[理学]北大结构化学习题及答案

1、结构化学第三章习题3001 h2+的= 2- - +， 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 h2+的交换积分(b积分) hab为负值的根据。 3003 证明波函数 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

2、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 cij (b) (cij)2 (c) (cij)1/2 (d) (cij)-

3、1/2 3012 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fa原子轨道上出现的概率为80%， b 原子的fb原子轨道上出现的概率为20%， 写出该分子轨道波函数 。 3013 设fa和fb分别是两个不同原子 a 和 b 的原子轨道， 其对应的原子轨道能量为ea和eb，如果两者满足_ ， _ ， _ 原则可线性组合成分子轨道 = cafa + cbfb。对于成键轨道， 如果ea_ eb，则 ca_ cb。(注：后二个空只需填 = ， 或 等比较符号 ) 3014 两个能量不同的原子轨道线性组合成两个分子轨道。在能量较低的分子轨道中，能量较低的原子轨道贡献较大；在能量较高的分

4、子轨道中，能量较高的原子轨道贡献较大。这一说法是否正确？ 3015 凡是成键轨道都具有中心对称性。这一说法是否正确？ 3016 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，若可能， 则填写是什么类型的分子轨道。 -dyz -dyzdxz-dxzdxy - dxy3017 判断下列轨道间沿z轴方向能否成键。如能成键， 则在相应位置上填上分子轨道的名称。 pxpzdxydxzpxpzdxydxz3018 ab 为异核双原子分子，若fa与fb可形成p型分子轨道，那么分子的键轴为_轴。 3019 两个原子的 dyz 轨道以 x 轴为键轴时， 形成的分子轨道为- ( ) (a)

5、s轨道 (b) p轨道 (c) d轨道 (d) s-p轨道 3020 若双原子分子 ab 的键轴是z轴，则fa的 dyz 与fb的 py可形成_型分子轨道。 3021 现有4s，4px，4py，4pz，3，3 d，3dxy，3dxz，3dyz等九个原子轨道，若规定z轴为键轴方向，则它们之间(包括自身间)可能组成哪些分子轨道？各是何种分子轨道？ 3022 以z轴为键轴，按对称性匹配原则， 下列原子轨道对间能否组成分子轨道？若能， 写出是什么类型分子轨道，若不能，写出不能，空白者按未答处理。 s， dxy，dxydyz，dyzdyz，dxzs，dxy3023 若以x轴为键轴，下列何种轨道能与py轨

6、道最大重叠？- ( ) (a) s (b) dxy (c) pz (d) dxz 3024 以 z 轴为键轴，下列原子轨道对之间能否形成分子轨道？若能，写出是什么轨道，若不能， 画 。 原子轨道对 分子轨道 pzdxy pxdxz d d pxpx 3025 co 分子价层基组态电子排布为_，_， 磁性_。 3026 在 z 方向上能与 dxy 轨道成键的角量子数 l2 的 原子轨道是 _ ， 形成的分子轨道是_轨道。 3027 在 x 方向上能与 dxy 轨道成键的角量子数l2 的原子轨道是 _ _ 。 3028 写出n2分子的基态价电子组态及其键级，说明原因。 3029 用分子轨道表示方法

7、写出下列分子基态时价层的电子组态： n2：_ ， o2：_ 。 3030 写出n2基态时的价层电子组态，并解n2的键长(109.8？pm)特别短、键能(942 ？kjmol-1)特别大的原因。 3031 写出下列分子的分子轨道的电子组态(基态)， 并指明它们的磁性。 o2 ， c2 3032 c2+的分子轨道为_，键级_； hcl 的分子轨道为_，键级_ 。 3033 按照简单分子轨道理论： (1) hf 分子基组态电子排布为_， 键级_， 磁性_。 (2) o2-离子基组态电子排布为_， 键级_， 磁性_。 3034 cl2分子的 homo 是_， lumo 是_。 3035 写出 cn-的

8、价电子组态及键级。 3036 cf 和 cf+哪一个的键长短些。 3037 请写出 cl2， o2+和 cn- 基态时价层的分子轨道表示式， 并说明是顺磁性还是反磁性。 3038 下列分子或离子净成键电子数为 1 的是：- ( ) (a) he2+ (b) be2 (c)b2+ (d) + (e) li2 3039 下列分子中哪一个顺磁性最大：- ( ) (a) n2+ (b) li2 (c) b2 (d) c2 (e) o2- 3040 写出 nf+的价电子组态、键级和磁性。 3041 下列分子的键长次序正确的是：- ( ) (a) of- of of+ (b) of of- of+ (c)

9、 of+ of of- (d) of- of+ of 3042 of， of+， of-三个分子中， 键级顺序为_。 3043 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+ ( ) 3044 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？ 3045 oh 基的第一电离能是 13.2？ev ， hf 的第一电离能是 16.05？ev ，它们的差值几乎与 o原子和 f原子的 2p 轨道的价轨道电离能之间的差值相同，请用分子轨道理论解释这个结果。 3046 试用分子

10、轨道理论讨论 oh 基的结构。 (1) 写出 oh 基的电子组态并画出能级图； (2) 什么类型的分子轨道会有未成对电子； (3) 讨论此轨道的性质； (4) 比较 oh 基和 oh-基的最低电子跃迁的能量大小。 3047 hf 分子以何种键结合？ 写出这个键的完全波函数。 3048 已知 h 原子的电负性为 2.1 ， f 原子的电负性为 4.0 ， h2的键长为74 pm ，f2的键长为142 pm 。现由 h 原子和 f 原子结合成 hf 分子， (1) 写出 hf 分子的电子组态； (2) 利用共价半径及电负性差值计算 hf 分子的键长。 3049 在 c2+， no， h2+， he

11、2+等分子中， 存在单电子s键的是_ ，存在三电子s键的是_ ， 存在单电子p键的是_ 。存在三电子p键的是_ 。 3050 用分子轨道理论预测 n22-， o22-和 f22-能否稳定存在？ 它们的键长与其中性分子相对大小如何？ 3051 用分子轨道理论预测 n2+， o2+和 f2+能否稳定存在； 它们的键长与其中性分子相对大小如何？ 3052 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。3053 判断 no 和 co 哪一个的第一电离能小，原因是什么？ 3054 hbr 分子基态价层轨道上的电子排布是 _ 。 3055 下列分子的正离子和中性

12、分子相比， 解离能的大小如何： n2， no， o2， c2， f2， cn， co 3056 (1) 写出 o2 分子的电子结构， 分析其成键情况，并解释 o2 分子的磁性；(2) 列出 o22-， o2-， o2 和 o2+的键长次序； (3) 有三个振动吸收带：1097 cm-1，1580 cm-1 和 1865 cm-1 ，它们被指定 为是由 o2， o2+ 和 o2-所产生的，指出哪一个谱带是属于o2+的。 3057 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， f2 3058 下列各对中哪一个有较大的解离能： li2与

13、 li2+； 与 c2+； o2 与 o2+；与 f2+。 3059 o2 的键能比 o2+的键能 _ 。 3060 说明 h2+的键长比 h2 长， 而 o2+的键长比 o2 短的原因。 3061 用紫外光照射某双原子分子， 使该分子电离出一个电子。如果电子电离后该分子的核间距变短了， 则表明该电子是：- ( )(a) 从成键 mo 上电离出的 (b) 从非键 mo 上电离出的 (c) 从反键 mo 上电离出的 (d) 不能断定是从哪个轨道上电离出的 3062 求 h2+ 分子中的电子， 当处于成键轨道 时， 它出现在键轴上距某一氢40 pm 处的两点 m 和 n 上的概率密度比值。 (已知

14、键长为106pm，0=52.9pm，=n (ee)3063求 h2+分子中的电子处于反键轨道 时，它出现在键轴上距某一氢原子 40 pm 处的两点 m 和 n 上的概率密度比值。 (已知键长为106？pm，a0=52.9 pm，=n(ee) 3064 求 h2+分子中的电子处于成键轨道，它出现在距其中一个氢原子 22.4 pm ， 距键轴 10.0 pm 处的概率密度。 已知： 键长 r=106.0 pm，a0= 52.9 pm。 = n(e+ e) ， n = 8.21010-4？pm-3/2 。 3065 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

15、单态和三重态。 3066 h2 分子的基态波函数是：-( ) (a) 单重态 (b) 三重态 (c) 二重态 (d) 多重态 3067 在价键理论中， h2 基态双电子轨道自旋完全波函数为 _ 。3068 试述简单分子轨道理论和价键理论对基态 h2 分子的轨道部分波函数的表达式， 说明它们间的主要差别。 3069 写出氢氦离子体系heh+中电子运动的薛定谔方程。 用原子单位表示 3070 分子光谱是由分子的 _ 能级跃迁产生的。其中，远红外或微波谱是由 _ 能级跃迁产生的； 近红外和中红外光谱带是由 _ 能级跃迁产生的； 紫外可见光谱带是由 _ 能级跃迁产生的。 3071 一个分子的能级决定于

16、分子中电子的运动、原子骨架的平动、振动和转动，将四部分运动的能级间隔分别记为dee， det， dev 和der。一般而言，它们的相对大小次序是：- ( )(a) dee det dev der (b) der dev det dee (c) det dee dev der (d) dee dev der det 3072 就体系相邻能级间的能级差随量子数的增加而增大、减小和相等的体系各举出一例。 3073 co2有_ 种简正振动， _种简正振动频率， _种红外活性的正振动频率。 3074写出 cs2分子的四种简正振动方式， 哪种振动方式有拉曼活性？ 哪些振动方有红外活性？ 3075 分子 h

17、2， hcl， ch4，ch3cl， ch2cl2， h2o， h2o2， nh3， nh4cl 中不示纯转动光谱的有 _ 。 3076 双原子分子的纯转动光谱相邻谱线间的距离d是多少？ 为什么相邻谱线间的离相等？ 3077 分子 h2， hcl， co2， h2o， ch3ch3， ch4， ch3cl， n2， n3-中不显示外吸收的分子是 _ 。 3078 假定 hcl 分子和 dcl 分子键长相同，相应于同一转动能级间跃迁，试推求(hcl)和(dcl)的关系。 3079 作图示出刚性转子转动能级排布。 3080 谐振子的零点振动能是：- ( ) (a) 0 (b) h (c) h (d

18、) h 3081 用刚性模型处理双原子分子转动光谱， 下列结论不正确的是：- ( ) (a) 相邻转动能级差为 2b(j+1) (b) 相邻谱线间距都为 2b (c) 第一条谱线频率为 2b (d) 选律为dj=1 3082 下列分子中有纯转动光谱的是：- ( ) (a) o2 (b) (c) h2 (d) hcl 3083 双原子分子的振转光谱，p 支的选律是：-( ) (a) dj= +1 (b) dj = -1 (c) dj= 1 (d) 都不对 3084 对溴化氢分子在远红外区测定吸收光谱，得到一系列间距为 16.94 cm-1的谱线。这种吸收光谱产生于：- ( )(a) hbr 的转

19、动能级跃迁 (b) hbr 的振动能级跃迁 (c) hbr 的平动能级跃迁 (d) 以上三者都不是 3085 在空气中对某样品进行红外分析时， 下述气体中对样品的红外光谱有干扰的是： - ( ) (a) n2 (b) o2 (c) co2 (d) h2o 3086 测得一个三原子分子 x2y (非环型) 红外光谱有两个吸收谱带，其频率分别为 667 cm-1和 2349 cm-1。 (1) 若除此之外不存在其他红外吸收谱带， 推定该分子的构型(简单说明理由)(2) 作图表示出对应于这两种吸收谱带的振动方式 (3) 列举出另外两种实验方法(不必说明实验步骤)以验证你的判断 3087 画出 so2

20、的简正振动方式， 已知与三个基频对应的谱带波数分别为：1361，1151，519 cm-1，指出每种频率所对应的振动，说明是否为红外活性和 raman 活性。 3088 2， 2， 6， 6-四烷基代联苯的紫外可见光谱和苯相似， 但 3，3，5，5-四烷基代联苯的紫外可见光谱吸收峰比苯的波长长得多， 试解释之。 3089 已知一双原子分子的两条相邻的转动光谱线为 a cm-1和 b cm-1 (ba)。设 a cm-1谱线是ej-1 ej跃迁所产生，则该谱线对应的j为：- ( ) (a) a/(b-a) (b) (3a-b)/(b-a) (c) 1 (d) (2a-b)/(b-a) (e) (

21、2b-a)/(b-a)3090 由 hf 的纯转动光谱，可以取得的数据是：- ( ) (a) 力常数 (b) 化合价 (c) 氢键 (d) 核间距 3091 在讨论分子光谱时， franck-condon 原理是指 _ 。 3092 已知(cn-)为 2068.61 cm-1 ，(cn+)为 1580 cm-1，m = 1.073710-26 kg 。 求 cn-和 cn+的力常数比 k(cn-)/ k(cn+) 。 3093 hbr 的远红外光谱中相邻两谱线间距为 16.94 cm-1， 求 hbr 的键长。 ( h的相对分子质量为1.008，br的相对分子质量为79.904 ) 3094

22、根据谐振子模型， 计算 h35cl 和 d35cl 的： (1) 振动频率之比 (2) 零点能之比 3095 在 1h37cl 气体红外光谱最强谱带的中心处，有一些波数为：2923.74 cm-1，2904.07 cm-1，2863.06 cm-1，2841.56 cm-1的谱线，其中，2923.74 cm-1对应的跃迁为：- ( ) (a) p支21 (b) r支 12 (c) r支 23 (d) p支10 (e) r支 01 3096 实验测得 hi 分子基本谱带和第一泛音带的带心分别为 2230 cm-1 和4381 cm-1。求：(1) hi 的力常数，(2) hi 的光谱解离能d0。

23、 ( h的相对原子质量为1.008，i的相对原子质量为126.9 ) 3097 实验测得 12co 转动光谱的第一条谱线 = 3.842 cm-1，求 12co 的键长，并估计 13co 转动光谱第一条谱线的波数。(12c的相对原子质量为12.0 ，o为16.0，13c为13.0 ) 3098 在 co 的红外光谱图中观察到 2169.8 cm-1 强吸收峰，若将 co 的简正振动看作谐振子，计算 co 的简正振动频率和摩尔零点能。 3099 一氧化碳 ( 12c16o ) 的近红外光谱在 2168 cm-1处有一强带，试计算： (1) co 的力常数； (2) co 的摩尔零点能。 3100

24、 在 1h80br 分子远红外光谱中观察到下列谱线：118 cm-1， 135 cm-1， 152 cm-1， 169 cm-1， 186 cm-1， 和 203 cm-1。 试求： (1)1h80br 分子的转动常数 b ； (2) 转动惯量 i 和核间距 re ； (3) j=8 时转动能级的能量 。 3101 已知 1h127i 振转光谱的特征频率为 2309.5 cm-1，转动常数为6.55 cm-1，请求算力常数、零点能、转动惯量和平衡核间距。 3102 2d35cl 的振动基频为 2144 cm-1，试计算其零点能和力常数。3103 已知 hcl 分子的第一和第二泛音带(即 v=0

25、 到 v=2 和 v=0 到 v=3的跃迁)的波数分别为 5668.0 cm-1 和 8347.0 cm-1， 试求 hcl 的力常数k。 (已知 h 的相对原子量为 1.008， cl 的相对原子量为 35.45 )。 3104 由1h35cl振动光谱测得其最强吸收带和相邻吸收带带心的波数分别为 2885.9 cm-1 和 5668.0 cm-1。 (1) 求1h35cl的非谐性常数； (2) 求1h35cl的力常数； (3) 求1h35cl的 零点振动能。 3105 已知 hcl 气体的转动吸收光谱线如下： 83.32 cm-1， 104.13 cm-1， 124.74 cm-1， 145

26、.37 cm-1， 165.89 cm-1， 186.23 cm-1， 206.6 cm-1， 226.86 cm-1。 求其转动惯量和键长。(h的相对原子质量为1.008，cl的相对原子质量为35.5 ) 3106 实验测得 “热” hf 分子的红外发射光谱有如下几条谱线： 3958.38 cm-1( 10 )， 3778.25 cm-1( 21 ) 求 hf 的平衡解离能de 和零点振动能。 ( 1j=6.2421018 ev) 3107 在1h35cl 振动吸收带的中心处，有一些波数为：2925.78 cm-1，2906.25 cm-1， 2865.09 cm-1，2843.56 cm-

27、1 的转动谱线，其倍频为5668.0 cm-1，试计算其键长。 3108 ch3oh 中 oh 的伸缩振动频率为 3300 cm-1，试推算该键的力常数 k 和ch3od 中 od 的伸缩振动频率。 3109 n2，hcl，hbr 混合气体的红外光谱中，头几条谱线的波数为 16.70 cm-1，20.70 cm-1， 33.40 cm-1，41.58 cm-1，50.10 cm-1，62.37 cm-1，这些谱线是由哪几种分子产生的？ 计算产生这些谱线的分子的核间距。（相对分子质量为cl：35.457；br：79.916；n：14.007） 3110 no 分子键长为115 pm，求出它的转动

28、惯量。 3111 cn 的转动光谱相邻两谱线间的距离为 3.7878 cm-1， 求 cn 分子的键长。 3112 已知 19f35cl 分子振动光谱基本谱带带心的波数是313.5 cm-1。求：(1) 力常数 k ； (2) 19f37cl的振动频率 ( 波数 )。 3113 已知 h2 的振动频率为 4160 cm-1， 试估计 hd 和 d2的振动频率。 ( h的相对原子质量为1， d的相对原子质量为2 ) 3114 一些氢卤化物的基本振动频率如下： h19f (4141.3 cm-1) h35cl (2988.9 cm-1) h81br (2649.7 cm-1) h127i (230

29、9.5 cm-1) 求这些氢卤键的力常数。 3115 分子的 de= 955.42 kjmol-1，基态振动波数为 2331 cm-1，试求 d0值。 3118 在 hi 的振动光谱图中观察到 2309 cm-1 的强吸收峰， 问 hi 分子的零点能是多少。 3119 已知 1h37cl 红外光谱中最强谱带的中心处有一些波数为2773.82 cm-1，2797.01 cm-1， 2819.56 cm-1， 2841.56 cm-1， 2863.06 cm-1， 2904.07 cm-1， 2923.74 cm-1， 2942.79 cm-1， 2961.13， 2978.80 cm-1 的转动谱线。请用计算结果说明 1h35cl处于 v=1 振动激发态时，键被拉长。 3120 绝热电离能是指： (a) 。 垂直电离能是指： (b) 。 3122 已知氧化铝的 xps 在 al 2p 区只有一个峰， 而铝的 xps 则有两个相距3 ev 的峰，这是因为有：- ( ) (a) 轨道间偶合 (b) 轨道自旋偶合 (c) 自旋自旋偶合 (d) 不同价态的铝 3123 硫代硫酸钠的 xps 谱