结构化学习题答案.docx
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结构化学习题答案
《结构化学》第三章习题
3001H2+的
=
?
2-
-
+
，此种形式已采用了下列哪几种方法：
------------------------------（）
（A）波恩-奥本海默近似（B）单电子近似
（C）原子单位制（D）中心力场近似
3002分析H2+的交换积分（?
积分）Hab为负值的根据。
3003证明波函数
是相互正交的。
3004通过变分法计算得到的微观体系的能量总是：
-----------------（）
（A）等于真实基态能量
（B）大于真实基态能量
（C）不小于真实基态能量
（D）小于真实基态能量
3006什么叫分子轨道？
按量子力学基本原理做了哪些近似以后才有分子轨道的概念？
这些近似的根据是什么？
3007描述分子中_______________空间运动状态的波函数称为分子轨道。
3008对于"分子轨道"的定义，下列叙述中正确的是：
-----------------（）
（A）分子中电子在空间运动的波函数
（B）分子中单个电子空间运动的波函数
（C）分子中单电子完全波函数（包括空间运动和自旋运动）
（D）原子轨道线性组合成的新轨道
3009试述由原子轨道有效地形成分子轨道的条件。
3010在LCAO-MO中，所谓对称性匹配就是指两个原子轨道的位相相同。
这种说法是否正确？
3011在LCAO-MO方法中，各原子轨道对分子轨道的贡献可由哪个决定：
-----------------（）
（A）组合系数cij（B）（cij）2
（C）（cij）1/2（D）（cij）-1/2
3012在极性分子AB中的一个分子轨道上运动的电子，在A原子的?
A原子轨道上出现的概率为80%，B原子的?
B原子轨道上出现的概率为20%，写出该分子轨道波函数。
3013设?
A和?
B分别是两个不同原子A和B的原子轨道，其对应的原子轨道能量为EA和EB，如果两者满足________，____________，______原则可线性组合成分子轨道=cA?
A+cB?
B。
对于成键轨道，如果EA______EB，则cA______cB。
（注：
后二个空只需填"="，">"或"等比较符号）
3014两个能量不同的原子轨道线性组合成两个分子轨道。
在能量较低的分子轨道中，能量较低的原子轨道贡献较大；在能量较高的分子轨道中，能量较高的原子轨道贡献较大。
这一说法是否正确？
3015凡是成键轨道都具有中心对称性。
这一说法是否正确？
3016试以z轴为键轴，说明下列各对原子轨道间能否有效地组成分子轨道，若可能，则填写是什么类型的分子轨道。
-
dyz-dyz
dxz-dxz
dxy-dxy
3017判断下列轨道间沿z轴方向能否成键。
如能成键，则在相应位置上填上分子轨道的名称。
px
pz
dxy
dxz
px
pz
dxy
dxz
3018AB为异核双原子分子，若?
A
与?
B
可形成?
型分子轨道，那么分子的键轴为____轴。
3019两个原子的dyz轨道以x轴为键轴时，形成的分子轨道为---------------------（）
（A）?
轨道（B）?
轨道（C）?
轨道（D）?
-?
轨道
3020若双原子分子AB的键轴是z轴，则?
A的dyz与?
B的py可形成________型分子轨道。
3021现有4s，4px，4py，4pz，3
，3d
，3dxy，3dxz，3dyz等九个原子轨道，若规定z轴为键轴方向，则它们之间（包括自身间）可能组成哪些分子轨道？
各是何种分子轨道？
3022以z轴为键轴，按对称性匹配原则，下列原子轨道对间能否组成分子轨道？
若能，写出是什么类型分子轨道，若不能，写出"不能"，空白者按未答处理。
s，
dxy，dxy
dyz，dyz
dyz，dxz
s，dxy
3023若以x轴为键轴，下列何种轨道能与py轨道最大重叠？
--------------------------（）
（A）s（B）dxy（C）pz（D）dxz
3024以z轴为键轴，下列"原子轨道对"之间能否形成分子轨道？
若能，写出是什么轨道，若不能，画"×"。
原子轨道对分子轨道
pz─dxy
px─dxz
d
─d
─
px─px
3025CO分子价层基组态电子排布为_____________________________，_______________，磁性________________。
3026在z方向上能与dxy轨道成键的角量子数l≤2的原子轨道是____________，形成的分子轨道是_________轨道。
3027在x方向上能与dxy轨道成键的角量子数l≤2的原子轨道是_____________。
3028写出N2分子的基态价电子组态及其键级，说明原因。
3029用分子轨道表示方法写出下列分子基态时价层的电子组态：
N2：
_____________________________，
O2：
_____________________________。
3030写出N2基态时的价层电子组态，并解N2的键长（109.8？
pm）特别短、键能（942？
kJ·mol-1）特别大的原因。
3031写出下列分子的分子轨道的电子组态（基态），并指明它们的磁性。
O2，C2
3032C2+的分子轨道为_________________，键级___________________；
HCl的分子轨道为________________，键级___________________。
3033按照简单分子轨道理论：
（1）HF分子基组态电子排布为___________________________，
键级_______________，磁性________________。
（2）O2-离子基组态电子排布为_____________________________，
键级_______________，磁性________________。
3034Cl2分子的HOMO是_______________，LUMO是_________________。
3035写出CN-的价电子组态及键级。
3036CF和CF+哪一个的键长短些。
3037请写出Cl2，O2+和CN-基态时价层的分子轨道表示式，并说明是顺磁性还是反磁性。
3038下列分子或离子净成键电子数为1的是：
--------------------------（）
（A）He2+（B）Be2（C）B2+（D）
+（E）Li2
3039下列分子中哪一个顺磁性最大：
--------------------------（）
（A）N2+（B）Li2（C）B2（D）C2（E）O2-
3040写出NF+的价电子组态、键级和磁性。
3041下列分子的键长次序正确的是：
--------------------------（）
（A）OF->OF>OF+（B）OF>OF->OF+
（C）OF+>OF>OF-（D）OF->OF+>OF
3042OF，OF+，OF-三个分子中，键级顺序为________________。
3043比较下列各对分子和离子的键能大小：
N2，N2+（）
O2，O2+（）
OF，OF-（）
CF，CF+（）
Cl2，Cl2+（）
3044CO是一个极性较小的分子还是极性较大的分子？
其偶极矩的方向如何？
为什么？
3045OH基的第一电离能是13.2？
eV，HF的第一电离能是16.05？
eV，它们的差值几乎与O原子和F原子的2p轨道的价轨道电离能之间的差值相同，请用分子轨道理论解释这个结果。
3046试用分子轨道理论讨论OH基的结构。
（1）写出OH基的电子组态并画出能级图；
（2）什么类型的分子轨道会有未成对电子；
（3）讨论此轨道的性质；
（4）比较OH基和OH-基的最低电子跃迁的能量大小。
3047HF分子以何种键结合？
写出这个键的完全波函数。
3048已知H原子的电负性为2.1，F原子的电负性为4.0，H2的键长为74pm，F2的键长为142pm。
现由H原子和F原子结合成HF分子，
（1）写出HF分子的电子组态；
（2）利用共价半径及电负性差值计算HF分子的键长。
3049在C2+，NO，H2+，He2+等分子中，存在单电子?
键的是______________，存在三电子?
键的是______________，存在单电子?
键的是______________。
存在三电子?
键的是______________。
3050用分子轨道理论预测N22-，O22-和F22-能否稳定存在？
它们的键长与其中性分子相对大小如何？
3051用分子轨道理论预测N2+，O2+和F2+能否稳定存在；它们的键长与其中性分子相对大小如何？
3052用分子轨道理论估计N2，O2，F2，O22+和F2+等是顺磁分子还是反磁分子。
3053判断NO和CO哪一个的第一电离能小，原因是什么？
3054HBr分子基态价层轨道上的电子排布是_________________________。
3055下列分子的正离子和中性分子相比，解离能的大小如何：
N2，NO，O2，C2，F2，CN，CO
3056
（1）写出O2分子的电子结构，分析其成键情况，并解释O2分子的磁性；
（2）列出O22-，O2-，O2和O2+的键长次序；
（3）有三个振动吸收带：
1097cm-1，1580cm-1和1865cm-1，它们被指定为是由O2，O2+和O2-所产生的，指出哪一个谱带是属于O2+的。
3057下列分子中，键能比其正离子的键能小的是____________________。
键能比其负离子的键能小的是________________________。
O2，NO，CN，C2，F2
3058下列各对中哪一个有较大的解离能：
Li2与Li2+；ㄧ与C2+；O2与O2+；与F2+。
3059O2的键能比O2+的键能_____________。
3060说明H2+的键长比H2长，而O2+的键长比O2短的原因。
3061用紫外光照射某双原子分子，使该分子电离出一个电子。
如果电子电离后该分子的核间距变短了，则表明该电子是：
--------------------------（）
（A）从成键MO上电离出的
（B）从非键MO上电离出的
（C）从反键MO上电离出的
（D）不能断定是从哪个轨道上电离出的
3062求H2+分子中的电子，当处于成键轨道
时，它出现在键轴上距某一氢40pm处的两点M和N上的概率密度比值。
（已知键长为106pm，ａ0=52.9pm，
=N（e
＋e
）
3063
求H2+分子中的电子处于反键轨道
时，它出现在键轴上距某一氢原子40pm处的两点M和N上的概率密度比值。
（已知键长为106？
pm，a0=52.9pm，
=N（e
－e
）
3064求H2+分子中的电子处于成键轨道
，它出现在距其中一个氢原子22.4pm，距键轴10.0pm处的概率密度。
已知：
键长r=106.0pm，a0=52.9pm。
=N（e
+e
），
N=8.210×10-4？
pm-3/2。
3065试写出在价键理论中描述H2运动状态的、符合Pauli原理的波函数，并区分其单态和三重态。
3066H2分子的基态波函数是：
-----------------------------（）
（A）单重态（B）三重态（C）二重态（D）多重态
3067在价键理论中，H2基态双电子轨道─自旋完全波函数为_____________。
3068试述简单分子轨道理论和价键理论对基态H2分子的轨道部分波函数的表达式，说明它们间的主要差别。
3069写出氢─氦离子体系[He─H]+中电子运动的薛定谔方程。
[用原子单位表示]
3070分子光谱是由分子的______________能级跃迁产生的。
其中，远红外或微波谱是由_______________能级跃迁产生的；近红外和中红外光谱带是由_______________能级跃迁产生的；紫外可见光谱带是由_____________能级跃迁产生的。
3071一个分子的能级决定于分子中电子的运动、原子骨架的平动、振动和转动，将四部分运动的能级间隔分别记为?
Ee，?
Et，?
Ev和?
Er。
一般而言，它们的相对大小次序是：
-----------------------------（）
（A）?
Ee>?
Et>?
Ev>?
Er
（B）?
Er>?
Ev>?
Et>?
Ee
（C）?
Et>?
Ee>?
Ev>?
Er
（D）?
Ee>?
Ev>?
Er>?
Et
3072就体系相邻能级间的能级差随量子数的增加而增大、减小和相等的体系各举出一例。
3073
CO2有_____种简正振动，_________种简正振动频率，_______种红外活性的正振动频率。
3074
写出CS2分子的四种简正振动方式，哪种振动方式有拉曼活性？
哪些振动方有红外活性？
3075
分子H2，HCl，CH4，CH3Cl，CH2Cl2，H2O，H2O2，NH3，NH4Cl中不示纯转动光谱的有___________________。
3076双原子分子的纯转动光谱相邻谱线间的距离?
是多少？
为什么相邻谱线间的离相等？
3077分子H2，HCl，CO2，H2O，CH3CH3，CH4，CH3Cl，N2，N3-中不显示外吸收的分子是______________。
3078假定HCl分子和DCl分子键长相同，相应于同一转动能级间跃迁，试推求
（HCl）和
（DCl）的关系。
3079作图示出刚性转子转动能级排布。
3080谐振子的零点振动能是：
-----------------------------（）
（A）0（B）
h
（C）h
（D）
h
3081用刚性模型处理双原子分子转动光谱，下列结论不正确的是：
-------------（）
（A）相邻转动能级差为2B（J+1）
（B）相邻谱线间距都为2B
（C）第一条谱线频率为2B
（D）选律为?
J=±1
3082下列分子中有纯转动光谱的是：
---------------（）
（A）O2（B）（C）H2（D）HCl
3083双原子分子的振─转光谱，P支的选律是：
---------------（）
（A）?
J=+1（B）?
J=-1
（C）?
J=±1（D）都不对
3084对溴化氢分子在远红外区测定吸收光谱，得到一系列间距为16.94cm-1的谱线。
这种吸收光谱产生于：
-----------------------------（）
（A）HBr的转动能级跃迁
（B）HBr的振动能级跃迁
（C）HBr的平动能级跃迁
（D）以上三者都不是
3085在空气中对某样品进行红外分析时，下述气体中对样品的红外光谱有干扰的是：
-----------------------------（）
（A）N2（B）O2（C）CO2（D）H2O
3086测得一个三原子分子X2Y（非环型）红外光谱有两个吸收谱带，其频率分别为667cm-1和2349cm-1。
（1）若除此之外不存在其他红外吸收谱带，推定该分子的构型（简单说明理由）
（2）作图表示出对应于这两种吸收谱带的振动方式
（3）列举出另外两种实验方法（不必说明实验步骤）以验证你的判断
3087画出SO2的简正振动方式，已知与三个基频对应的谱带波数分别为：
1361，1151，519cm-1，指出每种频率所对应的振动，说明是否为红外活性和Raman活性。
30882，2'，6，6'-四烷基代联苯的紫外可见光谱和苯相似，但3，3'，5，5'-四烷基代联苯的紫外可见光谱吸收峰比苯的波长长得多，试解释之。
3089已知一双原子分子的两条相邻的转动光谱线为acm-1和bcm-1（b>a）。
设acm-1谱线是EJ-1→EJ跃迁所产生，则该谱线对应的J为：
-----------------------------（）
（A）a/（b-a）（B）（3a-b）/（b-a）（C）1（D）（2a-b）/（b-a）（E）（2b-a）/（b-a）
3090由HF的纯转动光谱，可以取得的数据是：
-----------------------------（）
（A）力常数（B）化合价（C）氢键（D）核间距
3091在讨论分子光谱时，Franck-Condon原理是指______________。
3092已知
（CN-）为2068.61cm-1，
（CN+）为1580cm-1，?
=1.0737×10-26kg。
求CN-和CN+的力常数比k（CN-）/k（CN+）。
3093HBr的远红外光谱中相邻两谱线间距为16.94cm-1，求HBr的键长。
（H的相对分子质量为1.008，Br的相对分子质量为79.904）
3094根据谐振子模型，计算H35Cl和D35Cl的：
（1）振动频率之比
（2）零点能之比
3095在1H37Cl气体红外光谱最强谱带的中心处，有一些波数为：
2923.74cm-1，2904.07cm-1，2863.06cm-1，2841.56cm-1的谱线，其中，2923.74cm-1对应的跃迁为：
-----------------------------（）
（A）P支2→1（B）R支1→2（C）R支2→3
（D）P支1→0（E）R支0→1
3096实验测得HI分子基本谱带和第一泛音带的带心分别为2230cm-1和4381cm-1。
求：
（1）HI的力常数，
（2）HI的光谱解离能D0。
（H的相对原子质量为1.008，I的相对原子质量为126.9）
3097
实验测得12CO转动光谱的第一条谱线
=3.842cm-1，求12CO的键长，并估计13CO转动光谱第一条谱线的波数。
（12C的相对原子质量为12.0，O为16.0，13C为13.0）
3098
在CO的红外光谱图中观察到2169.8cm-1强吸收峰，若将CO的简正振动看作谐振子，计算CO的简正振动频率和摩尔零点能。
3099一氧化碳（12C16O）的近红外光谱在2168cm-1处有一强带，试计算：
（1）CO的力常数；
（2）CO的摩尔零点能。
3100
在1H80Br分子远红外光谱中观察到下列谱线：
118cm-1，135cm-1，152cm-1，169cm-1，186cm-1，和203cm-1。
试求：
（1）1H80Br分子的转动常数B；
（2）转动惯量I和核间距re；
（3）J=8时转动能级的能量。
3101
已知1H127I振转光谱的特征频率为2309.5cm-1，转动常数为6.55cm-1，请求算力常数、零点能、转动惯量和平衡核间距。
31022D35Cl的振动基频为2144cm-1，试计算其零点能和力常数。
3103已知HCl分子的第一和第二泛音带（即v=0到v=2和v=0到v=3的跃迁）的波数分别为5668.0cm-1和8347.0cm-1，试求HCl的力常数k。
（已知H的相对原子量为1.008，Cl的相对原子量为35.45）。
3104由1H35Cl振动光谱测得其最强吸收带和相邻吸收带带心的波数分别为2885.9cm-1和5668.0cm-1。
（1）求1H35Cl的非谐性常数；
（2）求1H35Cl的力常数；
（3）求1H35Cl的零点振动能。
3105已知HCl气体的转动吸收光谱线如下：
83.32cm-1，104.13cm-1，124.74cm-1，145.37cm-1，165.89cm-1，186.23cm-1，206.6cm-1，226.86cm-1。
求其转动惯量和键长。
（H的相对原子质量为1.008，Cl的相对原子质量为35.5）
3106实验测得“热”HF分子的红外发射光谱有如下几条谱线：
3958.38cm-1（1→0），3778.25cm-1（2→1）
求HF的平衡解离能De和零点振动能。
（1J=6.242×1018eV）
3107在1H35Cl振动吸收带的中心处，有一些波数为：
2925.78cm-1，2906.25cm-1，2865.09cm-1，2843.56cm-1的转动谱线，其倍频为5668.0cm-1，试计算其键长。
3108
CH3OH中O—H的伸缩振动频率为3300cm-1，试推算该键的力常数k和CH3OD中O—D的伸缩振动频率。
3109
N2，HCl，HBr混合气体的红外光谱中，头几条谱线的波数为16.70cm-1，20.70cm-1，33.40cm-1，41.58cm-1，50.10cm
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