结构化学习题解答(第三章)
结构化学03chapter3习题答案
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
结构化学 习题答案 1-10章习题及答案
其中，1 kcal = 4.184 J，E 是以 10 为底的指数。
kJ/mole 2.62550E+03 4.18400E+00 9.64853E+01 1.19627E-02 1.00000E+00
第二章习题
kcal/mole 6.27510E+02 1.00000E+00 2.30605E+01 2.85914E-03 2.39006E-01
eV 2.721138E+01 4.33641E-02 1.00000E+00 1.23984E-04 1.03643E-02
cm-1 2.1947463137E+05
sin n 2
1, wmax
1 1 4 6
（3） w 1 4
8 根据态叠加原理，(x) 是一维势箱中粒子一个可能状态。
能量无确定值。平均值为 25 h2 104 ml 2
9
和
2 的本征函数，其相应的本征值分别为 dx2
-m2和-1。11
Dˆ Xˆ XˆDˆ 1
值。
(a) eimx (b) sinx (c) x2+ y2 (d) (a-x)e-x 11有算符 Dˆ d dx, Xˆ X , 求 DˆXˆ XˆDˆ 。 参考答案
1 象电子等实物粒子具有波动性被称作物质波。物质波的
波动性是和微粒行为的统计性联系在一起的。对大量粒子
而言，衍射强度（即波的强度）大的地方，粒子出现的数
现在 2h 2 的概率？(c) 角动量 z 分量的平均值？
2.4 已知类氢离 子 He+的某 一状态波函 数为： ＝
【免费下载】结构化学第三章习题答案
dz2 - dz2
px –px
3025 12221432 , 3 , 反磁
3026 dxy ,
3027 py, dxy 3028 C2 ( 1g)2( 1u)2( 1u)2+2 s-p 混杂显著.
因 1u 为弱反键,而 1g 和 1u 均为强成键,故键级在 2-3 之间.
所以 Hab 为负值。
∫ g ud=(4 - 4S2)-1/2∫( 1sa + 1sb )(( 1sa - 1sb )d
= (4 - 4S2)-1/2∫[ 1sa 2 - 1sb 2 ] d
= (4 - 4S2)-1/2 [ 1 - 1 ] = 0 故相互正交。
3004 ( C )
3019 3020 3021
3022 3023 3024
(C)
轨道: s-s, s-pz , s-dz, pz –pz , pz - d z2 , d z2 - d z2 ,
轨道 px –px ,px –dxz ,py –py ,py –dyz ,dyz –dyz ,dxz –dxz 轨道:dxy-dxy, d x2 y2 - d x2 y2
(B)
原子轨道对
pz-dxy px-dxz
d x2y2 - d x2y2
不能
不能
分子轨道 ×
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电，力根保通据护过生高管产中线工资敷艺料设高试技中卷术资配，料置不试技仅卷术可要是以求指解，机决对组吊电在顶气进层设行配备继置进电不行保规空护范载高与中带资负料荷试下卷高总问中体题资配，料置而试时且卷，可调需保控要障试在各验最类；大管对限路设度习备内题进来到行确位调保。整机在使组管其高路在中敷正资设常料过工试程况卷中下安，与全要过，加度并强工且看作尽护下可关都能于可地管以缩路正小高常故中工障资作高料；中试对资卷于料连继试接电卷管保破口护坏处进范理行围高整，中核或资对者料定对试值某卷，些弯审异扁核常度与高固校中定对资盒图料位纸试置，.卷编保工写护况复层进杂防行设腐自备跨动与接处装地理置线，高弯尤中曲其资半要料径避试标免卷高错调等误试，高方要中案求资，技料编术试5写交卷、重底保电要。护气设管装设备线置备4高敷动调、中设作试电资技，高气料术并中课3试中且资件、卷包拒料中管试含绝试调路验线动卷试敷方槽作技设案、，术技以管来术及架避系等免统多不启项必动方要方式高案，中；为资对解料整决试套高卷启中突动语然过文停程电机中气。高课因中件此资中，料管电试壁力卷薄高电、中气接资设口料备不试进严卷行等保调问护试题装工，置作合调并理试且利技进用术行管，过线要关敷求运设电行技力高术保中。护资线装料缆置试敷做卷设到技原准术则确指：灵导在活。分。对线对于盒于调处差试，动过当保程不护中同装高电置中压高资回中料路资试交料卷叉试技时卷术，调问应试题采技，用术作金是为属指调隔发试板电人进机员行一，隔变需开压要处器在理组事；在前同发掌一生握线内图槽部纸内故资，障料强时、电，设回需备路要制须进造同行厂时外家切部出断电具习源高题高中电中资源资料，料试线试卷缆卷试敷切验设除报完从告毕而与，采相要用关进高技行中术检资资查料料和试，检卷并测主且处要了理保解。护现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
《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 。
结构化学第三章习题
习题卷1．下面的排序不正确的是A．晶体熔点由低到高:CF4<CCl4<CBr4<CCI4B．硬度由大到小:金刚石>碳化硅>晶体硅C．熔点由低到高:Na<Mg<AlD．晶格能由大到小:NaI>NaBr>NaCl>NaF2．下列有关金属晶体判断正确的是A．简单立方、配位数6、空间利用率68%B．钾型、配位数6、空间利用率68%C．镁型、配位数8、空间利用率74%D．铜型、配位数12、空间利用率74%3．下列对各组物质性质的比较中，正确的是A．硬度：Li＞Na＞KB．熔点：金刚石>晶体硅>二氧化硅>碳化硅C．第一电离能：Na＜Mg＜AlD．空间利用率：六方密堆＜面心立方＜体心立方4．X、Y、Z、M、R、Q是短周期主族元素，部分信息如下表所示：（1）Q在元素周期表中的位置是____________。
基态Q原子的价电子排布图为____________。
（2）X的氢化物的VSEPR模型为____________。
属于____________(填“极性”或“非极性”)分子。
（3）根据表中数据推测，Y的原子半径的最小范围是____________。
（4）甲、乙是上述部分元素的最高价氧化物对应的水化物，且甲+乙→丙十水。
若丙的水溶液呈碱性，则丙的化学式是____________。
（5）M的氢化物是常见溶剂，白色硫酸铜粉末溶解于其中能形成蓝色溶液，请解释原因：____________。
（6）Z晶体的原子堆积模型为体心立方堆积，设Z原子半径为rcm，则Z晶体的密度为____________g/cm3(写出表达式，假设阿伏加德罗常数为N A)。
5．【化学――选修3物质结构与性质】物质的结构决定性质，性质反映其结构特点。
（1）金刚石和石墨是碳元素的两种常见单质，下列叙述中正确的有a．金刚石中碳原子的杂化类型为sp3杂化，石墨中碳原子的杂化类型为sp2杂化b．晶体中共价键的键长：金刚石中C－C＜石墨中C－Cc．晶体的熔点：金刚石＜石墨d．晶体中共价键的键角：金刚石＞石墨（2）某石蕊的分子结构如右图所示。
江元生《结构化学》课后习题答案
第一章 量子理论1. 说明⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=) (2cos ),(0t x a t x a νλπ及⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=) (2sin ),(0t x a t x a νλπ都是波动方程22222),(1),(t t x a c x t x a ∂∂=∂∂的解。
提示：将),(t x a 代入方程式两端，经过运算后，视其是否相同。
解：利用三角函数的微分公式)cos()sin(ax a ax x=∂∂和)sin()cos(ax a ax x -=∂∂，将⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=) (2c o s ),(0t x a t x a νλπ代入方程：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎥⎦⎤⎢⎣⎡--∂∂=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡-∂∂∂∂=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-∂∂=) (2cos 2 ) (2sin 2 ) (2cos ) (2cos 2000022t x a t x x a t x x x a t x a x νλπλπνλπλπνλπνλπ左边 ()⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎥⎦⎤⎢⎣⎡-∂∂=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡-∂∂∂∂=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-∂∂=) (2cos 2 ) (2sin 2 ) (2cos ) (2cos 122020200222t x c a t x x c a t x t t c a t x a t c νλππννλππννλπνλπ右边 对于电磁波νλ=c ，所以⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=) (2cos ),(0t x a t x a νλπ是波动方程的一个解。
对于⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=) (2sin ),(0t x a t x a νλπ，可以通过类似的计算而加以证明：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-∂∂=) (2sin 2) (2sin 20022t x a t x a x νλπλπνλπ左边()⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-∂∂=) (2sin 2) (2sin 12200222t x c a t x a t c νλππννλπ右边2. 试根据Planck 黑体辐射公式，推证Stefan 定律：4 T I σ=，给出σ的表示式，并计算它的数值。
结构化学 第三章习题及答案
习题1. 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？2. 下列AB型分子：N2，NO，O2，C2，F2，CN，CO，XeF中，哪几个是得电子变为AB–后比原来中性分子键能大？哪几个是失电子变为AB+ 后比原来中性分子键能大？3. 按分子轨道理论说明Cl2的键比Cl2+ 的键强还是弱？为什么？4. 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，F25. 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+( )6. 写出O2+，O2，O2–和O22–的键级、键长长短次序及磁性。
7. 按分子轨道理论写出NF，NF+ 和NF–基态时的电子组态，说明它们的键级、不成对电子数和磁性。
8. 判断NO 和CO 哪一个的第一电离能小，原因是什么？9. HF分子以何种键结合？写出这个键的完全波函数。
10.试用分子轨道理论讨论SO分子的电子结构，说明基态时有几个不成对电子。
11.下列AB型分子：N2，NO，O2，C2，F2，CN，CO，XeF中，哪几个是得电子变为AB–后比原来中性分子键能大？哪几个是失电子变为AB+ 后比原来中性分子键能大？12.OH分子于1964年在星际空间被发现。
（a）试按分子轨道理论只用O原子的2 p轨道和H原子的1 s轨道叠加，写出其电子组态。
（b）在哪个分子轨道中有不成对电子？（c）此轨道是由O和H的原子轨道叠加形成，还是基本上定域于某个原子上？（d）已知OH的第一电离能为13.2eV，HF的第一电离能为16.05eV，它们的差值几乎与O原子和F原子的第一电离能（15.8eV和18.6eV）的差值相同，为什么？（e）写出它的基态光谱项。
13.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。
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[3.7] 画出CN-的分子轨道示意图，写出基态的电子组态， 计算键级及不成对电子数 [解]：CN-与N2为等电子“分子”。其价层分子轨道与N2分 子大致相同，分子轨道轮廓图如下。
- + + 3σ
-
+
ห้องสมุดไป่ตู้4σ
+
1π
+
5σ
-
+
2π
- + 6σ
+
[3.9]
基态电子组态为 （1σ）2（2σ）2 （3σ）2（4σ）2（1π）4（5σ）2。 键级 =1/2（成键电子数—反键电子数） =1/2（10-4）=3 未成对电子数为0，因而磁距为0。
2
2
Cl [3.6] 按分子轨道理论说明Cl2的键比 2 的键强还是弱？ 为什么？ Cl [解]：Cl2的键比 2 的键弱。原因是：Cl2的基态价电子 2 2 4 * 2 * 4 Cl 组态为 3s 3s 3 p 3 p 3 p ，键级为1，而 2 比 Cl2少1个反键电子，键级为1.5。
键级 不成对电子 磁 2 1 1 顺磁性 顺磁性 顺磁性
[3.14] OH分子于1964年在星际空间发现。 （a） 试按分子轨道理论只用O原子的2P轨道和H原子的1s轨 道叠加，写出其电子组态。 （b） 在哪个分子轨道中有不成对电子？ （c） 此轨道是由O和H的原子轨道叠加形成，还是基本上 定域于某个原子上？ （d） 已知OH的第一电离能为13.2eV，HF为16.05eV，它们 的差值几乎与O原子和F原子的第一电离能（15.8eV和18.6eV） 的差值相同，为什么？ [解 ]： （a）H原子的1s轨道和O原子的2Pz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 σ轨道。OH的基态价电子组态为（2σ）2（3σ）2 (1π)3 。（2σ） 2实际上是O原子的（2s）2，而（1π）3实际上是O原子的 （2Px）2（2Py）1或（2Px）1（2Py）2。因此，OH的基态价 电子组态亦可写为（σ2s）2（σ）2（π2p）3。σ2s和π2p是非键轨 道，OH有两对半非键电子，键级为1。
第三章 双原子分子的结构和性质
习题解答
2 O O2 ，O 和 2 的键级、键长长短次序 [3.2] 写出 O ， 及磁性。 [解 ]： O2 O2 O2 O22 微 粒 键 级 2.5 2 1.5 1 2 O O2 < 2 < O2 < O2 键长次序 磁 性 顺磁 顺磁 顺磁 反磁
2
[3.30] 由紫外光电子能谱知，NO分子的第一电离能为9.26 eV比CO的第一电离能(14.01eV)小很多，试从分子的电子 组态解释其原因。
解：CO的组态为 (1 )
(2 ) (3 ) (4 ) (1 ) (5 ) 2 2 2 2 4 2 1 NO的组态为 (1 ) (2 ) (3 ) (4 ) (1 ) (5 ) (2 )
2 2 2 4
2
5电子是成键电子，能量较低。2电子是反键电子，能量 较高。 所以，NO分子的第一电离能比CO的第一电离能小 很多。
（b）在1π轨道上有不成对电子。 （c）1π轨道基本上定域于O原子。 （d）OH和HF的第一电离能分别是电离他们的1π电子所需 要的最小能量，而1π轨道是非键轨道，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。 2 OH分子的基态光谱项为
按分子轨道理论写出NF，NF+和NF-基态时的电子组态，说明 它们的键级、不成对电子数和磁性。 + [解]：NF，NF 和NF 分别是O2， O2 ， O2 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” 基态电子组态 性 NF KK（3σ）2（4σ）2（5σ）2（1π）4（2π）2 2 NF+ KK（3σ）2（4σ）2（5σ）2（1π）4（2π）1 2.5 NF- KK（3σ）2（4σ）2（5σ）2（1π）4（2π）3 1.5