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