结构化学之双原子分子结构习题附参考答案.docx
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结构化学之双原子分子结构习题附参考答案
双原子分子结构
一、填空题(在题中空格处填上正确答案)
3101、描述分子中_______________空间运动状态的波函数称为分子轨道。
3102、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%,则该分子轨道波函数。
3103、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)
3104、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
3105、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
3106、AB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。
3107、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。
3108、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
3109、CO分子价层基组态电子排布为_____________________________,_______________,磁性________________。
3110、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。
3111、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_____________。
3112、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:
_____________________________。
3113、O2的分子轨道的电子组态(基态),磁性。
C2的分子轨道的电子组态(基态),磁性。
3114、C2+的分子轨道为_________________,键级___________________;
HCl的分子轨道为________________,键级___________________。
3115、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________________。
3116、Cl2分子的HOMO是_______________,LUMO是_________________。
3117、CN-的价电子组态,键级。
3118、OF,OF+,OF-三个分子中,键级顺序为________________。
3119、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+()
3120、HBr分子基态价层轨道上的电子排布是_________________________。
3121、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
3122、O2的键能比O2+的键能_____________。
3123、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。
3124、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。
3125、在讨论分子光谱时,Franck-Condon原理是指______________。
3126、轨道是指具有____________特点的轨道;轨道是指具有____________特点的轨道;轨道是指具有____________特点的轨道。
3127、成键轨道的定义是___________________;反键轨道的定义是___________________;非键轨道的定义是___________________。
3128;s-s轨道重叠形成____________________键;px-px轨道迎头重叠形成____________________键;px-px轨道并肩重叠形成____________________键;dxy-dxy轨道沿x轴或y轴重叠形成____________________键;dxy-dxy轨道沿z轴重叠形成____________________键。
3129、质量为m、力常数为k的简谐振子的能级公式为______________。
3130、质量分别为m1和m2、核间距为r的双原子分子的转动能是_______。
3131、水分子有____种简正振动,____种简正振动频率,____种红外活性的简正振动频率。
3132、写出下列分子基态的价电子组态和键级:
(1)N2+;
(2)CN-;(3)O2+。
3133、根据同核双原子分子的电子组态,写出
及其离子
,
,
的键级。
,,,。
二、选择题(从给出的答案中选择正确的答案,填在后面的括号内)
3201、H2+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
3202、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
3203、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
3204、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
3205、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
3206、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
3207、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
3208、下列分子中哪一个顺磁性最大:
--------------------------()
(A)N2+(B)Li2(C)B2(D)C2(E)O2-
3209、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
3210、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
3211、H2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
3212、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
3213、谐振子的零点振动能是:
-----------------------------()
(A)0(B)
h
(C)h
(D)
h
3214、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
3215、下列分子中有纯转动光谱的是:
---------------()
(A)O2(B)(C)H2(D)HCl
3216、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
3217、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
3218、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
3219、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)
3220、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
3221、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
3222、已知氧化铝的XPS在Al2p区只有一个峰,而铝的XPS则有两个相距3eV的峰,这是因为有:
-------------------------------------()
(A)轨道间偶合(B)轨道—自旋偶合
(C)自旋—自旋偶合(D)不同价态的铝
3223、硫代硫酸钠的XPS谱在硫的2p区有两个双峰,这是因为有:
----------()
(A)自旋—自旋及自旋—轨道偶合
(B)自旋—轨道及轨道—轨道偶合
(C)自旋—轨道偶合且有不同化学环境的硫
(D)自旋—自旋偶合且有不同化学环境的硫
3224、下列说法有错的是:
------------------------------------------()
(A)HF,HCl,HBr,HI都是卤化氢分子,最高占有轨道都是非键轨道,次高占有轨道都是成键轨道,因此它们的UPS十分相似
(B)UPS谱带振动序列长说明是轨道电子电离
(C)Iv=Ia的谱带一定对应于非键或弱化学键轨道电子的电离
(D)CH4分子的UPS有两个价轨道谱带
3225、下列分子的UPS与N2的UPS十分相似的是:
------------()
(A)O2(B)(C)H2(D)CO
3226、银的XPS谱中,最强特征峰是:
-------------------------()
(A)Ag4s峰(B)Ag3p峰
(C)Ag3p峰(D)Ag3d峰
3227、一氯代甲酸乙酯的XPS谱中,碳的1s结合能最大的峰是:
-------()
(A)甲基峰(B)次甲基峰(C)羰基峰(D)一样大
3228、三氟代乙酸乙酯的XPS谱中,有四个不同化学位移的碳1s峰,其结合能大小次序是:
--------------------------------------------()
1234
(A)1>2>3>4(B)2>1>3>4(C)2>1>4>3(D)2>3>1>4
3229、[Fe(CN)6]3-中的强场使3d轨道分裂,这种分裂的观察可借助于------------()
(A)核磁共振谱(B)电子吸收光谱(C)红外光谱(D)拉曼光谱
3230、红外光谱测得S-H的伸缩振动频率为2000cm-1,则S-D的伸缩振动频率为:
-------------------()
(A)2000cm-1(B)1440cm-1(C)3000cm-1(D)4000cm-1
3231、电子的自旋朗德因子(g)是:
-------------------()
(A)1(B)1/2(C)1.5(D)2
3232、物质颜色的产生是由于吸收了:
----------------------------()
(A)红外光(B)微波(C)紫外光(D)可见光
3233、用红外光谱鉴定有机化合物结构是基于分子的:
----------------------------()
(A)形状不同(B)相对分子质量不同(C)转动惯量不同
(D)基团特征振动频率不同
3234、有一混合气体含N2,HCl,CO,O2,可观察到转动光谱的是:
-----------------()
(A)N2(B)O2(C)N2和O2(D)HCl和CO
3235、下列分子转动光谱中出现谱线波长最长的是:
----------------------------()
(A)HF(B)HCl(C)HBr(D)HI
3236、在振动光谱中下列基团出现谱线的波数最大的是:
----------------------------()
3237、对于C-Cl键振动光谱特征频率最大的是:
----------------------------()
3238、由下述实验方法可验证分子轨道能级顺序的是:
----------------------------()
(A)红外光谱(B)核磁共振(C)质谱(D)光电子能谱
3239、含奇数个电子的分子或自由基在磁性上:
----------------------------()
(A)一定是顺磁性(B)一定是反磁性(C)可为顺磁性或反磁性
3240、红外光谱中的指纹区源于:
----------------------------()
(A)分子中特征基团的振动(B)分子骨架振动
(C)分子的所有简正振动(D)分子的转动
3241、下列哪一组中两个分子都是顺磁性的?
------------------------------()
(A)O2,B2(B)C2,O2
(C)Be2,F2(D)H2,He2+
3242、用VB法表示氢分子的基态完全波函数,其中自旋波函数是:
---------------------()
(A)
(1)
(2)(B)
(2)
(1)
(C)
(1)
(2)(D)
(1)
(2)-
(2)
(1)
3243、运用刚性转子模型处理异核双原子分子纯转动光谱,一般需知几条谱线的
(J),就可计算其核间距?
(A)1(B)2(C)3(D)4
3244、下列哪一种说法是正确的?
------------------------------------------------()
(A)略去离心变形,任何分子的转动谱项均可表示为BJ(J+1)
(B)根据非极性双原子分子的转动跃迁选律,J=0说明该分子的转动能级不能改变
(C)一双原子分子给定电子组态的振动能级是不等间隔的
三、判断题(在正确的题号后画√,在错误的题号后画×)
3301、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。
3302、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。
3303、凡是成键轨道都具有中心对称性。
3304、由CH4分子中4个C-H键键长相等推测CH4分子的8个价电子能量相等,故其UPS只有一个价电子谱带。
3305、利用远红外光谱可以测定同核双原子分子的键长。
3306、Raman光谱本质上是一种吸收光谱。
四、简答题
3401、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?
3402、试述由原子轨道有效地形成分子轨道的条件。
3403、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?
3404、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
3405、写出N2分子的基态价电子组态及其键级,说明原因。
3406、写出N2基态时的价层电子组态,并解N2的键长(109.8pm)特别短、键能(942kJ·mol-1)特别大的原因。
3407、CF和CF+哪一个的键长短些。
3408、写出NF+的价电子组态、键级和磁性。
3409、CO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?
3410、OH基的第一电离能是13.2eV,HF的第一电离能是16.05eV,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。
3411、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。
3412、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?
3413、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?
3414、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。
3415、
(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。
3416、说明H2+的键长比H2长,而O2+的键长比O2短的原因。
3417、
(1)写出CO的分子轨道表示,计算其键级,指出分子所属点群;
(2)比较CO2,CO和丙酮中C—O键键长顺序,并说明理由;
(3)根据18电子规则,写出下列羰基络合物分子中n的数目,并画出其络合物的立体构型:
Cr(CO)n,Fe(CO)n,Ni(CO)n;
(4)在CO的振动光谱中,观察到2169cm-1强吸收峰,若将CO的简正振动视为谐振子,计算CO的简正振动频率;
(5)在CO的红外光谱中,纯转动谱线间隔为3.86cm-1,计算平衡核间距。
3418、在有机化合物中,C═O(羰基)的偶极距很大(=7.67×10-30C·m),而CO分子的偶极距却很小,解释原因。
3419、指出下列各分子简正振动中哪些是红外活性的,哪些是非红外活性的:
①②
③④H←C→N
3420、请写出下列原子轨道间线性组合成分子轨道的类型(σ,π,δ)及分子轨道对称中心对称行为的分