结构化学第四章习题及答案
结构化学课后答案第四章
04分子的对称性【4.1】HCN 和2CS 都是直线型分子，写出该分子的对称元素。
解：HCN ：(),C υσ∞∞; CS 2：()()2,,,,h C C i υσσ∞∞∞【4.2】写出3H CCl 分子中的对称元素。
解：()3,3C υσ【4.3】写出三重映轴3S 和三重反轴3I 的全部对称操作。
解：依据三重映轴S 3所进行的全部对称操作为：1133h S C σ=，2233S C =，33h S σ= 4133S C =，5233h S C σ=，63S E = 依据三重反轴3I 进行的全部对称操作为：1133I iC =，2233I C =，33I i = 4133I C =，5233I iC =，63I E =【4.4】写出四重映轴4S 和四重反轴4I 的全部对称操作。
解：依据S 4进行的全部对称操作为：11213344442444,,,h h S C S C S C S E σσ====依据4I 进行的全部对称操作为：11213344442444,,,I iC I C I iC I E ====【4.5】写出xz σ和通过原点并与χ轴重合的2C 轴的对称操作12C 的表示矩阵。
解：100010001xz σ⎡⎤⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥⎣⎦， ()12100010001x C ⎡⎤⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥-⎣⎦【4.6】用对称操作的表示矩阵证明： （a ）()2xy C z i σ= （b ） ()()()222C x C y C z = （c ） ()2yz xz C z σσ=解：（a ）()()1122xy z z x x x C y C y y z z z σ-⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥==-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦⎣⎦， x x i y y z z -⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦()12xy z C iσ=推广之，有，()()1122xy xy n z n z C C i σσ==即：一个偶次旋转轴与一个垂直于它的镜面组合，必定在垂足上出现对称中心。
江元生《结构化学》答案CHAPTER4
第四章 对称性与群论1. 水分子属于点群2v C ，有四个对称操作：I ，2C ，v σ，'v σ ，试造出乘法表。
解：2. 乙烯)H C (42属于分子2h D ，有八个对称操作，它们是：I ，绕三个相互垂直的二重轴的旋转)(2x C ，)(2y C ，)(2z C ；反演i ；三个相互垂直的反映面xy σ，yz σ，zx σ(参看图5.11)，试造出完整的乘法表。
解:3. 对于O H 2，若令z 轴为二重轴，v σ，'v σ分别与xz ，yz 平面重合，试给出所有对称操作作用于向量),,(z y x 的矩阵表示。
若只以y x ,或z 做为被作用向量，结果又如何？ 解：),,(z y x 为被作用向量时的矩阵表示为，⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=100010001I ，⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=1000100012C ，⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=100010001v σ，⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=100010001'v σy x ,为被作用向量时的矩阵表示为，⎥⎦⎤⎢⎣⎡=1001I ，⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=10012C ，⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=1001v σ，⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=1001'v σz 为被作用向量时的矩阵表示为[]1=I ，[]12=C ，[]1v =σ，[]1'v =σ。
4. 对于O H 2，若以氢原子上的)1,1B A s s (为二维向量，试给出所有对称操作作用于向量)1,1B A s s (的矩阵表示。
解：以氢原子上的)1,1B A s s (为二维向量的对称操作矩阵表示为(这里设O H 2在xz 平面),⎥⎦⎤⎢⎣⎡=1001I ，⎥⎦⎤⎢⎣⎡=01102C ，⎥⎦⎤⎢⎣⎡=1001v σ，⎥⎦⎤⎢⎣⎡=0110'v σ5. 根据矩阵(4-9)式的乘法，说明l j n j n l n l n j n C C C C C +==及I C C jn n j n =-。
结构化学第四章分子的对称性习题及答案
一、填空题
1.群的表示可分为可约表示和不可约表示。
2.判断分子有无旋光性的标准是是否具有反轴。
3. 分子有无偶极矩与分子对称性有密切关系，只有属于C n和C nv这两类点群的分子才具有偶极矩，而其它点群的分子偶极矩为0。
二、选择题
1. CO2分子没有偶极矩，表明该分子是【D 】
A. 以共价键结合的
B. 以离子键结合的
C. V形的
D. 线形的，并且有对称中心
2. 根据分子的对称性，可知CCl4分子的偶极矩等于【A 】
A. 0
B. 1.03
C. 1.85
D. 1.67
3. 组成点群的群元素是什么【A 】
A. 对称操作
B. 对称元素
C. 对称中心
D. 对称面
4. CH4属于下列哪类分子点群【A 】
A. T d
B. D h
C. C3v
D. C s
5. H2O属于下列哪类分子点群【 A 】
A. C2v
B. C3v
C. C2h
D. O h
三、回答问题
1. 找出H2O分子和NH3分子的对称元素和对称操作及其所属点群，并建立其对称操作的乘积表。
课本第125页：表4.2.1和表4.2.2
课本第142页：表4.6.3。
结构化学 第四章练习题
第四章 分子点群1.（中山96）①3NH 分子所属的点群是（C ）A. 3CB. 3DC. 3V CD. 3h D ②下列分子中有偶极矩的是（ B ）A. 2CSB. 2H SC. 3SOD. 4CCl 2. (中山97)①FCH C CHF ==分子的点群为(2C )②属于(C n )点群的分子，既有旋光性，也有偶极矩。
③有偶极矩的分子有( B )A. 2COB. 2H OC. 4CHD.苯 ④丙二烯分子的点群为( D )A. 4SB. 2DC. 2h DD. 2d D3. (中山98) 3AsH ,3ClF ,3SO ,23SO -,3CH +,3CH -中偶极矩为零的是（B ） A ClF 3和CH 3- B. SO 3和CH 3+ C. AsH 3和CH 3- D. ClF 3和SO 32-[ClF 3：sp 3d 2杂化，T 型。
CH 3- ：sp 3杂化，三角锥型] [SO 3：sp 2杂化,平面正三角形。
CH 3+：sp 2杂化,平面正三角形] [AsH 3和CH 3-：三角锥。
SO 32-：sp 3杂化，三角锥型]ClF 34.（中山99）AlF 63-离子中心Al 的杂化轨道为(3s,3p x ,3p y ,3p z ,3d x2-y2,3d z2)几何构型为(正八面体)，分子点群为(O h )群。
5.（南开96）写出下列分子所属点群的熊夫列符号。
C=CH HH H2h D C=C HClClH2h CC=C H HClCl 2V C6. (南开95) 下列所属点群为：CHFClBr (C 1) CHClBr 2 (Cs) CHCl 3 (C 3v ) CCl 4 (T d ) 7.（南开94）联苯有三种不同构象，两个苯平面构成之二面角α分别为（1）＝0°，（2）＝90°，（3）0°＜＜90°,判断这三种构象所属点群。
（1）2h D （2）2d D （3）2D 8.（南开92）H 2O 分子属于(C 2v ) 群 NH 3分子属于(C 3v ) 群 CH 4分子属于(T d ) 群 苯分子属于(D 6h ) 群 9.（北大94） 写出下列分子所属点群的记号及有无偶极矩。
结构化学第四章习题-分子结构测定
1、填空题1、双原子分子刚性转子模型主要内容：原子核体积是可以忽略不计的质点；分子的核间距不变；分子不受外力作用。
2、谐振子模型下，双原子分子转动光谱选律为：极性分子，3、谐振子模型下，双原子分子振动光谱选律为：极性分子，谱线波数为：。
4、刚性转子模型下，转动能级公式为。
5、谐振子模型下的双原子分子能量公式为，其中特征频率为6、分子H2，N2，HCl，CH4，CH3Cl，NH3中不显示纯转动光谱的有：H2，N2，不显示红外吸收光谱的分子有： H2，N2，CH4。
二、选择题1、已知一个双原子分子的转动常数B(波数单位)，纯转动光谱中第二条谱线的波长为（ D ）？（A）B/4（B）B/2（C）1/6B（D）1/4B解：2、HCl分子的正则振动方式共有（ B ）种？线性3N-5 非线性3N-6（A）0（B）1（C）2（D）3CO2分子的正则振动方式共有（ D ）种?（A）1（B）2（C）3（D）4HCN分子的正则振动方式共有（ D ）种?（A）1（B）2（C）3（D）4对H2O而言，其平动、转动、振动自由度分别为（ A ）（A）3，3，3（B）3，2，4（C）3，2，3（D）1，2，33、已知一双原子分子转动光谱的第四条谱线在80cm-1，则第九条谱线位置为（ D ）？（A）120cm-1（B）140cm-1（C）160cm-1（D）180cm-14、运用刚性转子模型处理异核双原子分子纯转动光谱，一般需知几条谱线位置（J），可计算其核间距（ B ）（A）5 （B）2 （C）3 （D）45、红外光谱(IR)由分子内部何种能量跃迁引起（ D ）（A）转动（B）电子-振动（C）振动（D）振动-转动6、H2和D2的零点能比值为：（ B ）（A）1 （B）（C）（D）不确定四、计算题1、已知HCl的纯转动光谱每二谱线间的间隔为20.8cm-1，试求其键长。
解：2、已知1H79Br在远红外区给出了间隔为16.94cm-1的一系列谱带，计算HBr的平衡核间距。
(完整版)结构化学习题答案第4章
2组长:070601314组员:070601313070601315070601344070601345070601352第四章 双原子分子结构与性质1.简述 LCAO-MO 的三个基本原则，其依据是什么？由此可推出共价键应具有什么样的特征？答：1.（1）对称性一致（匹配）原则： φa = φs 而φb = φ pz 时， φs 和φ pz 在σˆ yz 的操作下对称性一致。
故 σˆ yz ⎰φs H ˆφ pz d τ = β s , pz ，所以， β s , pz ≠ 0 ，可以组合成分子轨道（2）最大重叠原则：在 α a 和α b 确定的条件下，要求 β 值越大越好，即要求 S ab 应尽可能的大（3）能量相近原则： 当α a = α b 时，可得 h = β ，c 1a = c 1b , c 1a =- c 1b ,能有效组合成分子轨道；2.共价键具有方向性。
2、以 H 2+为例，讨论共价键的本质。
答：下图给出了原子轨道等值线图。
在二核之间有较大几率振幅，没有节面，而在核间值则较小且存在节面。
从该图还可以看出，分子轨道不是原子轨道电子云的简单的加和，而是发生了波的叠加和强烈的干涉作用。
图 4.1 H + 的 ψ 1(a)和 ψ 2(b)的等值线图研究表明，采用 LCAO-MO 法处理 H 2+是成功的，反映了原子间形成共价键 的本质。
但由计算的得到的 Re=132pm ，De=170.8kJ/mol ，与实验测定值Re=106pm、De=269.0 kJ/mol 还有较大差别，要求精确解，还需改进。
所以上处理方法被称为简单分子轨道法。
当更精确的进行线性变分法处理，得到的最佳结果为Re=105.8pm、De=268.8 kJ/mol，十分接近H2+的实际状态。
成键后电子云向核和核间集中，被形象的称为电子桥。
通过以上讨论，我们看到，当二个原子相互接近时，由于原子轨道间的叠加，产生强烈的干涉作用，使核间电子密度增大。
结构化学 第四章练习题
第四章 分子点群1.（中山96）①3NH 分子所属的点群是（C ）A. 3CB. 3DC. 3V CD. 3h D ②下列分子中有偶极矩的是（ B ）A. 2CSB. 2H SC. 3SOD. 4CCl 2. (中山97)①FCH C CHF ==分子的点群为(2C )②属于(C n )点群的分子，既有旋光性，也有偶极矩。
③有偶极矩的分子有( B )A. 2COB. 2H OC. 4CHD.苯 ④丙二烯分子的点群为( D )A. 4SB. 2DC. 2h DD. 2d D3. (中山98) 3AsH ,3ClF ,3SO ,23SO -,3CH +,3CH -中偶极矩为零的是（B ） A ClF 3和CH 3- B. SO 3和CH 3+ C. AsH 3和CH 3- D. ClF 3和SO 32-[ClF 3：sp 3d 2杂化，T 型。
CH 3- ：sp 3杂化，三角锥型] [SO 3：sp 2杂化,平面正三角形。
CH 3+：sp 2杂化,平面正三角形] [AsH 3和CH 3-：三角锥。
SO 32-：sp 3杂化，三角锥型]ClF 34.（中山99）AlF 63-离子中心Al 的杂化轨道为(3s,3p x ,3p y ,3p z ,3d x2-y2,3d z2) 几何构型为(正八面体)，分子点群为(O h )群。
5.（南开96）写出下列分子所属点群的熊夫列符号。
C=CH HH H2h D C=C HClClH2h CC=C H HClCl 2V C6. (南开95) 下列所属点群为：CHFClBr (C 1) CHClBr 2 (Cs) CHCl 3 (C 3v ) CCl 4 (T d ) 7.（南开94）联苯有三种不同构象，两个苯平面构成之二面角α分别为（1）α＝0°，（2）α＝90°，（3）0°＜α＜90°,判断这三种构象所属点群。
（1）2h D （2）2d D （3）2D 8.（南开92）H 2O 分子属于(C 2v ) 群 NH 3分子属于(C 3v ) 群 CH 4分子属于(T d ) 群 苯分子属于(D 6h ) 群 9.（北大94） 写出下列分子所属点群的记号及有无偶极矩。
结构化学 第四章练习题
第四章 分子点群1.（中山96）①3NH 分子所属的点群是（C ）A. 3CB. 3DC. 3V CD. 3h D ②下列分子中有偶极矩的是（ B ）A. 2CSB. 2H SC. 3SOD. 4CCl 2. (中山97)①FCH C CHF ==分子的点群为(2C )②属于(C n )点群的分子，既有旋光性，也有偶极矩。
③有偶极矩的分子有( B )A. 2COB. 2H OC. 4CHD.苯 ④丙二烯分子的点群为( D )A. 4SB. 2DC. 2h DD. 2d D3. (中山98) 3AsH ,3ClF ,3SO ,23SO -,3CH +,3CH -中偶极矩为零的是（B ） A ClF 3和CH 3- B. SO 3和CH 3+ C. AsH 3和CH 3- D. ClF 3和SO 32-[ClF 3：sp 3d 2杂化，T 型。
CH 3- ：sp 3杂化，三角锥型] [SO 3：sp 2杂化,平面正三角形。
CH 3+：sp 2杂化,平面正三角形] [AsH 3和CH 3-：三角锥。
SO 32-：sp 3杂化，三角锥型]ClF 34.（中山99）AlF 63-离子中心Al 的杂化轨道为(3s,3p x ,3p y ,3p z ,3d x2-y2,3d z2) 几何构型为(正八面体)，分子点群为(O h )群。
5.（南开96）写出下列分子所属点群的熊夫列符号。
C=CH HH H2h D C=C HClClH2h CC=C H HClCl 2V C6. (南开95) 下列所属点群为：CHFClBr (C 1) CHClBr 2 (Cs) CHCl 3 (C 3v ) CCl 4 (T d ) 7.（南开94）联苯有三种不同构象，两个苯平面构成之二面角α分别为（1）α＝0°，（2）α＝90°，（3）0°＜α＜90°,判断这三种构象所属点群。
（1）2h D （2）2d D （3）2D 8.（南开92）H 2O 分子属于(C 2v ) 群 NH 3分子属于(C 3v ) 群 CH 4分子属于(T d ) 群 苯分子属于(D 6h ) 群 9.（北大94） 写出下列分子所属点群的记号及有无偶极矩。
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第四章习题
一、 选择题
1. 下面说法正确的是：---------------------------- ( D )
(A) 分子中各类对称元素的完全集合构成分子的对称群
(B) 同一种分子必然同属于一个点群，不同种分子必然属于不同的点群
(C) 分子中有 Sn 轴，则此分子必然同时存在 Cn 轴和σh 面
(D) 镜面σd 一定也是镜面σv
2. 下面说法正确的是：---------------------------- ( B )
(A) 如构成分子的各类原子均是成双出现的，则此分子必有对称中心
(B) 分子中若有C4，又有i ，则必有σ
(C) 凡是平面型分子必然属于Cs 群
(D) 在任何情况下，2ˆn S =E ˆ
3. 如果图形中有对称元素S6，那么该图形中必然包含：---------------------------- ( C )
(A) C6， σh (B) C3， σh (C) C3，i (D) C6，i
二、 填空题
1. I3和I6不是独立的对称元素，因为I3= +I ，I6= +σh 。
2. 对称元素C2与σh 组合，得到__ i __；Cn 次轴与垂直它的C2组合，得到_n 个C2__。
3. 有两个分子，N3B3H6和 C4H4F2，它们都为非极性，且为反磁性，则N3B3H6几何构型_平面六元环__，点群 _。
C4H4F2几何构型_平面，有两个双键_，点群 。
三、 判断题
1. 既不存在C n 轴，又不存在σh 时，S n 轴必不存在。
---------------------------- ( × )
2. 在任何情况下，2ˆn
S =E ˆ 。
---------------------------- ( × ) 3. 分子的对称元素仅7种，即σ ，i 及轴次为1，2，3，4，6的旋转轴和反轴。
---------------------------- ( × )
四、 简答题
1. 写出六重映轴的全部对称操作。
答：S6的对称操作群为
{}564636261
6,,,,,S S S S S E
群中各元可进一步表示为 56
h 135623463613262316h 1666C σiC ,S C i,S ,S C ,S iC C σ,S S E ========
2. 写出下列分子的点群以及有无偶极矩：
(1) NH 3 (2) H 2O (3) CO 32-
(4) (4) (5) (5)
答：(1) C 3v ,有 (2) C 2v ,有 (3) D 3h ,无 (4) D 2d ,无 (5) C s ,有。
五、 计算题
氯苯的偶极矩为 5.24×10-30C ·m ， 极化体积为 1.23×10-23cm3，密度为
1.1732 g ·cm-3。
计算其在25℃时的相对介电常数。
解：d M ·2
1+-εε = 03εA N (α+kT 32μ ) 2
1+-εε = M d N A 03ε (α+kT 32
μ) α = 4πε。
α’= 1.37×10-39J -1·C 2·m -1
kT 32
μ= 2.222×10-39J -1·C 2·m -1
M
d N A 03ε = 2.363×1038J ·C -2·m 2
1+-εε= 0.848 ε = 17.7。