结构化学作业解答(第三章)

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结构化学答案3

结构化学答案3

03 共价键和双原子分子的结构化学【3.1】试计算当Na +和Cl +相距280pm 时,两离子间的静电引力和万有引力;并说明讨论化学键作用力时,万有引力可以忽略不计。

(已知:完有引力11122, 6.710m m F GG r -==⨯22N m kg -⋅⋅;静电引力922122,9.010q q F KK N m C r -==⨯⋅⋅)解:万有引力 静电引力由上计算可见,在这情况下静电引力比万有引力大3410倍,所以万有引力可以忽略不计。

【3.2】写出2O ,2O +,22O -的键级,键长长短次序和磁性。

解:分子(或离子) 键 级 2.521.51键长次序磁 性顺磁 顺磁 顺磁 抗磁【3.3】2H 分子基态的电子组态为()21s σ,其激发态有()a 1s s σσ*↑↓,()*11s s b σσ↑↑,()*11s s c σσ↑↓试比较()a ,()b ,()c 三者能级的高低次序,说明理由,能量最低的激发态是顺磁性还是反磁性?解:ca b E E E >。

因为(c )中两个电子都在反键轨道上,与H 原子的基态能量相比,c E 约高出2β-。

而(a )和(b )中的2个电子分别处在成键轨道和反键轨道上,a E 和b E 都与H 原子的基态能量相近,但(a )中2个电子的自旋相反,(b )中的2个电子的自旋相同,因而a E 稍高于b E 。

能级最低的激发态(b )是顺磁性的。

【3.4】试比较下列同核双原子分子:2B ,2C ,2N ,2O ,2F 的键级、键能和键长的大小关系,在相邻两个分子间填入“”或“”符号表示。

解:【3.5】基态2C 为反磁性分子,试写出其电子组态;实验测定2C 分子键长为124pm ,比C 原子共价双键半径和()267pm ⨯短,试说明其原因。

解:2C 分子的基组态为:由于s-p 混杂,1u σ为弱反键,2C 分子的键级在23之间,从而使实测键长比按共价双键半径计算得到的值短。

结构化学03chapter3习题答案

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

【免费下载】结构化学第三章习题答案

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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》(1-5章)习题答案

《结构化学》(1-5章)习题答案

目录第一章答案----------------------------------------------------------------------------1 第二章答案---------------------------------------------------------------------------26 第三章答案---------------------------------------------------------------------------47 第四章答案---------------------------------------------------------------------------63 第五章答案---------------------------------------------------------------------------711《结构化学》第一章习题答案1001 (D) 1002 E =h ν p =h /λ 1003,mvh p h ==λ 小 1004 电子概率密度 1005 1-241-9--34s kg m 10626.6s kg m 100.1106.626⋅⋅⨯=⋅⋅⨯⨯==-λhp T = m p 22 = 3123410109.92)10626.6(--⨯⨯⨯ J = 2.410×10-17J 1006 T = h ν- h ν0=λhc -0λhcT = (1/2) mv 2 v =)11(20λλ-m hc = 6.03×105 m ·s -11007 (1/2)mv 2= h ν - W 0 = hc /λ - W 0 = 2.06×10-19 J v = 6.73×105 m/s 1008 λ = 1.226×10-9m/10000= 1.226×10-11 m 1009 (B) 1010 A,B 两步都是对的, A 中v 是自由粒子的运动速率, 它不等于实物波的传播速率u , C 中用了λ= v /ν,这就错了。

《结构化学》第三章习题答案

《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 。

江元生《结构化学》课后习题答案

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。

结构化学练习题第三章

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

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。

结构化学第三章共价键习题及答案

结构化学第三章共价键习题及答案

一、填空题1. 写出下列体系的薛定谔方程(以原子单位制表示):He +:2122E r ψψ⎛⎫-∇-= ⎪⎝⎭H2:22121122121111111122a b a b E r r r r r R ψψ⎛⎫-∇-∇----++= ⎪⎝⎭ Li +:Li 2+: 2. 两个能级相近的原子轨道组合成分子轨道时,能级低于原子轨道的分子轨道称为成键分子轨道,能级高于原子轨道的是反键原子轨道,非键原子轨道。

3. p x -p x 轨道迎头重叠形成 σ 键4. 用变分法处理H2+时得到了三个积分值:Haa ,Hab ,Sab其中Haa 称为--- Hab 称为---,Sab 称为5. 化学键定义为在分子或晶体中两个或多个原子间的强烈相互作用,导致形成相对稳定的分子和晶体。

、 和 。

6. CO 分子的电子组态 。

二、判断题1. 德布罗意波表明微观粒子具有波粒二相性(错)2. 光的强度越大,光的能量就越大 (错)3.微观粒子任何物理量都有确定值 (错) 5.电子填充分子轨道的原则为能量最低原则、保里原理和洪特规则 (对) 6.原子是不可再分的粒子 (错) 7. 氢原子和钠原子具有相同的基态光谱项 (对)8. 电子自旋量子数s = ±1/2 (错)9. 分子轨道是描述分子中单个电子在空间运动的状态函数 (对)10. 关于分子键轴成圆柱对称的是σ轨道(对)11. 具有自旋未成对电子的分子式顺磁性分子,但不一定只有含奇数个电子的分子才能是顺磁性的 (对)三、选择题1. 组成有效分子轨道需要满足下列哪三条原则(D )A. 对称性匹配,能级相近,电子配对B. 能级相近,电子配对,最大重叠C. 对称性匹配,电子配对,最大重叠D. 对称性匹配,能级相近,最大重叠2. 对于极性双原子分子AB ,如果分子轨道中的一个电子有90%的时间在A 原子轨道φa 上,有10%的时间在B 原子轨道φb 上,描述该分子轨道归一化的形式为(C )A. ψ=0.9φa +0.1ΦbB. ψ=0.1φa +0.9ΦbC. ψ=0.949φa +0.316ΦbD. ψ=0.994φa +0.110Φb3. 对于“分子轨道”的定义,下列叙述中正确的是(B )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4. 下面关于双原子分子光谱描述正确的是(A )A. 分子光谱是和分子内部运动密切相关的B. 分子光谱和核的运动无关C. 核的自旋和电子自旋在分子光谱中表现很明显,所以不能忽略D. 一般分子光谱不涉及到电子的跃迁5. 通过变分法处理氢分子离子体系,计算得到的体系的能量总是(C)A. 等于真实体系基态能量B. 大于真实体系基态能量C. 不小于真实体系基态能量D. 小于真实体系基态能量S,与其基谱项不同的原子是(D)6.Cu的基谱项为212A. AuB. AgC. KD. Zn7. Fe的电子组态为:[Ar]3d64s2,其光谱基项为【A】A. 5D4B. 3P2C. 5D0D. 1S08. 由分子的三重态可以推断出该分子【D 】A. 基态时电子均已配对B. 有一个未成对电子C. 有两个自旋相同的电子D. 有两个自旋相同的未成对电子9. 与原子轨道有效组合成分子轨道无关的性质是【D 】A. 轨道的对称性B. 原子轨道的能量C. 原子轨道间的重叠程度D. 原子轨道中的电子数10. 按照分子轨道理论的观点,下列分子(离子)中键级最大的是【】A. NOB. NO¯C. NO2–D. NO+。

结构化学03chapter3习题答案

结构化学03chapter3习题答案
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80b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
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。
d z2 - d z2
dyz -dyz
dxz-dxz
dxy - dxy
7.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:_____________________________ 。 8.用分子轨道理论估计 N2, O2, F2, O22+。
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

厦门大学结构化学第3章答案

厦门大学结构化学第3章答案

③ H2N-NH2
(μ=0.9×10-30C·m)
⑤ N≡C-C≡N 解:
分子点群大致可分为: Cn , Cnv , Cnh , Dn , Dnd , Dnh 以及高阶群。 i.偶极矩是分子中正、负电中心的矢量和,由于处在对称心上的矢量大小为 0, 所以具有对称中心的分子没有偶极矩,即 Ci , Cnh , Dnd , Dnh( n 为偶数,n 为奇数) ii.具有多个 Cn (n>1)轴的分子,偶极矩为 0,一个矢量不可能同时与两个方向重合。 即有高阶群以及 Dn , Dnd , Dnh iii. Cnh ( n 为奇数)与 S n 同构,又除 S1 外所有的 S n 映转轴对称性的分子没有偶极 距。 综上,只有 Cn , Cnv , Cs 点群具有偶极矩。注意:镜面与二重映转轴等同,故不能 说具有映转轴对称性的分子没有偶极矩。 ① ② ③ ④ ⑤ 直线型 (非共面的 Z 字形) 马鞍形 点群: C2 v V形 直线形 点群: C2 v 点群: Dh 点群: C2 点群: Dh
3.9 指出下列分子中的对称元素及其所属点群: SO2(V 型) 、P4(四面体) 、PCl5(三角双锥) 、S6(船型) 、S8(冠状) 、Cl2 解: SO2: 点群: C2 v P4 :点群: Td PCl5:点群: D3h S6(船型) :点群: C2 v S8:点群: D4 d Cl2:点群: Dh
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E C2
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C2 E
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3.6 BF3 为平面三角形分子,属 D3h 点群,请写出其 12 个对称元素,并将其分为 6 类。 解: BF3 为平面三角形分子,属 D3h 点群 对称元素: 2C3 ,3C2 , h ,3 v ,2S3

结构化学第三章

结构化学第三章

结构化学第三章⼀、单项选择题(每⼩题1分) 1. σ型分⼦轨道的特点是( ) a. 能量最低 b. 其分布关于键轴呈圆柱形对称 c. ⽆节⾯ d. 由s 原⼦轨道组成答案:b.2. F 2+,F 2,F 2- 的键级顺序为( ) 3/2, 1, 1/2 a. F 2+ > F 2 > F 2- b. F 2+ < F 2 < F 2- c. F 2 > F 2- > F 2+d. F 2 < F 2- < F 2+答案:a.3. 分⼦轨道的含义是( ) a.分⼦空间运动的轨迹 b. 描述分⼦电⼦运动的轨迹 c. 描述分⼦空间轨道运动的状态函数 d. 描述分⼦中单个电⼦空间运动的状态函数答案:d.4. π型分⼦轨道的特点是( ) a. 分布关于键轴呈圆柱形对称 b. 有⼀个含键轴的节⾯ c. ⽆节⾯ d. 由p 原⼦轨道组成答案:b.5. F 2+,F 2,F 2- 的键长顺序为( ) a. F 2+ > F 2 > F 2-b. F 2+ < F 2 < F 2-c. F 2 > F 2-> F 2+d. F 2 < F 2-< F 2+答案:b.6.CO 分⼦的⼀个成键轨道O C c c φφψ21+=,且|c 1|>|c 2|,此分⼦轨道中电⼦将有较⼤的⼏率出现在( ) a. C 核附近 b. O 核附近c. CO 两核连线中点d. CO 两核之间答案:a.7.由分⼦轨道法⽐较O 2+,O 2,O 2-的键长顺序为( ) a. O 2+>O 2>O 2- b. O 2+O 2->O 2+ d. O 28.⽐较O 2+,O 2,O 2-的键级顺序为( ) a. O 2+>O 2>O 2- b. O 2+O 2->O 2+ d. O 29.NO 分⼦的⼀个成键轨道O N c c φφψ21+=,且|c 1|>|c 2|,此分⼦轨道中电⼦将有较⼤的⼏率出现在( ) a. N 核附近b. O 核附近c. NO 两核连线中点d. NO 两核之间答案:a.10.通过变分法计算得到的微观体系的能量总是( ) 33. 等于真实体系基态能量b.⼤于真实体系基态能量c.不⼩于真实体系基态能量d.⼩于真实体系基态能量答案:c.11. 下列分⼦(或离⼦)哪个是顺磁性的( ) a. F 2 b. B 2 c.CO d. N 2答案:b.12.O 2的最⾼占据轨道(HOMO)是( ) a.3g σ b.1uπc.1gπd.3u σ答案:c.13. N 2的最低空轨道(LUMO)是( ) a.3g σ b.1uπc.1gπd.3u σ答案:c.14. 以z 轴为键轴,按对称性匹配原则,下列各对原⼦轨道能组成分⼦轨道的是( )a.s,dxyb. p x, dz 2c.p y , dz 2d. p z , dz 2 答案:d.15.按MO 理论处理,下列键级顺序哪个正确( ) a. F 2+>F 2>F 2- b.F 2+16.含奇数个电⼦的分⼦或⾃由基在磁性上( ) a. ⼀定是反磁性 b. ⼀定是顺磁性 c. 可为顺磁性或反磁性 d.不确定答案:b.17. 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 答案:a.18.下列分⼦(或离⼦)中,哪些是反磁性的( ) a. O 2+b. O 2-c. COd. O 2答案:c.19. 下列说法中,不是LCAO-MO 三个原则的是: a.能量相近 b.能量最低 c.对称性匹配 d.最⼤重叠答案:b.20. H 2+的Rr r Hb a 11121?2+--?-=时,已采⽤的下列处理⼿段是( )a.单电⼦近似b.变量分离c.定核近似d.中⼼⼒场近似答案:c.21. ⽤紫外光照射某双原⼦分⼦,使该分⼦电离出⼀个电⼦。

结构化学王军课后习题答案

结构化学王军课后习题答案

结构化学王军课后习题答案结构化学王军课后习题答案结构化学是一门研究物质的组成、结构和性质的学科。

它在化学领域中占有重要地位,对于理解和应用化学知识具有重要意义。

在学习结构化学的过程中,课后习题是巩固知识和提高能力的重要途径。

下面是对结构化学王军课后习题的一些答案和解析。

第一章:原子结构和化学键1. 什么是原子的电子云模型?答案:原子的电子云模型是指原子中电子的分布情况。

根据量子力学理论,电子不是固定在某个轨道上运动,而是存在于原子核周围的一片空间中,这片空间就是电子云。

2. 什么是共价键?答案:共价键是指通过共享电子对来连接两个原子的化学键。

共价键的形成需要两个原子都有未配对的电子,它们通过共享电子对来填补各自的电子壳,从而达到稳定的电子构型。

第二章:分子结构和分子间相互作用1. 什么是分子的立体构型?答案:分子的立体构型是指分子在空间中的排布方式。

它包括分子的空间取向、构型和手性等方面的特征。

2. 什么是分子间相互作用?答案:分子间相互作用是指分子之间由于电荷分布的不均匀而产生的相互吸引或排斥的力。

常见的分子间相互作用包括范德华力、氢键、离子键等。

第三章:有机化合物的结构与性质1. 什么是有机化合物?答案:有机化合物是指含有碳元素的化合物。

它们通常具有较为复杂的结构,并且在自然界中广泛存在,包括石油、天然气、植物和动物体内的化合物等。

2. 有机化合物的结构对其性质有何影响?答案:有机化合物的结构对其性质有着重要影响。

例如,有机化合物的分子量、分子形状、官能团的种类和位置等都会影响其物理性质(如熔点、沸点、溶解度等)和化学性质(如反应活性、稳定性等)。

第四章:无机化合物的结构与性质1. 什么是晶体结构?答案:晶体结构是指晶体中原子、离子或分子的排列方式。

晶体结构的研究对于理解无机化合物的性质和应用具有重要意义。

2. 无机化合物的结构如何影响其性质?答案:无机化合物的结构对其性质有着重要影响。

例如,晶体结构的对称性决定了无机化合物的光学、电学和磁学性质;晶体中的空隙和通道结构可以影响分子在其中的扩散和吸附行为。

《结构化学》(1-5章)习题解析

《结构化学》(1-5章)习题解析

目录第一章--------------------------------------------------------------------------------------------------1 第二章-------------------------------------------------------------------------------------------------14 第三章-------------------------------------------------------------------------------------------------30 第四章-------------------------------------------------------------------------------------------------42 第五章-------------------------------------------------------------------------------------------------48第一章习题1001 首先提出能量量子化假定的科学家是:---------------------------( )(A) Einstein (B) Bohr (C) Schrodinger (D) Planck 1002 光波粒二象性的关系式为_______________________________________。

1003 德布罗意关系式为____________________;宏观物体的λ值比微观物体的λ值_______________。

1004 在电子衍射实验中,│ψ│2对一个电子来说,代表___________________。

1005 求德布罗意波长为0.1 nm 的电子的动量和动能。

江元生《结构化学》答案CHAPTER3

江元生《结构化学》答案CHAPTER3

第三章 双原子分子1. 试根据图3.1推导++=+2H H H 的成键区和反键区的界面方程,α(1+β2-2αβ)3/2=α-β。

电子位于核间联线上哪一点,产生的成键力最大? 解:成键区和反键区的界面方程要求成键力为零,()0cos cos 22=-=B B A A r r q F θθ即,22cos cos A B B A r r θθ= (1) 又根据余弦定理有,A AB A Rr r r R θcos 2222=-+(2)B B A B Rr r r R θcos 2222-=-+ (3)将(2), (3)两式相加有B B A A r r R θθcos cos -= (4)将(2) 式代入(1)式222)cos 2(cos cos AA A A AB r Rr r R θθθ-+=(5)将(5)式代入(4)式)cos 2(cos )cos (222A A A A A A A B Rr r R R r r r θθθ-+-= (6)将 (1)式两边同乘以B r ,并代入(4),(5)两式,)cos (cos )cos 2(cos )cos (23222R r r Rr r R R r r A A A A A A A A A A A -=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-θθθθθ 243222)cos ()cos 2(cos R r r Rr r R A A A A A A A -=-+θθθ两边同除以6A r 后令A θαcos =和A r R =β,再开平方即得βααββα-=-+232)21(2. 氢分子离子是三体问题,请写出完整的波动方程(用原子单位) 解:氢分子离子的波动方程为,ψ=ψ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+∇-∇-∇-E R R R M M 211222H 2H 11121212121其中坐边各项分别为质子1的动能算符,质子2的动能算符,电子的动能算符,质子1和质子2的势能,电子与质子1的势能,电子与质子2的势能。

结构化学习题解答

结构化学习题解答

物质结构第三章习题1. 试述正八面体场、正四面体场、正方形场中,中心离子d 轨道的分裂方式;2. 试根据晶体场理论说明直线形配合物MX 2中以分子轴为z 轴,中心原子的d 轨道如何分裂,并给出这些轨道的能量高低顺序;3. 试根据晶体场理论说明三角双锥配合物中,中心原子的d 轨道如何分裂,并给出这些轨道的能量高低顺序;4. 简述分裂能与中心离子和配体的关系;5. 配体CN -,NH 3,H 2O,X -在络光谱化学序列中的顺序是 A X -< CN --< NH 3 < H 2O B CN -< NH 3< X - < H 2OC X -< H 2O < NH 3 < CN -D H 2O < X -< NH 3 < CN -6. 在下列每对络合物中,哪一个有较大的O ,并给出解释;① FeH 2O 62+ 和 FeH 2O 63+ ② bCoCl 64- 和 CoCl 42-③ CoCl 63- 和 CoF 63- ④ FeCN 64-和 OsCN 64-7. 下列配合物离子中, 分裂能最大的是ACoNH 362+BCoNH 363+CCoH 2O 63+DRhNH 363+8. 下列配位离子中,O 值最大的是A CoCl 64-B CoCl 42-C CoCl 63-D CoF 63-9. 以下结论是否正确“凡是在弱场配体作用下,中心离子d 电子一定取高自旋态;凡是在强场配体作用下,中心离子d 电子一定取低自旋态;”10. 试写出d 6金属离子在八面体场中的电子排布和未成对电子数分强场和弱场两种情况; 11. 下列络合物哪些是高自旋的A CoNH 363+B CoNH 362+C CoCN 64-D CoH 2O 63+12. 按配位场理论,正八面体场中无高低自旋态之分的组态是A d 3B d 4C d 5D d 6E d 713. 试判断下列配位离子为高自旋构型还是低自旋构型, 并写出d 电子的排布;①FeH 2O 62+②FeCN 64-③CoNH 363+④CrH 2O 62+⑤MnCN 64-14. 为什么正四面体的络合物大多是高自旋15. Ni 2+的低自旋络合物常常是平面正方形结构,而高自旋络合物则多是四面体结构,试用晶体场理论和杂化轨道理论解释之; 16. Ni 2+有两种络合物,根据磁性测定知 NiNH 342+是顺磁性,NiCN 42-为反磁性,试推测其空间结构;17. F -是弱配体,但配位离子NiF 62-却呈反磁性,这说明Ni 4+的d 电子按低自旋排布,试解释原因; 1-17答案1. 正八面体场中分裂成两组:低能级d xy , d xz , d yz t 2g ;高能级d x 2-y 2,d z 2e g 正四面体场中分裂成两组:低能级d x 2-y 2,d z 2 e ;高能级d xy , d xzd yz t 2正方形场中分裂成四组:由高到低依次为:{d xz , d yz }; {d z 2}{d xy };{d x 2-y 2}2. d z 2直指配体, 能量最高; d x 2-y 2, d xy 受到配体的斥力最小;d xzd yz 能量居中; 3. d z 2直指配体, 能量最高; d xz , d yz 受到配体的斥力最小;d x 2-y 2d xy 能量居中;4. ①配体固定时,中心离子的电荷越高,周期数越大,则越大;②中心离子固定时,随配体的变化由光谱化学序列确定该顺序几乎和中心离子无关,若只看配位原子,随配位原子半径的减小而增大:I<Br<Cl<S<F<O<N<C 5. C 6. ①FeH 2O 63+,因为Fe 3+有高电荷;②CoCl 64-,因为O >T ;③CoF 63-,因为F -是比Cl -强的配位体 ④OsCN 64-,因为Os 2+的周期数大于Fe 2+7. D NH 3是强配体,Rh 3+的电荷数高、周期数大; 8. D F -是Cl -强的配体,Co 3+引起的分裂能比Co 2+大;9. 此结论仅在正八面体场中,中心离子d 电子数为4,5,6,7时才成立;八面体场中,d 电子数为1,2,3,8,9,10时,无论强场弱场,电子只有一种排布方式,无高低自旋之分;正四面体场中,分裂能较小,故如果可有高、低自旋态,大多是高自旋态;而正方形场中则大多是低自旋态 10. 强场,t 2g 6,无未成对电子;弱场,t 2g 4e g 2,4个未成对电子 11. BD 12. A13. ①FeH 2O 62+,d 6,弱场高自旋,t 2g 4e g 2②FeCN 64-,d 6,强场低自旋,t 2g 6③CoNH 363+ d 6,强场低自旋,t 2g6④CrH 2O 62+,d 4,弱场高自旋,t 2g 3e g 1⑤MnCN 64-,d 5,强场低自旋,t 2g514. 正四面体场分裂能较小, 通常<P , 因此多高自旋配合物;15. Ni 2+为d 8组态1 根据配位场理论,若是正方形场,d 电子排布是d xz ,d yz 4d z 22d x 2-y 22,所有d 电子成对;若是四面体场,d 电子排布是e 4t 24,有两个未成对电子;2 根据杂化轨道理论,若为低自旋,则8个d 电子集中在 4 个轨道,空出的一个d 轨道和s ,p 轨道形成dsp 2杂化轨道,为平面正方形;若为高自旋,8个d 电子分布在5个d 轨道,取sp 3杂化,形成四面体形;16. NiNH342+是四面体构型,NiCN42-为正方形构型17. 分裂能随金属离子电荷增高而增大,Ni4+d6电荷高,使分裂能大于成对能,而采取低自旋排布t2g6,呈反磁性;18. 用晶体场理论推测下列络合物的未成对电子以及磁性:① FeCN64-② FeCN63-③ MnCN64-,④CoNO263-⑤ FeH2O63+⑥CoF63-19. 下列哪个络合物的磁矩最大A 六氰合钴Ⅲ离子B 六氰合铁Ⅲ离子C 六氨合钴Ⅲ离子D 六水合锰Ⅱ离子E 六氨合钴Ⅱ离子20. 下列配位离子中磁性最大的是A MnH2O63+B FeH2O63+C FeCN64-D CoNH363+E CrH2O62+21. 凡是低自旋络合物一定是反磁性物质;这一说法是否正确22. FeF63-络离子的磁矩为A 3B B 5BC BD B23. K3FeF6的磁矩为玻尔磁子,而K3FeCN6的磁矩为玻尔磁子,这种差别的原因是A 铁在这两种化合物中有不同的氧化数B CN-离子比 F-离子引起的晶体场场分裂能更大C 氟比碳或氮具有更大的电负性D K3FeF6不是络合物24. 已知FeCN63-,FeF63-络离子的磁矩分别为B,B,①分别计算两种络合物中心离子未成对电子数;②用图分别表示中心离子d轨道上电子排布情况;③两种络合物其配位体所形成的配位场,是强场还是弱场25. 某金属离子在八面体弱场中的磁矩为玻尔磁子, 而它在八面体强场中的磁矩为0, 该中心离子可能是A CrⅢB MnⅡC CoⅡD FeⅡ26. 在FeH2O62+和FeCN64-中,Fe2+的有效离子半径哪个大说明理由;27. 为什么过渡金属络合物大多有颜色28. 络合物的光谱d-d跃迁一般在什么区域A 远紫外B 红外C 可见-近紫外D 微波29. 络合物中电子跃迁属d-d跃迁,用_________光谱研究最为合适;30. 推测下列两对络合物中,哪一个络合物的d-d跃迁能量较高:①PtNH342+ , PdNH342+ ② CoCN63-, IrCN63-31.推测下列两对络合物中,哪一个络合物的d-d跃迁能量较高:①CoCN63-和IrCN63-②RhCl63-和RhCN63-32. 铁的两种络合物:A FeCN6,B Na3FeF6,它们的磁矩大小关系为A___B,它们的紫外可见光谱d-d跃迁的波长大小关系为A___B;33. 推测1六水合铁Ⅲ, 2六水合铁Ⅱ, 3六氟合铁Ⅱ三种络合物的d-d跃迁频率大小顺序A 1>2>3B 1>3>2C 3>2>1D 3>1>2E 2>1>334. 某同学测定了三种络合物d-d跃迁光谱,但忘了贴标签,请帮他将光谱波数和络合物对应起来;已知三种络合物为 CoF63-,CoNH363+,CoCN63-,它们的三个光谱波数分别为 34,000 cm-1,13,000 cm-1,23,000 cm-1;18-34答案18.络合物未成对电子磁性FeCN64-t2g6 0 反磁性FeCN63-t2g5 1 顺磁性MnCN64-t2g5 1 顺磁性CoNO263-t2g6 0 反磁性FeH2O63+t2g3e g2 5 顺磁性CoF63-t2g4e g2 4 顺磁性注,高自旋态的d电子配对情况和自由离子是相同的,例如,Co和CoF63-中,未成对d电子数都是4;19. D 络合物磁矩Bnnμμ)2(+=B为玻尔磁子, n是未成对电子数;容易看出,选项中只有D是弱场高自旋,未成对电子数为4.20. B FeH2O63+是弱场高自旋,有5个未成对电子21. 否,低自旋络合物仍可能有未成对电子;22. D Fe3+d5组态,八面体弱场,t2g3e g2,有5个未成对电子,BBBnnμμμμ9.5)25(5)2(=+=+=23. B24. Fe3+d5,八面体场,①FeCN63-:7.1)2(=+nn n=1; FeF63-:n=5② FeCN63-:低自旋,t2g5; FeF63-:高自旋,t2g3e g2③FeCN63-:强场; FeF63-:弱场25. D26. 高自旋态的离子半径大于低自旋态;FeH2O62+是弱场高自旋,FeCN64-是强场低自旋,前者Fe2+的有效半径大;27. 在配位场作用下, d轨道产生了分裂, 分裂后的能级差值落在可见光谱区域, 因此可以吸收可见光谱而产生d-d跃迁;物质的颜色为吸收的可见光谱的互补色, 故有颜色;28. C29. 紫外-可见光谱;30. 分裂能大的络合物d-d跃迁能量高①PtNH342+;② IrCN63-31. 分裂能大的络合物d-d跃迁能量高①IrCN63-;②RhCN63-32. <,<FeCN6,强场低自旋态,未成对电子少,故磁矩较小;又,分裂能大故d-d跃迁的波长较小频率或波数较大33. A 三种络合物的分裂能递增,故d-d跃迁频率递减34. CoF 63-13,000 cm -1CoNH 363+23,000 cm -1CoCN 63-34,000 cm -135. 解释为什么大多数Zn 2+的配合物无色;36. 用配位场理论判断NiCO 4不能观察到d-d 跃迁的光谱,对吗 37. 试用配位场理论解释变色硅胶变色的原因变色剂为CoCl 2; 38. 解释为什么FeF 63-是无色的39. 实验测得FeH 2O 62+配位离子在1000nm 处有一吸收峰, 试求出跃迁能级的间隔采用波数单位cm -1; 40. 求FeCN 64-的CFSE;41. 对于CoF 63-,试写出:①d 电子排布;②磁矩;③CFSE42. 已知:CoF 63-:O = 13,000 cm -1CoCN 63-:O = 34,000 cm -1P = 21, 000 cm -1确定上述两种络合物的磁性,并计算其 CFSE 以 cm -1为单位;43. 凡是中心离子电子组态为d 6的八面体络合物,其CFSE 都是相等的,这一说法是否正确 44. 已知 ML 6络合物中M 3+为d 6,f =1,g = 20,000 cm -1,P = 25,000 cm -1,求CFSE45. 为什么在过渡金属络合物中,八面体构型远较四面体构型多46. 用配位场理论估算下列离子的结构和未成对电子数: ①MoCl 63- ②RuNH 363+ ③MnO 43- ④NiI 42- ⑤AuCN 4- 47. Jahn-Teller 效应的内容为_____________; 48. 若忽略电子相互作用, d 2组态的基态在正八面体场中的简并度为_______; 49. 下列八面体络合物的电子结构中发生大畸变的是A t 2g 5e g 2B t 2g 3e g 2C t 2g 4e g 2D t 2g 6e g 335-49答案35. Zn 2+d 10的d 轨道填满电子,它通常是以sp 3杂化轨道形成配键,无d-d 能级跃迁;因此络合物一般无色;36. 对; 37. Co 2+为d 7组态;在无水CoCl 2中,当电子发生d-d 跃迁时,吸收波长为650~750nm 的红光,因而显示蓝色;但CoCl 2吸水后,变为CoH 2O 6Cl 2,即由相对较强的配体H 2O 取代了相对较弱的配体Cl -,引起分裂能变大,使电子发生d-d 跃迁时吸收的能量增大,即吸收光的波长缩短蓝移,吸收波长为490~500nm 的蓝光,因而呈粉红色;38. Fe 3+d 5的电子分占5个d 轨道,自旋平行,按照原子光谱的跃迁选律,此时t 2g →e g 的跃迁是自旋禁阻的,故FeCl 63-不吸收可见光,无色;在原子光谱中,若采用L-S 偶合,对于允许跃迁而言,两个状态的总自旋之差应等于零,即S =0,这表明当两个状态的自旋相同时,跃迁才可能发生,否则,跃迁是禁阻的,即称为自旋禁阻跃迁 39. 1/=1/1000×10-7cm=10000cm -140.t 2g 6,PD P P P q O O 22425123526SEF C -=-∆=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-⨯-=41. ①t 2g 4e g 2;②B μ62;③ q O O O D P P 452532524CFSE =∆=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+∆⨯+⎪⎭⎫⎝⎛∆-⨯-=42. CoF 63-:顺磁性,5200 cm -1CoCN 63-:反磁性,39600 cm -143. 否,与高、低自旋态的有关;44. 八面体络合物的分裂能可近似表示为g f O ⨯=∆,f 是配体的贡献以00.1O 2H =f 为标准,g 是中心离子的贡献;依据题意,1cm 20000-=⨯=∆g f O ,由于P O <∆,为弱场高自旋,t 2g 4e g 2,晶体场稳定化能为45. 正八面体场的LFSE 比正四面体场的CFSE 大, 只有在d 0, d和弱场d 5时二者相等, 这意味着八面体构型比四面体构型稳定所以八面体构型比四面体多;46. 离子 d 电子数 形状 d 电子排布 未成对电子数MoCl 63- d 3 八面体 t 2g 33RuNH 363+ d 5 八面体 t 2g 51MnO 43- d 2 四面体 e 22NiI 42- d 8 四面体 e 4t 242AuCN 4- d 8 正方形 d xz ,d yz 4d z 22d x 2-y 22一个配位离子究竟采取何种几何构型,主要决定于它在能量上和几何上是否有利; 对于6配位的离子,比较容易判断有时需要考虑是否会发生Jahn-Teller 效应;对于4配位的离子,因素复杂些;本题中的MnO 43-离子,从晶体场稳定化能来看,采取正方形比采取四面体构型有利,但由于MnV 半径较小47pm,若采取正方形构型,则配体之间的排斥力较大,不稳定;若采取四面体构型,则配体之间的排斥力减小,离子较稳定此时MnV 的半径也略有增大;在NiI 42-配离子中,尽管Ni 2+属d 8组态但由于它的半径仍较小,而I -的半径较大~216pm 且电负性也较大因而采取正方形构型时配体之间的斥力太大,而采取四面体构型可使斥力减小,因而稳定;同是d 8构型的Au 3+,它属第三长周期,半径较大,周围有较大的空间,此时晶体场稳定化能是决定配位离子几何构型的主导因素;由于采取正方形构型比采取四面体构型可获得较大的配位场稳定化能,因而它们的四配位离子,一般采取平面四方形,呈反磁性;47. 在对称的非线性分子中,如果体系的基态有几个简并能级,则是不稳定的,体系一定会发生畸变,使一个能级降低,以消除这种简并性; 48. 3 49. D50. 已知d x 2-y 2能级> d z 2能级>其他d 轨道能级,则应在下列何种场合产生A 正四面体场B 正八面体场C 拉长的八面体D 正方形场51. 在过渡金属的八面体络合物中,由于Jahn-Teller 效应使构型发生畸变,若为强场配体,大畸变发生在d 7,d 9,若为弱场配位体,大畸变发生在____________;52.下列络合物的几何构型哪一个偏离正八面体最大A 六水合铜ⅡB 六水合钴ⅡC 六氰合铁ⅢD 六氰合镍ⅡE 六氟合铁Ⅲ 53. 下列八面体络合物中,哪些会发生畸变为什么NiH 2O 62+,CuCl 64-,CrCN 63-,CoNH362+,FeH 2O 62+ 54.下列配为位离子中,哪个构型会发生畸变 A CrH 2O 63+B MnH 2O 62+C FeH 2O 63+D CrH 2O 62+55. 为什么 Mn 3+的六配位络离子为变形八面体,而 Cr 3+的配位络离子为正八面体构型 56. 在CuCl 2晶体中,Cu 2+周围有六个Cl -配位, 实验测得其中四个Cu —Cl 键长为230pm, 另外两个键长为295pm,试用配位场理论解释之;57. 某 AB 6n -型络合物属于O h 群,若中心原子 A 的d 电子数为6,试计算CFSE,并简单说明计算方案的理由;58. 试解释:①CoH 2O 62+比CoH 2O 63+稳定,②CoCN 63-比CoCN 64-稳定,③CoF 64-比CoBr 64-稳定; 59. 简述σ-π键的效应;60. NiCO 4中Ni 与CO 之间形成A 键B 键C -键61. CO 与过渡金属形成羰基络合物时,CO 键会A 不变B 加强C 削弱D 断裂62. 羰基络合物中,CO 键的键长比 CO 分子键长应A 不变B 缩短C 变长63. CN -是强场配体,ΔO 值特别大,按分子轨道理论,它以什么轨道形成反馈π键A 5σ轨道 B1π轨道 C2π轨道 D4σ轨道64. 试阐明银盐溶液分离烷烯烃混和物的基本原理; 65. 作图示出PtCl 3C 2H 4-中Pt 2+和C 2H 4间轨道重叠情况, 指出Pt 2+和C 2H 4 各用什么轨道成键以及电子授受情况,并讨论Pt 2+和C 2H 4形成的化学键对C 2H 4 中C-C 键的影响;50-65答案 50. C 51. d 4,d 952. A53. NiH 2O 62+,t 2g 6e g 2,不产生简并态,不发生畸变; CuCl 64-,t 2g 6e g 3,高能轨道出现简并态,大畸变; CrCN 63-,t 2g 3,不产生简并态,不发生畸变; CoNH 362+,t 2g 6e g 1,高能轨道出现简并态,大畸变; FeH 2O 62+,t 2g 4e g 2,低能轨道出现简并态,小畸变; 54. D55. Mn 3+: d 4,有Jahn-Teller 效应,发生畸变; Cr 3+: d 3,无Jahn-Teller 效应,正八面体;56. Cu 2+的d 电子排布是t 2g 6e g 3,e g 轨道上电子分布不对称, d z 2二个电子与配体斥力大, 呈拉长的八面体, 所以Cu-Cl 键长,d x 2-y 2上一个电子与配体的斥力小,Cu--Cl 键短;57. 属于O h 群,说明是理想的正八面体,没有John-Teller 效应引起的变形,d 电子应该按强场排布t 2g 6而不是弱场排布t 2g 4e g 2;58. ①H 2O 是弱场配体,对于Co 2+d 7,t 2g 5e g 2;对于Co 3+d 6,t 2g 4e g 2;前者的CFSE 较大,所以CoH 2O 62+较稳定;②CN -是强场配体,对于Co 2+d 7,t 2g 6e g 1;对于Co 3+d 6,t 2g 6;前者e g 上的一个电子很不稳定,易失去该电子而形成CoCN 63-;③CoF 64-的CFSE 较大,稳定;而CoBr 64-不稳定是由于Br -离子半径大不能形成六配位的八面体,可形成CoBr 42-,为四面体; 59. ①双重成键加强了两者之间的结合:金属离子和配体之间除了σ配键外,还有反馈π配键; ②削弱了配体内部的键:形成σ配键时,配体分子的成键π电子进入金属离子的空轨道,削弱了配体内部的键;形成反馈π键时电子从金属离子返回到配体分子的反键π轨道,去进一步削弱了配体内部的键; 60. C 61. C 62. C 63. CCN -:KK3σ24σ21π45σ21π0,其中充满电子的5σ轨道参与形成σ配键,1π空轨道参与形成反馈π键;64. Ag +的电子结构为4d 105s 0, 烯烃的电子与Ag +的5s 0形成配键,Ag的d 轨道与烯烃的反键空轨道形成反馈键, 生成稳定的-配合物而Ag +不与烷烃发生作用,从而达到分离的作用;65. Pt 2+5d 8采取dsp 2杂化,形成平面正方形配位结构,杂化轨道分别与Cl 的p 轨道和乙烯的成键轨道重叠,形成配键;Pt2+的未参与杂化的5d轨道与乙烯的反键轨道重叠形成反馈键,电子由Pt的5d流向乙烯的;乙烯成键轨道上的电子流向Pt, Pt上的电子流入乙烯的, 这两个效应均导致乙烯的C-C键削弱,键长增加;。

结构化学第三章习题答案

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)1/2φB 3013 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 δ 30173018 z 3019 (C) 3020 π 3021 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 , δ 3027 p y , d xy 3028 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.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 )21 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)

结构化学习题答案(3)

结构化学习题答案(3)《结构化学》第三章习题3001 H 2+的H ?= 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。

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“分子”
基态电子组态

NF KK(1σ)2(2σ)2(3σ)2(1π)4(2π)2 2
NF+ KK(1σ)2(2σ)2(3σ)2(1π)4(2π)1 2.5
NF- KK(1σ)2(2σ)2(3σ)2(1π)4(2π)3 1.5
键级 不成对电子 磁
2 顺磁性 1 顺磁性 1 顺磁性
[3.1]试计算当Na+和Cl-相距280pm时,两离子间的静电引力和万 有引力,说明讨论化学键作用力时,万有引力可以忽略不计。
[解] 万有引力:
F G m1m2 r2
6.7 1011 N m2 kg2
Hale Waihona Puke 23 35 1.61027 kg 2
2.81010 2 m2
1.761042 N
静电引力:
F
k
q1q2 r2
9.0109 N m2 C 2
1.6 1019 C 2 2.81010 m 2
2.94109 N
[3.2] 写出O2+,O2,O2-,和O22-的键级、键长长短次序及 磁性。
[解]
O2+
O2
O2-
O22-
键级
2.5
2
1.5
1
键长 磁性
O2+ < O2 < O2- < O22顺磁 顺磁 顺磁 抗磁
[3.3]
(b)
1s
氢1*分s 子(c)基1s态1的*s 电。子试组比态较为(a)、(1(b2 ))、,(c)其三激者发能态级有的:高(a)低1次s 1*s
序,说明理由,并指明能级最低的激发态的磁性。
[解]
Ec Ea Eb
能级最低的激发态(b)是顺磁性的。
[3.5] 基态C2为反磁性的分子,试写出其电子组态;实验测 定 C2 分 子 的 键 长 为 124pm , 比 C 原 子 的 共 价 双 键 半 径 之 和 (67pm×2)短,试说明其原因。 [解]: C2分子的基态组态为:
解: 键级 1 8 3 2.5
2
不成对电子数为1;自旋磁矩 11 2e 1.73e
NO+键级为3,所以它的化学键比NO强,键长比其短。
[3-9]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,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:
KK 1 g 21u 21u 4
间,由从于而s使-p实混测杂键,长1比u按共为价弱双反键键半,径C计2分算子得的到键的级值在短2-。3之
[3.6]
按分子轨道理论说明Cl2的键比
Cl
2
的键强还是弱?
为什么?
[解]:解]:Cl2的键比 Cl2的键弱。原因是:Cl2的基态价电
子组态为 3s
2 * 3s
2 3 pz
2 3p
4 * 3p
4,键级为1,而
Cl
2

Cl2少1个反键电子,键级为1.5。
[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。
- ++ -
+- +-



+- -+
- +- +



基态价电子组态为(1σ)2(2σ)2(1π)4(3σ)2。 键级 =1/2(成键电子数—反键电子数)=1/2(8-2)=3
未成对电子数为0,因而磁距为0。
[3-8] 画出NO的价层分子轨道能级示意图,计算键级及自 旋 磁矩,试比较NO和NO+何者的化学键强?何者的键长 长?
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