结构化学03chapter3习题答案
《结构化学》第三章习题答案
《结构化学》第三章习题答案3001 ( A, C )3002 H ab =∫ψa [-21∇2- a r 1 - br 1 +R 1 ] ψb d τ =E H S ab + R 1 S ab - ∫a r 1ψa ψb d τ= E H S ab + K因 E H = -13.6e V , S ab 为正值,故第一项为负值; 在分子的核间距条件下, K 为负值。
所以 H ab 为负值。
3003 ∫ψg ψu d τ=(4 - 4S 2)-1/2∫(ψa s 1+ψb s 1)((ψa s 1-ψb s 1)d τ = (4 - 4S 2)-1/2∫[ψa s 12 -ψb s 12 ] d τ= (4 - 4S 2)-1/2 [ 1 - 1 ] = 0故相互正交。
3004 ( C )3006 描述分子中单个电子空间运动状态的波函数叫分子轨道。
两个近似 (1) 波恩 - 奥本海默近似 ( 核质量 >> 电子质量 )(2) 单电子近似 (定态)3007 单个电子3008 (B)3009 (1) 能级高低相近(2) 对称性匹配(3) 轨道最大重叠3010 不正确3011 (B)3012 ψ= (0.8)1/2φA + (0.2)1/2φB3013 能量相近, 对称性匹配, 最大重叠> , < 或 < , >3014 正确3015 不正确3016 σ π π δ30173018 z3019 (C)3020 π3021 σ轨道: s -s , s -p z , s -d z , p z –p z , p z -2z d , 2z d -2z d ,π轨道p x –p x ,p x –d xz ,p y –p y ,p y –d yz ,d yz –d yz ,d xz –d xzδ轨道:d xy -d xy , d 22y x -- d 22y x -3022 σ δ π 不能 不能3023 (B)3024 原子轨道对 分子轨道p z -d xy ×p x -d xz πd 22y x -- d 22y x - δ2z d -2z d σp x –p x π3025 1σ22σ21π43σ2 , 3 , 反磁3026 d xy , δ3027 p y , d xy3028 C 2 ( 1σg )2( 1σu )2( 1πu )2+2 s -p 混杂显著.因1σu 为弱反键,而1σg 和1πu 均为强成键,故键级在2-3之间.3029 N 2: (1σg )2(1σu )2(1πu )4(2σg )2O 2: σ2s 2σ2s σ2pz 2π2px 2π2py 2π2px *π2py *1或 ( 1σg )2(1σu )22σg 2(1πu )4(1πg )23030 ( 1σg )2( 1σu )2( 1πu )4( 2σg )2的三重键为 1 个σ键 (1σg )2,2个π键 (1πu )4,键级为 3( 1σu )2和(2σg )2分别具有弱反键和弱成键性质, 实际上成为参加成键作用很小的两对孤对电子,可记为 :N ≡N: 。
结构化学习题答案(3)
《结构化学》第三章习题3001 H 2+的H ˆ= 21∇2- a r 1 - b r 1 +R1， 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 H 2+的交换积分(β积分) H ab 为负值的根据。
3003 证明波函数 ()()()()b a b a ψψψψψψS S s 1s 121u s 1s 121g 221221--=++=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 c ij (B) (c ij )2(C) (c ij )1/2 (D) (c ij )-1/23012 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φA 原子轨道上出现的概率为80%， B 原子的φB 原子轨道上出现的概率为20%， 写出该分子轨道波函数 。
北大结构化学习题及答案03
《结构化学》第三章习题3001 H 2+的H ˆ= 21∇2- a r 1 - b r 1 +R1， 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 H 2+的交换积分(β积分) H ab 为负值的根据。
3003 证明波函数 ()()()()b a b a ψψψψψψS S s 1s 121u s 1s 121g221221--=++= 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 c ij (B) (c ij )2(C) (c ij )1/2 (D) (c ij )-1/23012 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φA 原子轨道上出现的概率为80%， B 原子的φB 原子轨道上出现的概率为20%， 写出该分子轨道波函数 。
结构化学练习题第三章
第三章练习题
一、名词解释
1．D轨道能级分裂
2．晶体场稳定化能
3．姜－泰勒效应
4. 分裂能
5. 成对能
6. 光谱化学序列
二、简答和论述题
1. 画出d轨道分别在八面体场、四面体场和平面正方形场中的能级分裂示意图，并以八面体场为例解释d轨道能级分裂的原因。
2．画出d电子在八面体场中强场情况下的电子排布形式。
3. 写出具有理想的正八面体构型的络合物的d电子结构。
4. 什么是有机金属络合物和原子簇化合物，并各举两例。
三、计算题
1. 计算d7电子分别在八面体场高自旋、低自旋以及四面体场高自旋情况下的晶体场稳定化能。
结构化学课后答案第3章双原子分子的结构与分子光谱
第3章双原子分子的结构与分子光谱习题答案1. CO是一个极性较小的分子还是极性较大的分子？其偶极距的方向如何？为什么？解：CO是一个异核双原子分子。
其中氧原子比碳原子多提供2个电子形成配位键：:C=0：氧原子的电负性比碳原子的高，但是在CO分子中，由于氧原子单方面向碳原子提供电子，抵消了部分碳氧之间的电负性差别引起的极性，所以说CO是一个极性较小的分子。
偶极矩是个矢量，其方向是由正电中心指向负电中心，CO的偶极距4 = 0.37 10-30c m,氧原子端显正电，碳原子端显负电，所以CO分子的偶极距的方向是由氧原子指向碳原子。
2. 在N2, NO , O2, C2, F2, CN, CO, XeF中，哪几个得电子变为AB-后比原来中性分子键能大，哪几个失电子变为AB+后比原来中性分子键能大？解：就得电子而言，若得到的电子填充到成键电子轨道上，则AB-比AB键能大，若得到得电子填充到反键分子轨道上，则AB-比AB键能小。
就失电子而言，若从反键分子轨道上失去电子，则AB+比AB键能大，若从成键轨道上失去电子，则AB+比AB键能小。
2 2 4 2(1) N2 ：(1「g) (1%) (V：u) (2^) 键级为3N2 ：(l-g)2(l u)2(V：u)4(^g)1键级为2.5N2—：(16)2(1%)2(1L)4(26)2(2二u)1键级为2.5N2的键能大于N2+和N2的键能(2) NO : (1-)2(2-)2(1T)4(3-)2(27.)1键级为 2.5NO : (1；「)2(2二)2(1二)4(3二)2键级为32 2 4 2 2 ”NO：(1G (2G (1 二)(3匚)(2二) 键级为2所以NO的键能小于NO+的键能，大于NO-的键能⑶亠 2 2 2 2 2 4 1O2 :1；「g1；「u2；「g2；「u3；键级为2.5,2 2 2 2 2 4 2O2 :1；初汛2 汪2；二3汪1 二u1 二g 键级为2,2, 2 c 2 c 2小2, 4, 3O2 :1汪1汛2汪263；［1—1二9键级为1.5, 所以。
结构化学答案3
”或“ ”符号表示。
解：
键级
键能
键长
【3.5】基态 C2 为反磁性分子，试写出其电子组态；实验测定
C 2 分子键长为 124 pm ，比 C
原子共价双键半径和 2 67pm 短，试说明其原因。
解： C2 分子的基组态为：
由于 s-p 混杂， 1 u 为弱反键， C2 分子的键级在 2 3 之间，从而使实测键长比按共价双键
是非键轨道，即电离的电子是由 O 和 F 提供的非键电子，因此， OH 和 HF 的第一电离能差
值与 O 原子和 F 原子的第一电离能差值相等。
（ e） S 1/ 2, 1 ，基态光谱项为： 2
【 3.15】
H
79
Br
在远红外区有一系列间隔为
16.94cm 1 的谱线，计算 HBr 分子的转动惯量
和平衡核间距。
（e） 写出它的基态光谱项。
解：（ a） H 原子的 1s 轨道和 O 原子的 2 pz 轨道满足对称性匹配、能级相近（它们的能
级 都 约 为 － 13.6eV ） 等 条 件 ， 可 叠 加 形 成
2
2
3
1 2 1。
轨 道 。 OH 的 基 态 价 电 子 组 态 为
2
2
3
1 实 际 上 是 O 原 子 的 2s ， 而 1 实 际 上 是 O
（b） 振动频率为：
（c） 振动零点能为：
（d）
H
127
I
的约化质量为：
H127I 的力常数为：
【 3.20】在 CO 的振动光谱中观察到
2169.8cm 1 强吸收峰，若将 CO 的简正振动看做谐振
子，计算 CO 的简正振动频率、力常数和零点能。
结构化学第三章课后作业题答案
2. 写出HCN,CO2,H2O2,CH2=CH2和C6H6(苯)分子的对称元素以及所属点群。
解：
HCN：旋转轴反映面点群： C?v
CO2: 对称中心i，反映面，旋转轴点群： D?h
H2O2: 1条C2旋转轴，点群： C2
CH2=CH2:
3条C2旋转轴(其中与平面垂直的作为主轴) ，一个σh对称中心i 点群：D2h
C6H6: 6条C2旋转轴，1条C6旋转主轴，对称面σh对称中心i D6h
3. 写出ClHC=CHCl(反式)分子全部对称操作及其乘法表。
解：分子点群为C2h
对称操作：1条C2旋转轴，一个σh
乘法表：
4. 自己动手制作下列分子模型，找出它们的对称元素及所属分子点群，并指出它们是否有偶极矩和旋光性。
(1)CH2Cl2对称中心， C2对称轴，两个?v对称面点群： C2v 有偶极矩无旋光性
(2)CH2=CH-CH=CH2(反式) C2对称轴，σh点群：C2h 无偶极矩无旋光性
(3)OCS 无对称中心线形分子点群： C?v有偶极矩和旋光性
(4)IF7(五角双锥) 对称中心， C5对称轴5个C2对称轴，1个?h对称面
点群： D5h 没有偶极矩和旋光性
(5)CH4对称元素：4个C3,3个C2，3个S4对称轴，对称中心，6个?d对称面
T d点群没有偶极矩和旋光性
(6)B2H6 对称中心， C2对称轴2个C2对称轴，1个?h对称面
点群： D2h 没有偶极矩和旋光性
(7)H3BO3(平面型) 对称中心， C3对称轴3个C2对称轴，1个?h对称面
点群： C3h 没有偶极矩和旋光性。
chapter3 共价键和双原子分子的结构化学习题解答
(1σ ) 2 (2σ ) 2 (1π ) 4 (3σ ) 2
其中，1σ ,3σ 和 1π 轨道是成键轨道，2σ 和 2π 轨道是反键轨道。这些价层分子轨道是由 O 原子的 2s、2p 轨道和 S 原子的 3s、3p 轨道叠加成的。 根据价层分子轨道的性质和电子数，可算出 SO 分子的键级为：
P=
1 (8 − 4 ) = 2 2
4. 同核双原子分子轨道的能级顺序：氮分子之前（包括氮分子） π 2 p < σ 2 p ；氧 ：
分子之后（包括氧分子） σ 2 p < π 2 p 。 ： ；没有未 5. 分子的顺磁性和反磁性：有未成对电子的分子，顺磁性（如 O 2 , B2 ） 成对电子的分子，反磁性。 二、双原子分子光谱
1.转动光谱：同核双原子分子没有转动光谱（因转动时偶极矩不发生变化，一直
5
乐山师范学院 化学与生命科学学院
解：NF，NF+和 NF-分别是 O2， O 2 和 O 2 的等电子体，它们的基态电子组态、键级、 不成对电子数及磁性等情况如下： “分子” NF NF+ NF基态电子组态 键级 2 2.5 1.5 不成对电子数 2 1 1 磁性 顺磁性 顺磁性 顺磁性
+
−
KK (1σ ) 2 (2σ ) 2 (3σ ) 2 (1π ) 4 (2π ) 2 KK (1σ ) 2 (2σ ) 2 (3σ ) 2 (1π ) 4 (2π )1 KK (1σ ) 2 (2σ ) 2 (3σ ) 2 (1π ) 4 (2π )3
为0） 。 （1）转动能级： EJ = J ( J + 1) （2）跃迁规则： ∆J = ±1 （3）跃迁时吸收光的波数与转动量子数 J 的关系：ν = 2 B( J + 1) 。
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14．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。
结构化学第三章练习题答案
1．两个原子的 dyz 轨道以 x 轴为键轴时， 形成的分子轨道为 A．轨道 分子轨道。 3．下列分子或离子净成键电子数为 1 的是 A．He2+ B．Be2 C．B2+ D．Li2 4．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 5．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 6．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，可 能， 则填写是什么类型的分子轨道。 B．轨道 C．轨道 D．-轨道 2．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
d z2 - d z2
dyz -dyz
dxz-dxz
d子基态时价层的电子组态： N2：_____________________________ ， O2：_____________________________ 。 8．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。
9．说明 H2+的键长比 H2 长， 而 O2+的键长比 O2 短的原因。 10．dxy-dxy 轨道沿 z 轴重叠形成____________________键。 11．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+
12．试述由原子轨道有效地形成分子轨道的条件。 13．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