结构化学第三章习题
结构化学习题解答3
O2的MO能级图
1 u
1 g
MO O2
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 ] 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。
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 ) (2 ) (3 ) (4 ) (1 ) (5 ) (2 ) NO的组态为 (1
z
N2的MO能级示意图
3 u
2 pz 2 py 2 px
1 g
1 g
3 g
1 u 1 u
2 px
2 py
2 pz
N2特别 稳定，π 轨道被 保护。
2 u
2s 2s
2 g
1s
1 u
1s
AO N
1 g MO N2
AO N
[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。
结构化学3和4章习题
结构化学3和4章习题第三章⼀、填空、选择：1.对称元素C n轴与垂直于它的组合可得到C2（）。
2. S1和S2不是独⽴的对称元素，因为S1＝（），S2＝（）。
3.下列说法错误的是（）。
A、分⼦中有S n轴，则此分⼦必然同时存在C n轴和σh。
B、凡是正四⾯体构型的分⼦⼀定属于T d群C、S4是个独⽴的对称元素。
D、分⼦既有C n轴⼜有垂直于C n轴的σh，此分⼦必有S n轴。
4下列分⼦中具有偶极矩，⽽不属于C nv群的是A H2O2B NH3C CH2Cl2D CH2 =CH25下⾯说法正确的是：---------------------------- ( )(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S n轴，则此分⼦必然同时存在C n轴和σh⾯(D) 镜⾯σd⼀定也是镜⾯σv6下⾯说法正确的是：---------------------------- ( )(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C s群(D) 在任何情况下，2?S=E?n7 下列说法正确的是：---------------------------- ( )(A) 凡是⼋⾯体络合物⼀定属于O h点群(B) 凡是四⾯体构型的分⼦⼀定属于T d点群(C) 异核双原⼦分⼦⼀定没有对称中⼼(D) 在分⼦点群中对称性最低的是C1群，对称性最⾼的是O h群8下列分⼦中属于D3群的是：---------------------------- ( )(A) BF3(B) NH3(C)部分交错式⼄烷(D)交错式⼄烷9. 属于下列哪⼀点群的分⼦可能有旋光性（）A．D∞h B. Cs C. O h D. D n⼆、写出下列分⼦所归属的点群及全部对称元素：HCN，SO3，氯苯（C6H5Cl），苯（C6H6），萘（C10H8），CH4，CH3Cl，CH2Cl2，CHCl3。
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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
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。
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
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
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。
(完整版)结构化学第三章题目及答案
姓名： 班级： 学号：3001 H 2+的H ˆ= 21∇2- a r 1 - b r 1 +R 1， 此种形式已采用了下列哪几种方法： ------------------------------ ( A C )(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。
H ab =∫ψa [-21∇2- a r 1 - b r 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 证明波函数()()()()b a b a ψψψψψψS S s 1s 121us 1s 121g 221221--=++=是相互正交的。
∫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 通过变分法计算得到的微观体系的能量总是：----------------- ( C )(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？描述分子中单个电子空间运动状态的波函数叫分子轨道。
3个近似 (1) 波恩 - 奥本海默近似 (2) 非相对论近似(3) 单电子近似3007 描述分子中 ______单个电子_________ 空间运动状态的波函数称为分子轨道。
结构化学 第三章习题(周公度)
(a)这个简正振动是否为红外活性
(b) HI简正振动频率
(c)零点能
(d) H127I的力常数
解：若将HI的简正振动看作谐振子
(a) HI为极性分子振动时偶极矩随之发生变化，属于红外活性
(b)
解：在混合气体中N2为非极性双原子分子，故不产生转动-振动光谱
已知谱带波数为：16.70,20.70,33.40, 41.85, 50.10,62.37cm-1
根据转动光谱的谱线间是等间距的特点，可知
谱线系1：16.70, 33.40,50.10；谱线间距16.7cm-1B1=8.35cm-1
谱线系2：20.70,41.85, 62.37;谱线间距平均20.835cm-1B2=10.417cm-1
7、画出CN-的分子轨道示意图，写出基态电子组态，计算键级及磁矩(或略轨道运动对磁矩的贡献)
解：CN-与N2等电子体，具有相同顺序的能级，分子轨道示意图为(省略1s,2s)
CN-的电子组态为CN-：KK(3σ)2(4σ)2(1π)2(1π)2(5σ)2
CN-的键级为3；
8、画出NO的分子轨道示意图，计算键级和自旋磁矩，试比较NO和NO+何者的键更强？哪一个键长长一些
=7.1711*10-19+4.361*10-20=7.607*10-19J
De(D2) = De(H2)
D0(D2) = De-hve(D2)/2 = 7.607*10-19–6.626*10-34*9.318*1013/2 =7.298*10-19J=4.556eV
25、H-O-O-H和H-C≡C-H分子的简正振动数目格式多少？画出H-C≡C-H简正振动方式，并分别标明其红外活性或拉曼活性。
结构化学第三章习题201211
26
• (2) 激发态P1S1
l1 1; l 2 0 L 1 1 1 s1 , s 2 S 1,0 2 2
激发态光谱项：3P，1P
27
• 补充
3.24组态P2和pd谱项之间哪些跃迁是允许
多电子原子跃迁选择定 则 S 0，L 0， 1，J 0， 1
E g0m j B
• 朗德因子 • 玻尔磁子
gJ 1 m j 1
J ( J 1) L( L 1)＋S ( S 1) 2 J ( J 1)
0 9.27 10 24 JT 1
1cm1光子能量＝ .98710 23 J 1
2
多 电 子 原 子 的 能 级
2 2 M L M S M J2 cos( 1 ) 2M L M S 2
L
J S
3 2 15 2 2 6 4 4 6 3 2 2 2
20
1 65.9 O
1 3 J 时，M J J ( J 1) 2 2 M M M cos( 2 ) 2M L M S
组态:
不考虑电子 的相互作用
谱项:
分别考虑电子的轨道 和自旋的作用 1S
支谱项:
考虑轨道和自旋 的偶合作用 1S 0
微能态:
磁场中的 Zeeman效应
mJ=0 mJ=2 1 0 -1 -2 mJ=2 1 0 -1 -2 mJ=1 0 -1 mJ=0
3
1D
1D 2
(np2)
3P 2 3P 3P 1 3P 0
p 2组态的谱项：
3
P,1D,1S F ,3D,3P,1F ,1D,1P P－－3 D,3P
pd组态的谱项：
厦门大学结构化学第3章答案
② SO3 ： n=4,m 1 ，为三角锥构型；点群： C3v ③ NO3 ： n=3,m 0 ，为平面三角形；点群： D3h ④ NO2 ： n=3,m 1 ，为 V 形构型；点群： C2 v ⑤ ClO ：为直线形构型；点群 Cv ⑥ CO3 ： n=3,m 0 ，为平面三角形；点群： D3h ⑦ C2O4 ：
③ Th （例如：
T i ） h iC2 ） （ Th
④ D3 （ D3d D3 i ） ⑤ D4 （ D4 h D4 h ） 3.14 试用对称操作的表示矩阵证明： ⑴ c 2 ( z ) xy i
1
⑵ c 2 ( x)c 2 ( y) c 2 ( z )
x1 r cos ; y1 r sin x2 r cos[ ( )] r cos( ) r cos cos r sin sin x1 cos y1 sin y2 r sin[ ( )] r cos( ) r sin cos r cos sin x1 sin y1 cos
v
v
v
v
E C2
v
v
C2 E
v
v
v
v
v
v
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
cos sin
sin x1 x2 cos y1 y2
cos Cn ( z ) sin 0
结构化学第三章练习题
第三章双原子分子的结构与性质1.(南开99)下列AB型分子N2, O2, CN, NeF中分子的得电子变为AB-后比原来中性分子键能大, 失电子后变为AB+后比原分子中性分子键能大。
2.(南开94)写出B2分子的分子轨道标识及磁性。
3(南开92)按简单分子轨道理论, 形成有效分子轨道的三个基本原则是（）。
写出下列分子中电子的排布情况：O2，N2，CO4.(北师大)对于分子的三重态,下列解释正确的是( )A.分子中有一个未成对电子B.分子中有两个自旋配对电子C.波函数必是三阶行列式D.分子中有三个未成对电子E.分子的总自旋量子数为15.(军事科学院93)按分子轨道理论，氢分子的成键轨道是( )，反键轨道是( )。
按价键理论，其基态的键函数是( )6.(北师大94)写出下列分子基态的价层电子组态和键级。
A．N2+ B．CN- C．O2+7.(北大93)C2分子的键长（124pm）比C原子的共价双键半径之和（67pm*2）短的原因是什么？8.(北大92)判断下列轨道间沿z轴方向能否成键。
如能成键，请在相应位置上填上分子轨道名称。
9.(北大91)在NO 2+，NO +，NO ，NO -中, 哪一个有最短的键长, 指明其价电子组态键级。
10.(北大93)在HI(H=1,I=127)振动光谱图中, 观察到2230cm -1强吸收峰,若将HI 的简正振动看作谐振子,则 (1)说明此简正振动是否有红外活性 (2)计算HI 简正振动频率 (3)计算零点能(4)计算HI 简正振动力常数11.(北大92)实验测得HI 分子基本光谱带和第一泛音谱带分别是2230cm -1和4381cm -1, 求HI 的力常数 (原子量H=1,I=126.9) 12.(北师大94)测定双原子分子HF 力常数最常用的方法是（ ）A.电子能谱B.电子光谱C.红外光谱D.微波波谱E.核磁共振谱 13.(南开98)1H 35Cl 气体振动光谱的主谱带中心波数0ν =2885.9cm -1,用分辨率很高的红外光谱仪记录谱图,可以清楚地观察到主谱带的谱带结构(带的0ν 两侧分布着许多谱线)，请粗略的划出1H 35Cl 分子主谱带的红外光谱图(参见课本p 103)14.(南开96) 已知1H 35Cl 分子的基本振动谱带波数为2885.67cm -1, 求2D 35Cl 的基本振动谱带波数（振动按谐振子模型处理） 解:1H 35Cl 和2D 35Cl 的键的力常数相同P x P z d xyd xz P x π -- -- π P y -- -- -- -- d xy -- -- δ -- d xz π -- -- --0ν=0ν=15.(南开95)某双原子分子的纯转动光谱中相邻两条谱线的波数为A ν =41.59cm-1,B ν =62.38cm -1,求这两条谱线所对应的转动能级跃迁的初态和终态的转动量子数(即转动跃迁初态和终态的J 值) 解:先求两条谱线对应的量子数 ν =2B(J+1) 所以J=12Bν-2B=BA vν- =63.28-41.59=20.79cm -1J A =42.59111220.79A Bν-=-= J B =62.38112220.79B Bν-=-=A ν 对应的是由于J=1→2的跃迁B ν 对应的是由于J=2→3的跃迁 16.(南开92)1H 35Cl 分子键长r e =1.2911Å, 弹力常数k=5.125*105达因/cm,若分子振动按谐振子模型处理, 转动按刚性转子模型处理，计算 (1) 1H 35Cl 分子红外光谱带的吸收波数。
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
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σv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σh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σd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σh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σh对称面
点群：C3h 没有偶极矩和旋光性。
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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。
①石蕊分子所含元素中，第一电离能由小到大的顺序是，基态原子2p 轨道有两个成单电子的是（填元素符号）；由其中两种元素形成的三角锥构型的一价阳离子是（填化学式）；②该石蕊易溶解于水，分析可能的原因是；（3）铜及其合金是人类最早使用的金属材料。
①NF 3可由NH 3和F 2在Cu 催化剂存在下反应直接得到：4NH 3＋3F 2NF 3＋3NH 4F上述化学方程式中的5种物质所属的晶体类型有_______（填序号）。
a ．离子晶体b ．分子晶体c ．原子晶体d ．金属晶体,②NF 3与NH 3均为三角锥形，但前者键角小于后者，原因是③周期表中铜的相邻元素的晶体结构如图甲，则其一个晶胞中含有个该元素，金属铜采取如图乙所示堆积方式，可称为堆积。
6．[化学——物质结构与性质]尿素()22H NCONH 可用于制有机铁肥，主要代表有()()22363Fe H NCONH NO ⎡⎤⎣⎦[三硝酸六尿素合铁（III ）]。
（1）基态Fe 3+的核外电子排布式为__________。
C 、N 、O 三种元素的第一电离能由大到小的顺序是__________。
（2）尿素分子中C 、N 原子的杂化方式分别是___________。
（3）()()22363Fe H NCONH NO ⎡⎤⎣⎦中“22H NCONH ”与Fe(III)之间的作用力是___________。
与3NO -互为等电子体的一种化合物是___________(写化学式)。
（4）CO 2和NH 3是工业上制备尿素的重要原料，固态CO 2(干冰)的晶胞结构如右图所示。
①1个CO 2分子周围等距离且距离最近的CO 2分子有__________个。
②铜金合金的晶胞结构与干冰相似，若顶点为Au 、面心为Cu ，则铜金合金晶体中Au 与Cu 原子数之比是___________。
7．【化学——选修3：物质结构与性质】（1）美国化学家鲍林教授具有独特的化学想象力：只要给他物质的分子式，他就能大体上想象出这种物质的分子结构模型。
多核离子所带电荷可以认为是中心原子得失电子所致，根据VSEPR模型，下列离子中所有原子都在同一平面上的一组是。
A、NO2－和NH4+B、H3O+和ClO3－C、NO3－和CO32－D、PO43－和SO42－（2铜的第一电离能(I1)小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能(I2)却大于锌的第二电离能，其主要原因是。
（3）石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。
其结构如图：有关说法正确的是A、固态时，碳的各种单质的晶体类型相同B、石墨烯中含有非极性共价键C、从石墨中剥离石墨烯需要破坏化学键D、石墨烯具有导电性（4）最近科学家成功以CO2为原料制成了一种新型的碳氧化合物，该化合物晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合为一种空间网状的无限延伸结构，则该晶体中碳原子采用杂化与周围氧原子成键；晶体中碳氧原子个数比为；碳原子数与C－O化学键数之比为。
（5）已知钼(Mo)的晶胞为体心立方晶胞，钼原子半径为apm，相对原子质量为M，以N A表示阿伏伽德罗常数的值，请写出金属钼密度的计算表达式g/cm3。
8．用晶体的X射线衍射法对Cu的测定得到以下结果：Cu的晶胞为面心立方最密堆积(如右图)，已知该晶体的密度为9.00 g·cm－3，晶胞中该原子的配位数为________；Cu的原子半径为________cm(阿伏加德罗常数为N A，列出计算表达式，不用化简)。
9．铁、铜及其化合物在日常生产、生活有着广泛的应用。
请回答下列问题：（1）铁在元素周期表中的位置。
（2）配合物Fe(CO)x常温下呈液态，熔点为-20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂，据此可判断Fe(CO)x晶体属于______（填晶体类型）．Fe(CO)x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18，则x=______．Fe(CO)x在一定条件下发生反应：Fe(CO)x（s）Fe（s）+xCO（g）。
已知反应过程中只断裂配位键，由此判断该反应所形成的化学键类型为。
（3）写出CO的一种常见等电子体分子的结构式______；两者相比较沸点较高的为______（填化学式）．CN－中碳原子杂化轨道类型为，S、N、O三元素的第一电离能最大的为（用元素符号表示）。
（4）铜晶体中铜原子的堆积方式如图所示。
①基态铜原子的核外电子排布式为。
②每个铜原子周围距离最近的铜原子数目。
（5）某M原子的外围电子排布式为3s23p5，铜与M形成化合物的晶胞如附图所示（黑点代表铜原子）。
①该晶体的化学式为。
②已知铜和M的电负性分别为1.9和3.0，则铜与M形成的化合物属于（填“离子”、“共价”）化合物。
③已知该晶体的密度为 g.cm－3，阿伏伽德罗常数为N A，则该晶体中铜原子和M原子之间的最短距离为pm（只写计算式）。
10．[化学——选修3：物质结构与性质]（14分）碳及其化合物广泛存在于自然界中。
回答下列问题：（1）处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用形象化描述。
在基态14C原子中，核外存在_______________对自旋相反的电子；（2）碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是。
（3）CS2分子中，共价键的类型有、C原子的杂化轨道类型是，写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子。
（4）CO能与金属Fe形成Fe（CO）5，该化合物的熔点为253K，沸点为376K，其固体属于晶体。
（5）碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：①在石墨烯晶体中，每个C原子连接个六元环，每个六元环占有个C原子。
②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接个六元环，六元环中最多有个C原子在同一平面。
11．物质结构与性质（15分）下表为元素周期表的一部分。
请回答下列问题:（1）上述元素中,属于s区的是(填元素符号)。
（2）写出元素⑨的基态原子的价电子排布图。
（3）元素的第一电离能:③④(选填“大于”或“小于”)。
（4）元素③气态氢化物的VSEPR模型为;该分子为分子(选填“极性”或“非极性”)。
向硫酸铜溶液中逐滴加入其水溶液,可观察到的现象为。
（5）元素⑥的单质的晶体中原子的堆积方式如图甲所示,其晶胞特征如图乙所示,原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示。
若已知⑥的原子半径为dcm,N A代表阿伏加德罗常数,元素⑥的相对原子质量为M,请回答:晶胞中⑥原子的配位数为,该晶体的密度为(用字母表示)。
12．锂－磷酸氧铜电池正极的活性物质是Cu4O（PO4）2，可通过下列反应制备：2Na3PO4＋4CuSO4＋2NH3·H2O=Cu4O（PO4）2↓＋3Na2SO4＋（NH4）2SO4＋H2O。
请回答下列问题。
（1）上述方程式中涉及到的N、O元素电负性由小到大的顺序是。
（2）基态S的价电子排布式为。
与Cu同周期且最外层电子数相等的元素还有（填元素符号）。
（3）PO43－的空间构型是，其中P原子的杂化方式为。
（4）在硫酸铜溶液中加入过量的KSCN溶液，生成配合物[Cu（CN）4]2－则1molCN－中含有的π键的数目为。
（5）铜晶体为面心立方最密集堆积，铜的原子半径为127.8pm，列式计算晶体铜的密度g/cm3。
（6）下表列出了含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系。
由此可得出的判断含氧酸强弱的一条经验规律是。
亚磷酸（H3PO3）也是中强酸，它的结构式为。
亚磷酸与过量的氢氧化钠溶液反应的化学方程式为。
13．（12分）物质结构选修模块题（1）已知：常压下，氨气在300℃时约有9.7%分解，水蒸气在2000℃时约有4%分解，氟化氢气体在3000℃时仍不分解。
这三种分子的中心原子与氢原子形成的σ键能由大到小的顺序是；其中水分子里的氧原子轨道的杂化类型是。
将过量氨气通入0.1mol·L―1的蓝色硫酸铜溶液中逐渐形成深蓝色溶液，其离子方程式为：。
（2）用钛锰储氢合金储氢，与高压氢气钢瓶相比，具有重量轻、体积小的优点。
下图是金属钛的面心立方结构晶胞示意图，则钛晶体的1个晶胞中钛原子数为，钛原子的配位数为。
（3）晶体硅、锗是良好的半导体材料。
磷化铝、砷化镓也是重要的半导体材料，从物质结构的角度分析它们与晶体硅的关系为。
试以原子实的形式写出31号半导体元素镓的电子排布式。
镓与砷相比较，第一电离能更大的是（用元素符号表示）。
14．（选考）【化学——选修物质结构与性质】（15分）现有七种元素，其中A、B、C、D、E为短周期主族元素，F、G为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。