北师大 结构化学 第3章 双原子分子的结构与分子光谱

本文格式为Word版，下载可任意编辑——北师大结构化学第3章双原子分子的结构与分子光谱北师大结构化学课后习题

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?O: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区别引起的极性，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?=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。

(1)N2:(1?g)2(1?u)2(1?u)4(2?g)2键级为3

N2?:(1?g)2(1?u)2(1?u)4(2?g)1键级为2.5N2?:(1?g)2(1?u)2(1?u)4(2?g)2(2?u)1键级为2.5N2的键能大于N2+和N2-的键能

(2)NO:(1?)2(2?)2(1?)4(3?)2(2?)1键级为2.5

NO?:(1?)2(2?)2(1?)4(3?)2键级为3NO?:(1?)2(2?)2(1?)4(3?)2(2?)2键级为2

所以NO的键能小于NO+的键能，大于NO-的键能

222241(3)O??g1?22:1u2?g2?u3?g1?u1?g键级为2.5，

222242O2:1?g1?22?2?3?1?1?ugugug键级为2，

1

2222243O?:1?1?2?2?3?1?1?2gugugug键级为1.5，

所以O2的键能小于O2+的键能，大于O2-的键能(4)C2:(1?g)2(1?u)2(1?u)4键级为2

C2:(1?g)2(1?u)2(1?u)3键级为1.5C2:(1?g)2(1?u)2(1?u)4(2?g)1键级为2.5所以C2的键能大于C2+的键能，小于C2

224*4(5)F2:(?2s)2(?*)(?)(?)(?2s2pz2p2p)键级为1

??224*3F2:(?2s)2(?*2s)(?2pz)(?2p)(?2p)键级为1.5224*4?1F2:(?2s)2(?*2s)(?2pz)(?2p)(?2p)(?2pz)键级为0.5??所以F2的键能小于F2+的键能，大于F2-的键能(6)CN:?1???2???1???3??键级为2.5

22412242CN?:?1???2???1???3??键级为3224CN?:?1???2???1??键级为2

所以CN的键能大于CN+的键能，小于CN-的键能(7)CO:(1?)2(2?)2(1?)4(3?)2键级为3

CO?:(1?)2(2?)2(1?)4(3?)1键级为2.5CO?:(1?)2(2?)2(1?)4(3?)2(2?)1键级为2.5所以CO的键能大于CO+和CO-的键能

(8)XeF:(1?)2(2?)2(3?)2(1?)4(2?)4(3?)1键级为0.5

XeF?:(1?)2(2?)2(3?)2(1?)4(2?)4键级为1XeF?:(1?)2(2?)2(3?)2(1?)4(2?)4(3?)2键级为0

所以XeF的键能小于XeF+的键能，大于XeF-的键能，XeF-不能稳定存在。3.按分子轨道理论说明Cl2的键比Cl2+的键强还是弱？为什么？

解：Cl2的键比Cl2+的键弱，由于Cl2的基态价电子组态为：

+*224*4(?3s)2(?3s)(?3pz)(?3p)(?3p)，键级为1，而Cl2比Cl2少1个反键电子，键级

为1.5，所以Cl2+的键较强些。

4.以下分子的键能，比其正离子的键能小的是哪些？比其负离子的键能小的是

2

哪些？

O2，NO，CN，C2，F2

解：(1)O:1?222?22422g1?2u2?gu3?g1?u1?g键级为2，

O?22:1?g1?2u2?2g2?2u3?2g1?4u1?1g键级为2.5，O?222242:1?1?2?3gu2?g2?u3?g1u1?g键级为1.5，

所以O2的键能小于O2+的键能，大于O2-的键能(2)NO:(1?)2(2?)2(1?)4(3?)2(2?)1键级为2.5

NO?:(1?)2(2?)2(1?)4(3?)2键级为3NO?:(1?)2(2?)2(1?)4(3?)2(2?)2键级为2所以NO的键能小于NO+的键能，大于NO-的键能(3)CN:?1??2?2??2?1??4?3??1键级为2.5

CN?:?1??2?2??2?1??4?3??2键级为3CN?:?1??2?2??2?1??4键级为2

所以CN的键能大于CN+的键能，小于CN-的键能(4)C2:(1?g)2(1?24u)(1?u)键级为2C?22:(1?g)2(1?u)(1?3u)键级为1.5

C?42:(1?g)2(1?u)2(1?u)(2?1g)键级为2.5所以C2的键能大于C2+的键能，小于C2-的键能

(5)F2*224*42:(?2s)(?2s)(?2pz)(?2p)(?2p)键级为1

F??*224*32:(?2s)2(2s)(?2pz)(?2p)(?2p)键级为1.5F?:(?2(?*224*)4(??2p122s)2s)(?2pz)(?2p)(?2pz)键级为0.5

所以F2的键能小于F2+的键能，大于F2-的键能5.比较以下各对分子和离子的键能大小

N2，N2+；O2，O2+；OF，OF-；CF，CF+；Cl2，Cl2+解：(1)N22:(1?g)2(1?u)2(1?u)4(2?g)键级为3

N22?:(1?g)2(1?u)(1?4u)(2?g)1键级为2.5

3

所以N2的键能大于N2+的键能

222242(2)O2:1?g1?2u2?g2?u3?g1?u1?g键级为2，

222241O??g1?22:1u2?g2?u3?g1?u1?g键级为2.5，

所以O2的键能小于O2+的键能

(3)OF:(1?)2(2?)2(3?)2(1?)4(2?)3键级为1.5

OF?:(1?)2(2?)2(3?)2(1?)4(2?)4键级为1所以OF的键能大于OF-的键能

(4)CF:(1?)2(2?)2(3?)2(1?)4(2?)1键级为2.5

CF?:(1?)2(2?)2(3?)2(1?)4键级为3所以CF的键能小于CF+的键能

224*4(5)Cl2:(?3s)2(?*3s)(?3pz)(?3p)(?3p)键级为1

224*3Cl2:(?3s)2(?*3s)(?3pz)(?3p)(?3p)键级为1.5

?所以Cl2的键能小于Cl2+的键能

?2?6.写出以下O?2,O2,O2,O2的键级、键长次序及磁性

222241解：O??g1?22:1u2?g2?u3?g1?u1?g键级为2.5，顺磁性；

222242O2:1?g1?2u2?g2?u3?g1?u1?g键级为2，顺磁性；2222243O?:1?1?2?2?3?1?1?2gugugug键级为1.5，顺磁性；?222244O2?g1?22:1u2?g2?u3?g1?u1?g键级为1，逆磁性；

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。

解：NF:(1?)2(2?)2(3?)2(4?)2(1?)4(5?)2(2?)1

键级为2.5，不成对电子数：1，顺磁性；

NF?:(1?)2(2?)2(3?)2(4?)2(1?)4(5?)2键级为3，不成对电子数：0，逆磁性；

NF?:(1?)2(2?)2(3?)2(4?)2(1?)4(5?)2(2?)2键级为2，不成对电子数：2，顺磁性。

8.判断NO和CO哪一个的第一电离能小，原因是什么？

4

解：基态CO分子的价层电子组态为(1?)2(2?)2(1?)4(3?)2，而NO分子的基态价层电子组态为(1?)2(2?)2(1?)4(3?)2(2?)1，CO分子的第一电离能是将3?电子激发所需的最小能量，而NO分子的第一电离能是将2?电子激发所需的最小能量，由于3?电子是成键电子，能量比较低，激发能低，而2?电子是反键电子，能量较高，所以激发能高，即基态CO的第一电离能比NO分子的第一电离能高。9.HF分子以何种键结合，写出这个键的完全波函数。解：HF分子以?键结合

?HF?N??H?1??F?2???H?2??F?1??????1???2????2???1??

10.试用分子轨道理论探讨SO分子的电子结构，说明基态时有几个不成对电子。解：SO分子的价电子结构与O2和S2的价电子结构比较相像，SO的价电子组态可表示为：(1?)2(2?)2(3?)2(1?)4(2?)2，其中，1?，3?和1?轨道是成键轨道，2?和2?轨道是反键轨道。这些价层分子轨道是由氧原子的2s，2p轨道和S原子的3s，3p轨道叠加成的。根据价层分子轨道的性质和电子数，可算出SO分子的键级为2，在简并的2?轨道上各有一个电子。因此，SO分子的不成对电子数为2。

11.OH分子于1964年在星际空间被发现。

(1)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。

(2)在哪个分子轨道中有不成对电子？

(3)此轨道是由O和H的原子轨道叠加形成的，还是基本上定域于某个原子上？(4)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