有MPn, CI, MCSCF, CCSD… 这些方法考虑了电子相关能。

自洽场方法

一种求解全同多粒子系的定态薛定谔方程的近似方法。它近似地用一个平均场来代替其他粒子对任一个粒子的相互作用,这个平均场又能用单粒子波函数表示,

从而将多粒子系的薛定谔方程简化成单粒子波函数所满足的非线性方程组来解。这种解不能一步求出，要用迭代法逐次逼近，直到前后两次计算结果满足所要求的精度为止（即达到前后自洽），这时得到的平均场称为自洽场。这种方法就称为自洽场近似法。

Maximum Force 0.000012 0.000450 YES 最大力

RMS Force 0.000003 0.000300 YES 均方根力Maximum Displacement 0.001750 0.001800 YES 最大位移RMS Displacement 0.000393 0.001200 YES 均方根位移Predicted change in Energy=-1.122023D-08 两次迭代能量差值(RMS：root mean square)

由于电子之间的库仑排斥作用使得每个电子在其周围紧邻形成的禁止其他电子进入的空穴叫库伦穴。HF方法正是因为没有考虑电子周围存在着库仑穴而导致了相关误差。这种相关误差主要来自于自旋反平行电子的相关作用。

每个电子在其周围紧邻形成的禁止其他自旋相同的电子进入的空穴。费米穴的存在使得自旋相同的两个电子位于空间同一位置的几率为零。HF方法基本上正确地反映了电子周围存在费米穴的情况。

体系所有的电子自旋相反，配对充满轨道，可用单个Slater方程表示分子的运动状态。

开壳层体系是指体系的价层电子没有完全自旋配对，有一个或多个价层轨道只填充了一个单电子。计算时要对α和β电子分别处理。开壳层意味着原子或分子的价层具有一个或多个可以用来与其它原子或分子的外层电子反应形成化学键，因此这是一种不稳定的状态。

自旋多重度的计算方法S = 2s + 1

轨道波函数

波函数是量子力学中用来描述粒子的德布罗意波的函数，用表示，通常是一个复函数。它满足薛定谔方程。其模的平方代表粒子在该处出现的几率密度。波函数是几率波。既然是几率波，那么它当然具有归一性。

即在全空间的积分，然而大多数情况下由薛定谔方程求出的波函数并不归一。所以要在前面乘上一个系数N，即，然后把

它带入归一化条件,解出N。

分子轨道（Molecular orbital，MO）

是分子轨道理论的一个核心概念，指电子在分子中的运动区域。定性上看，分子轨道由原子轨道线性组合（LCAO-MO法）获得，组合后的分子轨道数目与组合前的原子轨道数目相等。LCAO-MO法的基本原则包括：

对称性匹配原则：原子轨道必须具有相同的对称性才能组合成分子轨道，参见对称运算。

最大重叠原则：原子轨道重叠程度越大，形成的化学键也越强。

能量相近原则：能量相近的原子轨道才能组合成有效的分子轨道。

除了遵照LCAO-MO的三条基本规则外，电子填充规则也适用于分子轨道理论：能量最低原则、泡利不相容原理以及洪特规则。

基组

量子化学中的基组是在量子化学中用于描述体系波函数的若干具有一定性质的函数，基组是量子化学从头计算的基础，在量子化学中有着非常重要的意义。基组的概念最早脱胎于原子轨道，随着量子化学的发展，现在量子化学中基组的概念已经大大扩展，不局限于原子轨道的原始概念了。在量子化学计算中，根据体系的不同，需要选择不同的基组，构成基组的函数越多，基组便越大，对计算的限制就越小，计算的精度也越高，同时计算量也会随基组的增大而剧增。

斯莱特型（Slater）基组

斯莱特型基组就是原子轨道基组，基组由体系中各个原子中的原子轨道波函数组成。

斯莱特型基组是最原始的基组，函数形式有明确的物理意义，但是这一类型的函数，数学性质并不好，在计算多中心双电子积分时，计算量很大，因而随着量子化学理论的发展，斯莱特型基组很快就被淘汰了。

高斯型(Gaussian)基组

高斯型基组用高斯函数替代了原来的斯莱特函数。

高斯型函数在计算中有较好的性质，可以将三中心和四中心的双电子积分轻易转化为二中心的双电子积分，因而可以在相当程度上简化计算，但是高斯型函数与斯莱特型函数在r=0处的行为差异较大，直接使用高斯型函数构成基组会使得量子化学计算的精度下降。

6-31g（d,p）

对于原子的内层轨道用1个sto表示，每一个sto用6个gto拟合；对于原子的外层价轨道，每一个轨道用两个sto表示，其中一个sto用3个gto拟合，另一个sto用1个gto拟合。（d，p）表示加极化函数，对氢原子加p轨道函数，对重原子加d轨道函数。

基组选用的一般原则：

初步寻找分子结构用小基组, 再用大基组进一步计算

一般必须包含极化基组

阴离子，有氢键或大p键应该包含弥散基组

可以对中心及其附近使用精度高的基组，而外围用精度低的基组以降低计算量

前线分子轨道：分子中电子填充的能量最高轨道即最高占据轨道（HOMO），空轨道中能量最低的轨道即最低空轨道（LUMO）；若最高占据轨道即半占据轨道（SOMO），既能充当HOMO，又能充当LUMO。

3，半经验量子化学方法

借用经验或半经验参数代替分子积分来求解Hartree-Fock-Roothaan方程的量子化学计算方法。半经验计算通常只考虑价轨道。半经验方法省略或近似处理了Hartree-Fock计算中的一些项（例如双电子积分）。为了修正这些近似方法带来的误差，半经验方法计算使用了一系列由实验结果拟合的参数。有时，这些参数是根据从头算结果进行拟合的。半经验计算从头算快很多。但是如果计算的分子与参数化该方法时使用的分子结构不相近时，半经验方法可能给出完全错误的结果。常用半经验方法：休克尔分子轨道法（HMO）、推广的休克尔分子轨道发（EHMO）、全略微分重叠法（CNDO）、间略微分重叠法（INDO）、忽略双原子微分重叠法（NDDO）及修正的INDO和MINDO等等。

半经验方法与从头算方法的主要区别：

从头算方法指基于量子化学理论的，完全由理论推导而得的求解薛定谔方程的方法。从头算法结果具有更高的精确性，但需要耗费更多的时间和计算机内存空间，不适合计算大分子系统。

半经验方法借用经验或半经验参数代替分子积分来求解Hartree-Fock-Roothaan 方程，计算中通常只考虑价轨道。该方法在计算价电子波函数时，用大量经验常数进行近似处理，因此精确性较低，但大大节约了时间和内存空间，适合计算大分子系统。

4，密度泛函

是一种以体系的电子密度为变量研究多电子体系电子结构的量子力学方法。其理论基础是Hohenberg-Kohn第一二定理。第一定理说明多粒子体系的基态单粒子密度与其所处的外势场之间有一一对应关系，同时确定了体系的粒子数，从而决定了体系的哈密顿算符，进而决定体系的所有性质。这条定理为密度泛函理论打下坚实的理论基础。第二定理是密度泛函框架下的变分原理，即体系基态总能量（表示成粒子密度的泛函形式）在体系基态单粒子密度处取极小值，且即为体系的基态真实总能量。这条定理为采用变分法处理实际问题指出了一条途径。HF 方法完全忽略了相关能的计算,在DFT中,这部分能量考虑了进去,因此从原理上讲,DFT方法是严格的,未作任何近似,但是同交换相关能相联系的交换相关势的形式却是无法确定的,因此DFT的中心问题更是寻找更好的交换能函数和相关能

函数。交换相关泛函主要分为LDA，即泛函只与密度分布的局域值有关；GGA，泛函所依赖的变量除开局域密度以外，还包括局域密度的梯度。最常用的密度泛函是B3LYP。

现有交换相关能泛函存在的问题

1、没有完全消除掉电子的自相关作用。采用波函数进行量子化学计算时，一个自旋轨道容纳一个电子，不会有电子自身的相互作用；而采用密度泛函理论进行量子化学计算时，由于密度是一个总体的量，无法区别电子到底来源于哪个轨道，就会出现电子自己与自己的相互作用。这在物理上是不合理的，而现有泛函都不能从根本上消除。

2、处理简并态或近简并态困难。当处理开壳层原子时，把简并态的不同密度代入现有的近似泛函中会得到不同的能量值，这在物理上是不合理的，并且给某些（如分子的原子化能）计算带来不确定性

3、渐近行为不正确。这导致密度泛函理论在弱相互作用势计算中误差较大。

Thomas-Fermi模型的缺点

在原子的计算中它不比其它方法更好；

在分子的计算中得不到原子间可能成键的结果

5，分子力学方法（力场方法force field method）

分子力学方法是在分子水平上解决问题的非量子力学计算方法。该方法将分子视为一组依靠弹性力维系在一起的原子的集合，认为分子结构是原子之间的排斥力和相当于弹簧的化学键相互制约的结果。计算的关键是首先构成力场，即确定伸缩能、角变能、扭变能和非相互作用能等势能函数的具体形式，然后通过改变粒子分布的几何位型, 以能量最小为判据, 从而获得体系的最佳结构。这种方法简单易懂，其结果常作为分子轨道法计算的初始结构，但它不能研究与电子效应有关的性质，而且空间能随势函数形式和参数值而异。

分子的空间能V可表示为：

V=V STRETCH+E BEND+E TORSION+E V A+…

其中Ec是键的伸缩能，Eb是键角弯曲能，Et是键的二面角扭转能，Enb是非键作用能，它包括van der Waals作用能，偶极（电荷）作用能、氢键作用能等等。van der Waals还不能精确表示。

常见力场：MM+, Amber, Uff，

6，gaussion程序涉及的各种文件及其用途，输入文件各部分的意义Gaussian计算出的分子能量单位：a.u., 1a.u.=627.5095Kcal/mol

7，Z矩阵（分子内坐标）的写法

初三化学上学期计算题专题训练

化学计算题专题训练 1、已知尿素的化学式为CO（NH2）2，则一个尿素分子中含有____个原 子；尿素的相对分子质量是______；碳、氧、氢、氮四种元素的质量比为_____________ ；氮元素的质量分数为（填计算式）_________________________ 100kg尿素中含氮元素的质量为 ________ ；某农田需氮元素，则应施______ kg尿素。 2、某农田去年用了60千克尿素，今年要与去年肥分相当，要用_____ 千克碳酸氢铵[NH4HCO3] . 3 [Ca10（PO4）6（OH）2]形式存在，其相对分子质量为 ①一盒牛奶中至少含钙______克； ②羟基磷酸钙[Ca10（PO4）6（OH）2] （保留%）；

③若人体每天需要克钙，且这些钙有90%来自牛奶，则一个人 每天至少喝_______盒牛奶。 4、已知氯酸钾与二氧化锰的混合物克，加热完全反应后，剩余固体的质量为克，求①生成氧气多少克②克固体是什么，各多少克 5、碳和氧化铜的混合物克恰好完全，反应后称量为13克，求原混合物中碳与氧化铜的质量比。 6、某化学兴趣小组为了测定某石灰石样品中碳酸钙的质量分数，取用 g石灰石样品，把质量分数为10%的稀盐酸分五次加入样品中（样品中的杂质既不与盐酸反应，也不溶解于水），每次充分反应后都经过滤、干燥、称量，得实验数据如下，请计算：

（1）石灰石样品中碳酸钙的质量为。 （2）石灰石中碳酸钙的质量分数为。 化学推断题专题训练 1. 右图中的物质都是初中化学所学的，其中A、B 为单质，B是可供动植物呼吸的气体；甲、乙、丙 为化合物，甲与过量的丙、乙与过量的丙两两反应 的所有产物相同。图中“—”表示两端的物之间能 发生化学反应；“→”表示物质间存在转化关系； 部分反应物或生成物已略去。 （1）写出B的化学式；写出一种丙的名称。 （2）写出A和甲反应的化学方程式： （3）写出乙→甲的化学方程式： 2. 已知A、B、C、D是四种化合物，甲、乙、丙是三种单质：A是含碳化合物；A的相对分子质量小 于20，B是相对分子质量最小 的氧化物。在一定条件下，它 们之间存在如下转化关系： ⑴写出A、C、甲、乙四种物质的化学式。 A_____________；C_____________；甲_____________；乙_____________。 ⑵写出物质C与丙反应生成D的化学方程式：________________________________。 3.已知A为黑色粉末，B为固体单质，D为红色单质。A、B、C、D、E 五种物质之间的转化关系下图所示。请回答： 高温①＋澄清石灰水

1计算化学概述

1计算化学概述 计算化学在最近十年中可以说是发展最快的化学研究领域之一。究竟什么是计算化学呢?由于其目前在各种化学研究中广泛的应用, 我们并不容易给它一个很明确的定义。简单的来说, 计算化学是根据基本的物理化学理论通常指量子化学、统计热力学及经典力学及大量的数值运算方式研究分子、团簇的性质及化学反应的一门科学。最常见到的例子是以量子化学理论和计算、分子反应动力学理论和计算、分子力学及分子动力学理论和计算等等来解释实验中各种化学现象,帮助化学家以较具体的概念来了解、分析观察到的结果。对于未知或不易观测的化学系统, 计算化学还常扮演着预测的角色, 提供进一步研究的方向。除此之外, 计算化学也常被用来验证、测试、修正、或发展较高层次的化学理论。同时准确或有效率计算方法的开发创新也是计算化学领域中非常重要的一部分。简言之, 计算化学是一门应用计算机技术, 通过理论计算研究化学反应的机制和速率, 总结和预见化学物质结构和性能关系的规律的学科。如果说物理化学是化学和物理学相互交叉融合的产物, 那么计算化学则是化学、计算机科学、物理学、生命科学、材料科学以及药学等多学科交叉融合的产物, 而化学则是其中的核心学科。近二十年来, 计算机技术的飞速发展和理论方法的进步使理论与计算化学逐渐成为一门新兴的学科。今天、理论化学计算和实验研究的紧密结合大大改变了化学作为纯实验科学的传统印象, 有力地推动了化学各个分支学科的发展。而且, 理论与计算化学的发展也对相关的学科如纳米科学和分子生物学的发展起到了巨大的推动作用。 2计算化学的产生、发展、现状和未来 2.1计算化学的产生 计算化学是随着量子化学理论的产生而发展起来的, 有着悠久历史的一门新兴学科。自上个世纪年代量子力学理论建立以来, 许多科学家曾尝试以各种数值计算方法来深人了解原子与分子之各种化学性质。然而在数值计算机广泛使用之前, 此类的计算由于其复杂性而只能应用在简单的系统与高度简化的理论模型之中, 所以, 即使是在此后的数十年里, 计算化学仍是一门需具有高度量子力学与数值分析素养的人从事的研究, 而且由于其庞大的计算量, 绝大部分的

精题分解化学实验及计算典型例题

[精题分解]化学实验及计算 典型例题 （一）化学实验 [例1] 在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物，该氧化物又可以经过此反应的逆反应，生成颗粒很细的铁粉，这种铁粉具有很高的反应活性，在空气中受撞击或受热时会燃烧，所以俗称“引火铁”，请分别用下图中示意的两套仪器装置，制取上速铁的氧化物和“引火铁”，实验中必须使用普通铁粉、6molL-1盐酸，其它试剂自选（装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去）。 填写下列空白： （1）实验进行时试管A 中应加入的试剂是 烧瓶B 的作用是 ； 烧瓶C 的作用是 在试管D 中收集得到的是 （2）实验时，U 型管G 中应加入的试剂是 分液漏斗H 中应加入 （3）两套装置中，在实验时需要加热的仪器是（填该仪器对应字母） （4）烧瓶I 中发生的反应有时要加入少量硫酸铜溶液，其目的是 （5）试管E 中发生反应的化学方程式是 （6）为了安全，在E 管中的反应发生前，在F 出口处必须 ；E 管中反应开始后，在F 出口处应 [解析] 这是一这典型的功能性信息给予实验题，①题给新信息是制取‘引火铁”的反应原理需同学们推理写出②“引火铁”的特性③两套未曾见过的新装置。解答中首先阅读题干“在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物。”联想学过的反应： ()2 432443H O Fe O H Fe ++高温气 （普通铁粉） 由此反应推知制取“引火铁”的新反应为

()气高温O H Fe H O Fe 2243434++（引火铁） 即题中涉及铁的氧化物是Fe3O4（不是Fe2O3，也不是FeO ），一定条件是指高温。 然后．仔细观察两套实验装置，可发现左边装置有用排水法收集反应生成气体（D 试管）一定是H2，由此确认左边装置为制取铁的氧化物，而右边装置用于制取“引火铁”，这是本题解题的突破口，然后综合运用有关实验的知识和技能，结合对装置图的观察加工，即可解题如下： （1）A 中应加入普通铁粉，B 是作为水蒸气发生器，因反应产生的H 2可能不连续，C 瓶为防止水槽中的水倒吸而作缓冲瓶（较难），D 中收集到的是H 2。 （2）右边的装置气流是从右到左，烧瓶I 和分液漏斗H 的组合一定是H 2发生装置，所用试剂自然是普通铁粉和6mol 、L -1 盐酸，所以制得的H 2中含有HCl 气体和H 2O （气），在制取“引火铁”之前必须净化、干燥，由此U 形管G 中应加入固体碱性干燥剂NaOH 或碱石灰。 （3）根据题给两个反应的条件都是“高温”和要制取水蒸气的要求，可知实验时需要加热的仪器为A 、 B 、E 。 ．（4）联想到课本习题（《化学选修第三册》P62第4题），在Zn 和稀H 2SO 4反应制取H 2时加入少量CuSO 4溶液能使制取H 2的反应加快，可知，在I 中加入少量CuSO4溶液，其目的是加快H 2的生成速度，原因是形成了无数微小的Fe-Cu 原电池，加快了反应（析氢腐蚀）的进行。 （5） 试管E 中的反应自然是制取“引火铁”的反应。其关键在于反应物是Fe 3O 4而不是铁的其它氧化物。 （6）结合初中H 2还原CuO 的实验可知，H 2在加热或点燃前一定要先验纯，所不同的是，本实验还要尽可能避免空气进入试管E ，使制取的高活性的“引火铁”受热燃烧、所以要加带导管F 的橡皮塞。此外E 管反应后，为了防止F 出口处的水蒸气凝结，堵塞出气口或回流到试管E 将其炸裂，因此E 管反应后，F 出口处应点燃H 2。 [答案] （1）普通铁粉；作为水蒸气发生器；防止水倒吸；氢气。 （2）固体NaOH （或碱石灰、CaO 等碱性固体干燥剂；6mol ·L -1HCl ） （3）A 、B 、E （4）加快氢气产生的速度 （5）O H Fe H O Fe 2243434++高温 （6）检验氢气的纯度；点燃氢气 [评述] 本题以化学实报实销验为依托全面考查了观察、实验、思维、自学等诸多能力。其特点是：①题给新信息尽管很隐蔽，但仍源于课本；所给装置是由常用仪器装置重新组合而成的新颖、非常规装置。②设计仪器装置、选用药品时都打破常规，体现创新精神。如用烧瓶C 作安全瓶；制取“引火铁”的装置

2013~2014学年第一学期期末复习资料 专题七 化学计算

2013~2014学年第一学期期末复习资料 专题七化学计算 第Ⅰ部分（选择题） 单项选择题(每题只有一个 ．．．．选项符合题意。) 1．右图为市售盐酸标签的部分内容，其中36.0%~38.0%表示该 盐酸中（） A．氯元素含量 B. 溶质溶解度 C．溶质质量分数 D. 溶质式量 2．青篙素（化学式为C15H22O5）是治疗疟疾的特效药。关于青篙 素的说法正确的是（）A．不属于有机物 B . 28.2g 青篙素中含碳元素的质量为18g C．一个青篙素分子含有11 个氢分子 D . C 、H 、O 三种元素的质量比为15 : 22 : 5 3．实验室需要100g 质量分数为3 ％氯化钠溶液，配制过程中相关描述正确的是（）A．用3g 氯化钠与100g 水配制得到 B．直接用手抓取氯化钠 C．氯化钠直接放于天平托盘上称取 D．用50g 质量分数6％氯化钠溶液与50g 水配制得到 4．右图为NaCl、KNO3的溶解度曲线，下列说法正确的是（） A．KNO3的溶解度一定大于NaCl溶解度 B．20℃时，50g水最多能溶解31.6gKNO3 C．t℃时，NaCl和KNO3的饱和溶液的溶质质量分数相等 D．50℃的NaCl饱和溶液降温到20℃时变成不饱和溶液 5．2013年4月，四川雅安发生了7.0级地震。震后灾区人民的饮用水可用漂白粉消毒。 漂白粉的制取原理为：2Cl2+x Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O，此反应中x的数值为 （）A．1 B．2 C．3 D．4 6．（2013玉林）某兴趣小组的同学将一块不纯的铁片5.6g投入到足量的稀盐酸中，充分反应后生成了0.2g气体，则该铁片中混有的杂质一定不可能是（）A．铝和锌B．镁和锌C．镁和铜D．锌和铜

计算化学学习指南

计算化学学习指南 计算化学学习基本要求： 在学习了化学系列基础课程之后，通过本课程的学习，掌握化学中常用的数值计算方法，并能利用计算方法来解决化学中和部分工程实践中的实际问题，学习中坚持理论与实践相结合，才能更深刻的理解与运用理论，并在解决实际问题中，掌握理论和方法，培养学习能力、实践能力和创新能力。 计算化学学习的难点： 学生学习计算化学时由于受原有化学、数学、计算机基础的制约，感到课程涉及知识面广，入门较慢。尤其是对各种化学、化工知识的综合应用及编程需要有一个熟悉的过程。 计算化学的研究方法： 传统意义上的计算化学要完成的任务一般包括以下几个方面： 1．量子结构计算，分子从头计算（Schrodinger方程的精确解）、半经验计算（Schrodinger方程的估计解）和分子力学计算（根据分子参数计算），属于量子化学和结构化学范畴； 2．物理化学参数的计算，包括反应焓、偶极矩、振动频率、反应自由能、反应速率等的理论计算，一般属于统计热力学范畴； 3．化学过程模拟和化工过程计算等。 但是随着科学的发展，要界定计算化学的范围是很困难的，因为它是化学学科现代化过程中新的生长点，它与迅速崛起的高科技关系密切，深受当今计算机及其网络技术飞速发展的影响，正处在迅速发展和不断演变之中，研究的侧重点也因研究者及其所处的学术环境、原有基础和人员的知识背景而异。在今后的一段时期内，计算机辅助结构解析、分子设计和合成路线设计将是计算化学的主题。尽管实际上计算化学覆盖的面还要广得多，比较公认的研究领域至少有：1．化学数据挖掘(Data mining)；

2．化学结构与化学反应的计算机处理技术； 3．计算机辅助分子设计； 4．计算机辅助合成路线设计； 5．计算机辅助化学过程综合与开发； 6．化学中的人工智能方法等。 无论计算化学涉及的内容多么广泛，其核心依然是数值计算问题。 本课程主要学习利用用计算机解化学中的数值计算问题，一般包括以下几个步骤： 1．对所要解决的问题进行分析，将化学问题转变为数学模型，选择所需的计算方法； 问题分析是完成计算任务的基础，包括对问题所含物理化学意义的清楚认识。在进行数值计算时要量纲明确，保证计算步骤分解准确。采用的数学理论正确、计算方法合理有效。 2．写出解决问题的程序框图 根据分析结果给出程序框图是编写程序的基础和关键。写出清晰、流畅、准确的程序框图是任何计算机语言编写程序的必要步骤。程序框图的绘制要根据计算机运算的特点和编写代码程序的需要。 3．代码程序的编写 选择一种合适的计算机语言，运用该种语言将上述程序框图写成计算机程序（高级程序）。由于一种计算机语言往往有不同版本，适合于不同的编译平台，彩的程序代码要符合该编译平台的规范。 4．程序的调试和编译 一个计算机程序编写完成后，一般需要通过编译、调试和修改步骤，构成计算机可以识别的代码集，并找出问题，加以完善。编译和高度的方法依据不同的程序编译平台会略有不同。 5．试算分析，输出结果 调试得到执行程序后，用已知的算例去试算检查，分析结果正确无误码，才能用于未知的算例。

计算化学学习指南

《计算化学》课程学习指南 计算化学学习基本要求： 在学习了化学系列基础课程之后，通过本课程的学习，掌握化学中常用的数值计算方法，并能利用计算方法来解决化学中和部分工程实践中的实际问题，学习中坚持理论与实践相结合，才能更深刻的理解与运用理论，并在解决实际问题中，掌握理论和方法，培养学习能力、实践能力和创新能力。 计算化学学习的难点： 学生学习计算化学时由于受原有化学、数学、计算机基础的制约，感到课程涉及知识面广，入门较慢。尤其是对各种化学、化工知识的综合应用及编程需要有一个熟悉的过程。坚持一定会有收获！ 计算化学的研究方法： 传统意义上的计算化学要完成的任务一般包括以下几个方面： 1．量子结构计算，分子从头计算（Schrodinger方程的精确解）、半经验计算（Schrodinger方程的估计解）和分子力学计算（根据分子参数计算），属于量子化学和结构化学范畴； 2．物理化学参数的计算，包括反应焓、偶极矩、振动频率、反应自由能、反应速率等的理论计算，一般属于统计热力学范畴； 3．化学过程模拟和化工过程计算等。 但是随着科学的发展，要界定计算化学的范围是很困难的，因为它是化学学科现代化过程中新的生长点，它与迅速崛起的高科技关系密切，深受当今计算机及其网络技术飞速发展的影响，正处在迅速发展和不断演变之中，研究的侧重点也因研究者及其所处的学术环境、原有基础和人员的知识背景而异。在今后的一段时期内，计算机辅助结构解析、分子设计和合成路线设计将是计算化学的主题。尽管实际上计算化学覆盖的面还要广得多，比较公认的研究领域至少有：1．化学数据挖掘(Data mining)；

2．化学结构与化学反应的计算机处理技术； 3．计算机辅助分子设计； 4．计算机辅助合成路线设计； 5．计算机辅助化学过程综合与开发； 6．化学中的人工智能方法等。 无论计算化学涉及的内容多么广泛，其核心依然是数值计算问题。 本课程主要学习利用计算机解化学中的数值计算问题，一般包括以下几个步骤： 1．对所要解决的问题进行分析，将化学问题转变为数学模型，选择所需的计算方法； 问题分析是完成计算任务的基础，包括对问题所含物理化学意义的清楚认识。在进行数值计算时要量纲明确，保证计算步骤分解准确。采用的数学理论正确、计算方法合理有效。 2．写出解决问题的程序框图 根据分析结果给出程序框图是编写程序的基础和关键。写出清晰、流畅、准确的程序框图是任何计算机语言编写程序的必要步骤。程序框图的绘制要根据计算机运算的特点和编写代码程序的需要。 3．代码程序的编写 选择一种合适的计算机语言，运用该种语言将上述程序框图写成计算机程序（高级程序）。由于一种计算机语言往往有不同版本，适合于不同的编译平台，彩的程序代码要符合该编译平台的规范。 4．程序的调试和编译 一个计算机程序编写完成后，一般需要通过编译、调试和修改步骤，构成计算机可以识别的代码集，并找出问题，加以完善。编译和高度的方法依据不同的程序编译平台会略有不同。 5．试算分析，输出结果 调试得到执行程序后，用已知的算例去试算检查，分析结果正确无误码，才能用于未知的算例。

现代分子理论与计算化学导论作业

《现代分子理论与计算化学导论》 ——课程大作业班级：xxxxxxx 姓名：小签牛学号：xxxxxxxxxx 题目：在T*=1.5条件下，分别用分子模拟方法和微扰理论方法计算ρ*=0.02和0.85的体系的压力，并比较两种方法计算 的结果。 Ⅰ.当T*=1.5、ρ*=0.02时的情况 ①由Monte Carlo模拟获得体系的内能、径向分布函数和压力，流 体参数及模拟条件见contrifile文件； 此时的contrifile文件为： ---------------ENTER THE FOLLOWING IN LENNARD-JONES UNITS-------------------- 0.02 # Enter The Density 1.5 # Enter The Temperature 8.0 # Enter The Potential Cutoff Distance 108 # Enter The Intial Molecular Number ---------------ENTER THE SIMULATION STEP CONTROLLING PARAMETES--------------- 200000 # Enter Number Of Cycles 400 # Enter Number Of Steps Between Output Lines 400 # Enter Number Of Steps Between Data Saves 400 # Enter Interval For Update Of Max. Displ. .False. # Whether Read config. From Old Simulation Run config.dat # Enter The Configuration File Name ---------------ENTER THE RADIAL DISTRIBUTION FUNCTION PARAMETES-------------- .True. # Whether Calculate The Radial Distribution Function 0.01 # Enter The Radial Distribution Distance 100000 # Enter Number Of Cycles Of Start Calculating The Radial Distribution gr0.02.dat # Enter The Radial Distribution File Name （运行程序见附件1） 所得“result.dat”文件中的结果为： A VERAGES = -0.149649

= 0.028542

物理化学期末考题(四,计算题参考答案)汇编

仅供参考，请勿外传 计算题参考答案 1．1mol 单原子理想气体的始态为300K ，500kPa 。（1）在等温条件下向真空膨胀至100kPa ，求此过程的Q 、W 、U ?、H ?、S ?、A ?、G ?。（2）在恒压条件下，体积增至原来的两倍（V 2=2V 1）, 求此过程的Q 、W 、U ?、H ?、S ?。 解：(1) 因为向真空膨胀，等温过程，故： 01=Q ，01=W ，01=?U ，01=?H J 4014kPa 500kPa 100ln K 300K mol J 8.314mol 1ln 111211-=?????==?=?--p p nRT G A 111211K J 38.13kPa 100kPa 500ln K mol J 8.314mol 1ln ---?=????==?p p nR S (2) 因为12212,V V p p ==，所以，由 1 1 1222T V p T V p = ，得K 600212==T T J 6236K 300)(600K m o l J 8.3142 5 m o l 1)(1112m ,22=-?????=-==?--T T nC Q H p J 3741K 300)(600K m o l J 8.3142 3 m o l 1)(1112m ,2=-????? =-=?--T T nC U V J 2495J 6236J 3741222-=-=-?=Q U W 1K 600K 300m ,m ,2K J 4.14K 300K 600ln 8.314251d 1d 2 1 -?=??=?==?? ? T T C T T nC S p T T p 2．1mol 理想气体，始态压力202650Pa ，体积为22.4dm 3，连续经历下列三个过程达到终态。 (1) 从始态可逆膨胀至B ，其压力为101325Pa ；(2)从B 再等容加热至C ，其温度为1091.9K ； (3)从C 再在等压条件下冷却至终态D ，其温度为545.9K 。 试求： (1) 在p-V 图上绘出上述过程的示意图。 (2) 计算整个过程的Q 、W 、ΔU 、ΔH 。 解：（1）先确定各状态参量，从中分析状态之间的区别和联系 A : n =1mol p A =202650Pa V A =22.40dm 3 T A =pV /nR =545.9K B : n =1mol p B =101325Pa V B =nRT /p =44.8dm 3 T B =545.9K

《计算化学》教学大纲

《计算化学》教学大纲 一、课程基本信息 二、课程教育目标 本课程的教育目标在于在计算化学多学科交叉（化学、数学、计算机科学）内容的优化与整合上，突出课程内容的基础性与前沿性；充分利用现代信息技术，用现代化教学理念指导教学全过程，使学生全面

掌握应用计算机解决化学、化工相关问题的基本思路、基本原理、基本方法和基本技能，培养学生学习能力、实践能力与创新能力。 通过本课程的学习，使学生达到： ——掌握如下计算方法及其在化学中的应用： ?Newton-Raphson迭代法、二分法求解一元N次（N>2）方程； ?消去法、Gauss-Seidel迭代法解线性方程组； ?线性回归分析方法； ?Lagrange插值法和差商； ?Simpson法求数值积分； ?Euler法解常微分方程。 ——理解如下计算方法及其在化学中的应用： ?非线性回归分析，多项式回归分析； ?Gauss 法求数值积分； ?Runge-Kutta法解常微分方程。 ——了解如下计算方法及其在化学中的应用： ?样条函数插值法； ?Jacobi方法、QL方法求本征值； ?单纯形优化； ?化工调优； ?化学化工中常用的计算机软件与网络资源； ?分子动力学模拟；Monte Carlo模拟法。 三、理论教学内容与要求 1．前言（1学时）什么计算化学；计算机在化学中的应用；计算化学的过去、现在和将来；学习方法。 2．代数方程及代数方程组的求解在化学中的应用（5学时）二分法；Newton-Raphson迭代法；Gauss消去法；Gauss-Seidel迭代法。 3．插值法和回归分析——实验数据的拟合及模型参数的确定（5学时）线性插值；Lagrange插值；中心差商；一元线性回归分析；一元非线性回归；多元回归；多项式回归分析（自学）。 4．数值积分与常微分方程的数值解法（4学时）梯形法；Simpson法；离散点数据的求积；Gauss法（自学）；Euler法及其改进；Runge-Kutta法。 5．本征值和本征向量（1.5学时）Jacobi方法；QL方法（自学）。 6．化学化工中常用的软件及网络资源简介（1.5学时）结构式绘图软件；科学数据处理软件；化学化工重要网站；化工信息源。 7．化学化工中的最优化方法简介（1.5学时）单纯形法优化；化工调优。 8．化学化工过程计算机模拟简介（1.5学时）分子动力学模拟；Monte Carlo法；化工过程模拟；课程小结。 9．拓展课堂（1学时）上机实践主讲教师作计算化学相关的研究报告。 或外请专家作计算化学相关的专题报告。 10．学生讨论课（2学时）学生根据自查资料，写出课程报告并进行课堂讨论。

量子化学计算实验详解

量子化学计算方法及应用 吴景恒 实验目的： （1）掌握Gaussian03W的基本操作 （2）掌握 Gaussian03W进行小分子计算的方法，比较不同方法与基组对计算结果的影响，并比较同分异构体的稳定性（3）通过运用量子力学方法计算分子的总电子密度，自旋密度，分子轨道及静电势 实验注意： （1）穿实验服；实验记录用黑色，蓝色或蓝黑色钢笔或签字笔记录；实验数据记录不需要画表格 （2）实验前请先仔细阅读前面的软件使用介绍，然后逐步按照实验步骤所写内容进行操作 （3）截图方法：调整视角至分子大小适中，按下键盘上的PrintScreen按键截图，从“Windows开始菜单”打开“画图”工具，按Ctrl+v或“编辑-粘贴”，去掉四周多余部分只留下分子图形，保存图片 （4）所有保存的文件全部存在E盘或D盘根目录用自己学号命名的文件夹下，不要带中文命名，实验完毕全部删除，不得在计算用机上使用自己携带的U盘或其他便携存储设备！ （5）HyperChem里面截图时候可以用工具栏以下几个工具调整视图： Rotate out-of-plane：平面外旋转工具，转换视角用 Mgnify/Shrink：放大镜工具，转换视角用 Gaussian03W使用介绍：（注意，下面只是界面示意图，实验時切勿按下图设置） 输入文件：Gaussian输入文件，以GJF为文件后缀名 联系命令行：设定中间信息文件（以CHK为后缀名）存放的位置、计算所需的内存、CPU数量等 作业行：指定计算的方法，基组，工作类型，如：#P HF/6-31G(d) Scf=tight Opt Pop=full #作业行开始标记 P 计算结果显示方式为详细， 选择还有T（简单）和 N（常规，默认） HF/6-31G(d) 方法/基组 Opt对分子做几何优化 Pop=full进行轨道布居分析，详尽输出轨道信息和能量 电荷 多重态：分子总电荷及自旋多重态（2S+1, S=n/2, n为成单电子数） 分子结构的表示 1、直角坐标：元素符号X坐标Y坐标Z坐标（如上图所示） 2、Z矩阵（参考后附内容）：元素符号（原子一）原子二键长原子三键角原子四二面角

结构化学期末复习-计算题

计算题 ( 附答案 ) 1. 5 分 用透射电子显微镜摄取某化合物的选区电子衍射图，加速电压为200？kV ，计算电子加速后运动时的波长。 2. 10 分 限制在一个平面中运动的两个质量分别为m 1和m 2的质点 ， 用长为R 的、没有质量的棒连接着， 构成一个刚性转子。 (1) 建立此转子的Schr?dinger 方程， 并求能量的本征值和归一化的本征函数； (2) 求该转子基态的角动量平均值。 已知角动量算符 M ?=M ?z =-i π2h φ ??。 3. 10 分 分子CH 2CHCHCHCHCHCHCH 2中的π电子可视为在长为8R c-c 的一维势箱中运动的自由粒子。分子的最低激发能是多少？它从白色光中吸收什么颜色的光；它在白光中显 示什么颜色？ (已知 R c-c=140 pm) 4. 10 分 试证明三维势箱中粒子的平均位置为(a /2， b /2， c /2)。 5. 10 分 ①丁二烯 和②维生素A 分别为无色和橘黄色，如何用自由电子模型定性解释。 ① ② 已知丁二烯碳碳键长为1.35310-10？nm(平均值)，维生素A 中共轭体系的总长度为1.05？nm(实验值)。 6. 10 分 已知 Li 2+ 的 1s 波函数为 03130s 1e 27a r -α??????π=ψ (1)计算 1s 电子径向分布函数最大值离核的距离； (2)计算 1s 电子离核平均距离； (3)计算 1s 电子概率密度最大处离核的距离。 （10!d e +∞ -=?n ax n a n x x ） 7. 10 分 已知类氢离子 sp 3杂化轨道的一个波函数为： x p s 3sp 2 321φφψ+= 求这个状态的角动量平均值的大小。

化学实验数据分析计算题(二)

实验数据分析计算题（二） 例1. 为测定某NaCl 、Na 2CO 3固体混合物的组成，小明同学取16g 该混合物放入烧杯中，分五次加入稀盐酸（每次加入稀盐酸的质量为25g ），待反应完全后，得到下面的质量关系。 加入稀盐酸的次数 第一次 第二次 第三次 第四次 第五次 烧杯及反应后混合 物的总质量/g 122.2 146.1 170.0 193.9 218.9 请分析以上数据后计算： （1）原固体混合物中32CO Na 的质量。 （2）当加入稀盐酸至固体混合物恰好完全反应时，所得溶液的溶质质量分数。（计算结果精确到0.1） 例2．某化学兴趣小组同学为测定某石灰石样品中碳酸钙的质量分数，取用2.0g 石灰石样品，把25.0g 稀盐酸分五次加入样品中（样品中杂质既不与盐酸反应也不溶于水），每次充分反应后都经过过滤、干燥、称量，的实验数据如下： （1）石灰石样品中碳酸钙的质量分数为 ____； （2）计算最后反应生成溶液中氯化钙的质量分数（计算过程和结果均保留一位小数）。 (3) 计算稀盐酸的质量分数。 实验次数 1 2 3 4 5 稀盐酸的累计加入量/g 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 剩余固体的质量/g 1.5 1.0 0.5 0.3 0.3

例3: 混合物全部溶于水，将得到的溶液等分为4分，然后分别加入一定量未知质量分数的氯化钡溶液，实验数据见下表： 第一份第二份第三份第四份 加入氯化钡溶液质量/g 15 20 25 30 反应得到沉淀的质量/g 1.40 1.86 2.33 2.33 若有关的化学反应为：Na2SO4 + BaCl2 === BaSO4↓+ 2NaCl。请计算：（计算结果精确到0.01） （1）未知氯化钡溶液的溶质质量分数； （2）原混合物中硫酸钠的质量分数 例4（2010江西南昌）24．(6分) 今年全国人大和政协会议使用了一种含碳酸钙的“石头纸”：为测定其中碳酸钙的含量，课外活动小组的同学称取50g碎纸样品。分别在5只烧杯中进行了实验，实验数据见下表（假设纸张其他成分既不溶于水，也不与水反应）： 烧杯①烧杯②烧杯③烧杯④烧杯⑤ 加入样品的质量/g1010101010 加入稀盐酸质量/g1020304050 充分反应后生成气 0．881．76X3．523．52体的质量/g （1）表中X的值为； （2）求样品中碳酸钙的质量分数； （3）烧杯④中物质充分反应后所得溶液的质量。

九年级化学上学期期末考点训练计算题含解析新人教版

计算题 (基础）1．实验室加热氯酸钾和二氧化锰的混合物28g制取氧气,完全反应后剩余固体质量为18.4g,请计算: （1）生成氧气的质量_______； （2）原混合物中氯酸钾的质量_________。 【答案】（1）9.6g （2）24.5g 【解析】（1）在加热和二氧化锰的催化作用下,氯酸钾分解生成氯化钾和氧气,生成的氧气会逸散到空气中,故固体减少的质量即为生成的氧气的质量。生成氧气的质量 m(O2)=28.0g-18.4g=9.6g；（2）利用化学方程式,根据氯酸钾与氧气反应的质量比即可计算出氯酸钾的质量。 设氯酸钾的质量为x； 2KClO3 2KCl+3O2↑ 245 96 x 9.6g x=24.5g 答:生成氧气的质量为9.6g,原混合物中氯酸钾的质量为24.5g。 (基础）2．实验室新进一批块状大理石,某化学小组成员称取12.5 g该大理石样品,加入足量稀盐酸测定碳酸钙的含量,完全反应后,称得固体剩余物的质量为2.5 g,样品中杂质不溶于水且不与稀盐酸反应,请回答下列问题: （1）该样品中碳酸钙的质量为__________。 （2）计算12.5g该样品最多可以制得二氧化碳的质量,写出必要的计算过程__________。 【答案】（1）10 g （2）4.4g 【解析】（1）大理石样品中的碳酸钙与足量的稀盐酸反应,剩余固体则是不能跟稀盐酸反应的杂质。根据题意可知:该样品中碳酸钙的质量=样品质量-杂质质量=12.5g-2.5g=10g。 （2）已知碳酸钙的质量为10g,可根据反应方程式中碳酸钙与二氧化碳的质量关系计算二氧化碳的质量。具体过程如下: 解:设最多可生成二氧化碳的质量为x。

八年级下册期末培优-化学计算专题(有答案)

八年级下册期末培优-化学计算专题（有答案） 一、解答计算题 1．取若干克氯酸钾（KClO3）和二氧化锰的固体混合物，在试管中加热至不再有气体放出，将试管内的剩余固体冷却后溶于水，过滤、洗涤、干燥得到纯净固体 3.25g，还得到100g 溶质质量分数为7.45%的滤液。试分析回答： （1）氯酸钾中氯元素的化合价为。 （2）求原固体混合物中氯酸钾的质量质量分数。 （3）求反应后产生气体的质量。 2．每当电闪雷鸣之时，空气中发生的一种反应为N2+O2 ==== 2NO。已知32克氧气和足量 放电 的氮气化合成一氧化氮时要吸收180千焦的能量，假设某次闪电的能量为1.50×107千焦，其中有1/1000的能量用于这一反应，求： （1）NO中的氮元素的质量分数为。（保留小数点后两位） （2）此次闪电所产生的NO的质量是千克。 （3）若某次闪电产生3000千克的NO，则其中的氮元素质量等于千克尿素[CO （NH2）2]中的氮元素质量。 3．硝酸钾是重要的盐,化学式为KNO3。硝酸钾是我国古代劳动人民发明的黑火药的重要组成成分（“一硝二硫三木炭”的硝就是指硝酸钾）。硝酸钾还是一种重要的肥料，既是钾肥，又是氮肥。现有硝酸钾6千克，将它施到面积为0.3亩水稻田里（一亩=667米2），假设水深为4厘米，求： （1）6千克硝酸钾中含钾多少千克? （2）硝酸钾中氮的质量分数是多少? （3）稻田中硝酸钾的质量分数是多少?（设硝酸钾没有被土壤吸收） 4．食品添加剂是指用于改善食品口味、延长食品保存期甚至增加食品营养成分的一类天然或合成物质，但如果被过度使用，则会危害人的健康。食盐也是一种食品添加剂，其中的Na+既可增加食物的咸味，又是人体必需的无机盐。但卫生机构建议，人体每天钠元素的摄入量不宜超过2.3克。 （1）了解了有关食品添加剂知识后，当你在选购食品时应该________ 。 A．尽量选择加工度低的食品，以免摄入过多的添加剂 B．尽量选择色、香、味俱全的食品，以保证口味 C．多关注食品营养表中添加剂的品种和用量 D．只关注食品的营养成分，不在乎是否含有添加剂 （2）食盐中钠元素与氯元素的质量比为多少？ （3）如果人体所需的钠元素全部来自食盐，那么，一个人每天食盐的摄入量不宜超过多少克？ 5．某兴趣小组用氯酸钾与二氧化锰的混合物制取氧气，试管中固体的质量随时间变化的数 据见下表。制取结束后，将剩余固体用适量水充分溶解后，过滤，回收二氧化经固 第1 页，共6 页

计算化学在化学中的应用

计算化学在化学方面的应用 摘要：计算化学在最近十年中是发展最快的化学研究领域之一，通过对具体的分子系统进行理论分析和计算，能比较准确地回答有关稳定性、反应机理等基本化学问题。如今计算化学已被广泛用于材料、催化和生物化学等研究领域。本文主要就计算化学的背景、计算化学常用的方法及其在化学化工中的应用等几个方面作一简单介绍。 关键词计算化学材料催化应用 Abstract: Computational chemistry is one of the fastest growing areas of chemical research in the last decade.Through theoretical analysis and calculations to a specific molecular system, one can accurately answer the basic chemical problems, for example, the stability and the reaction mechanism, etc. Today, computational chemistry has been widely used in materials, catalysis and biochemistry research. In this paper, the background of computational chemistry, the commonly used methods in computational chemistry and its application in chemistry and chemical industry have been briefed respectively. Key words:Computational chemistry; Materials; Catalysis; Application 1、计算化学的背景介绍 计算化学（Computational Chemistry）在最近10年是发展最快的化学研究领域之一。它是根据基本的物理化学理论（通常是量子化学）以大量的数值运算方式来探讨化学系统的性质。最常见的例子是以量子化学计算来解释实验上的各种化学现象，帮助化学家以较具体的概念来了解、分析观察到的结果。除此之外，对于未知或不易观测的化学系统，计算化学还常扮演着预测的角色，提供进一步研究的方向。另外，计算化学也常被用来验证、测试、修正或发展较高层次的化学理论。同时，更为准确或高效的计算方法的开发创新也是计算化学领域中非常重要的一部分。 量子化学，作为量子力学的一个分支，是将量子力学的基本原理和方法，应用于研究化学问题的一门基础科学，其核心问题就是通过一系列近似，求解薛

化学实验型计算专题

化学实验型计算专题 1．为了对氯化钾样品（含少量硝酸钾）进行组分分析，甲、乙、丙、丁四位同学分别进行实验，数据如下： (1) 所用的AgNO 与KCl恰好完全反应的是（） 3 A.甲 B.乙 C.丙 D.丁 (2 ) 求X的值。 2．现有某铜粉和镁粉的混合物样品。为了测定样品中铜的百分含量，甲、乙、丙、丁四位同学用同一样品分别进行实验，测定的实验数据如下表： 分析实验数据，回答下列问题： （1）混合物中铜的质量百分含量是多少？ （2）丙同学反应后溶液的质量是多少？

（3）若将丙同学生成的溶液在t摄氏度时，配成饱和溶液，还需蒸发掉多少克水？（t摄氏度MgSO 的溶解度：S=20克/100克水） 4 3．学校研究性学习小组测定某铜锌合金中锌的质量分数，取一定量该合金与稀硫酸反应，进行了三次实验，所得相关的实验数据记录如下：（实验中的误差忽略不计） 根据以上数据分析: （1）该合金中锌的质量分数。 （2）该稀硫酸的质量百分比浓度。

（3）第三次实验中烧杯内剩余固体质量m=______克。 4．有一种石灰石样品，其中含有的杂质是二氧化硅（二氧化硅是一种不溶于水，不与盐酸反应，耐高温的固体）。某学生想测定该样品的纯度，他取用2克这种石灰石样品，把20克稀盐酸分4次加入，充分反应后剩余固体的质量见表 （1）第三次实验盐酸是否过量？为什么？ （2）石灰石样品的纯度是多少？ （3）20g稀盐酸的质量分数是多少？（精确到0.1%） （4）100kg这种纯度的石灰石充分煅烧后，可得到固体多少kg?

5.某学校对实验室中的大理石样品进行纯度测定，他们分成4个小组分别进行实验（假设杂质不参加反应）数据记录如下：

量子化学计算实验详解2014

量子化学计算方法及应用 实验目的： （1）掌握Gaussian03W的基本操作，通过计算小分子比较不同方法与基组对结果的影响，并比较同分异构体的稳定性；（2）通过运用量子力学方法计算分子的总电子密度，自旋密度，分子轨道及静电势。 实验注意： （1）穿实验服；实验记录用黑色，蓝色或蓝黑色钢笔或签字笔记录，不需要画表格； （2）实验前请先仔细阅读后附的软件使用介绍，然后逐步按照实验步骤所写内容进行操作； （3）所有保存的文件全部保存在E盘或D盘根目录用自己学号命名的文件夹内，文件不要带中文命名，实验完毕全部删除，不得在计算用机上使用自己携带的U盘或其他便携存储设备！ 实验步骤： 一、计算准备 打开GaussView，在新建的分子窗口中画出给定的分子结构，点击右键选择Lables显示原子序号；点击File –Save...，把分子保存为mol.gjf文件；用记事本打开mol.gjf文件，根据分子的对称性修改分子的Z矩阵，为相同环境的原子设置相同的键长并给出名称及初始值，以丙二烯的初始Z-矩阵为例： C C 1 B1 H 2 B2 1 A1 H 2 B3 1 A2 3 D1 C 4 B4 2 A3 1 D2 H 5 B5 4 A4 2 D3 H 5 B6 4 A5 2 D4 B1 1.35520000 B2 1.07000000 B3 1.07000000 B4 3.37362449 B5 1.07000000 B6 1.07000000 A1 120.22694612 （以下省略...） 由于氢3，氢4与碳2的键长和氢6，氢7与碳5的键长均相等，所以B2、B3、B5、B6均可设定为键长CH（自定义名称，注意所有字母都用大写！），把下面的B2改为CH并把B3、B5、B6删除（数值不同不要紧，后面已为其给出相同的键长初始值）；另外把B1改为键长CC，B4改为键长CC2，键角二面角可无视；修改后Z矩阵如下：C C 1 CC H 2 CH 1 A1 H 2 CH 1 A2 3 D1 C 4 CC2 2 A3 1 D2 H 5 CH 4 A4 2 D3 H 5 CH 4 A5 2 D4 CC 1.35520000 CH 1.07000000 CC2 3.37362449 A1 120.22694612 （以下省略...） 注意内坐标所有变量均在后面给出初始值，变量设值不能重复，修改好后保存，用GaussView点击File – Open尝试打开刚才保存的mol.gjf文件，如果打开有误请再检查和修改。把分子结构和原子编号在实验原始数据记录上记录下来（不需记录Z-矩阵）。

计算化学复习题

计算化学复习题 第一章 1.请列举计算化学的基本任务 答：几何结构优化，电子结构分析，频率计算，蛋白质的计算，电子和电荷分布的计算，势能面搜索，化学反应速率常数的计算，热力学计算。 2.量子力学、量子化学、分子力学、分子动力学模拟的英文 答：Quantum Mechanics Quantum Chemistry Molecular Mechanics Molecular Dynamics Modelling 3.计算化学的基本方法有哪些 答：（1）ab initio methods从头算方法：是量子力学非参数化分子轨道处理方法。它建立在非相对论近似、Born-oppenheimer近似、轨道近似的基础上，采用原子轨道线性组合和Hartree-Fock自洽场方法，方法中的全部积分均做精确的计算，不使用任何计算方法的任何实验资料。包括HF,MP2(MPX),DFT。 (2)Semi-empirical techniques半经验方法：应用来自于实验或半经验的近似值作为数学计算 模型的初始参数。 (3)Molecular mechanics 分子力学方法：是应用经典物理去解释和说明原子和分子的行为 （4）QM和MM的混合方法—QM/MM：QM/MM方法是将系统分成两个区域，对需了解详细化学过程的区域用量子力学（QM）方法处理，其他区域用分子力学（MM）方法处理。 4.简要描述计算化学的基本过程 答：构建分子结构模型，选择计算方法，几何结构优化，性质计算，结果分析。 第二章和第三章 5.分子力场方法中，请写出分子体系的势能的一般表达方式。 答：E FF=E str+E bend+E tor+E vdw+E el+E cross 6.分子力学的基本思想 答：在分子内部，化学键都有“自然”的键长值和键角值。分子要调整它的几何形状（构像），以使其键长值键角值尽可能接近自然值，同时也使非键作用处于最小的状态吗，给出原子核位置的最佳排布。 7.分子力学的基本假设 答：(1)Born-oppenheimer近似：原子核的运动和电子的运动可以看成是独立的。 (2)体系中原子和分子的运动服从经典力学，即服从牛顿运动定律而不是薛定谔方程。8.力场是什么？ 答：势能函数以及它的有关参数、常数和表达式通常称为力场。由于分子内部的作用力比较复杂，作用类型也较多；对于不同类型的体系作用力的情况也有差别。力场的完备与否决定计算的正确程度。 9.了解分子力学的主要应用和局限性。 答：应用：分子力学宜用于对大分子进行构象分析、研究与空间效应密切相关的有机反应机理、反应活性、有机物的稳定性及生物活性分子的构象与活性的关系。 局限性：当研究对象与所用的分子力学力场参数化基于的分子集合相差甚远时不宜使用，当然也不能用于人们感兴趣但没有足够多的实验数据的新类型的分子。对于化合物的电子结构、光谱性质、反应能力等涉及电子运动的研究，不能用分子力学的计算方法。 10.了解分子动力学的方法原理。了解常用的系综及应用：