第四章题库.docx
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第四章题库
《结构化学》第四章习题
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=cAA+cBB。
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-1,62.37cm-1,这些谱线是由哪几种分子产生的?
计算产生这些谱线的分子的核间距。
(相对分子质量为Cl:
35.457;Br:
79.916;N:
14.00