第三章双原子分子的结构和性质习题

第三章双原子分子的结构和性质习题第三章共价键和双原子分子的结构习题一、是非题1．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。2．两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；在能量较高的分子轨道中，能量较高的原子轨道贡献较大。3．凡是成键轨道都具有中心对称性。二、填空题1．描述分子中_______________空间运动状态的波函数称为分子轨道。2．由原子轨道有效地形成分子轨道的条件为。3．设φA和φB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=cAφA+cBφB。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)4．C2+的分子轨道为_________________，键级___________________；5．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________________。6．写出CN-的价电子组态及键级。7．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，F28．O2的键能比O2+的键能_____________。9．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。10．σ轨道是指具有____________特点的轨道。11．π轨道是指具有____________特点的轨道。12．成键轨道的定义是___________________。13．反键轨道的定义是___________________。14．非键轨道的定义是___________________。15．s-s轨道重叠形成____________________键。16．px-px轨道迎头重叠形成____________________键。17．px-px轨道并肩重叠形成____________________键。18．OH的电子组态及基谱项。19．H2的电子组态及相应的基谱项。20．在NO2+，NO+，NO，NO-系列中，具有最强的键是。三、选择题1．3001H2+的=?2－－+，此种形式已采用的近似方法：()H?21ar1br1R1(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2．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3．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4．两个原子的dyz轨道以x轴为键轴时，形成的分子轨道为：()(A)σ轨道(B)π轨道(C)δ轨道(D)σ-π轨道5．若以x轴为键轴，下列能与py轨道最大重叠的轨道是：()(A)s(B)dxy(C)pz(D)dxz6．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+2N7．下列分子中哪一个顺磁性最大：()(A)N2+(B)Li2(C)B2(D)C2(E)O2-8．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+>OF9．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10．一个分子的能级决定于分子中电子的运动、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?Ee，?Et，?Ev和?Er。一般而言，它们的相对大小次序是：()(A)?Ee>?Et>?Ev>?Er(B)?Er>?Ev>?Et>?Ee(C)?Et>?Ee>?Ev>?Er(D)?Ee>?Ev>?Er>?Et11．谐振子的零点振动能是：()(A)0(B)h(C)h(D)h21νν23ν12．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?J=±113．下列分子中有纯转动光谱的是：()(A)O2(B)(C)H2(D)HCl14．双原子分子的振─转光谱，P支的选律是：()(A)?J=+1(B)?J=-1(C)?J=±1(D)都不对15．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16.94cm-1的谱线。这种吸收光谱产生于：()(A)HBr的转动能级跃迁(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16．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17．在1H37Cl气体红外光谱最强谱带的中心处，有一些波数为：2923.74cm-1，2904.07cm-1，2863.06cm-1，2841.56cm-1的谱线，其中，2923.74cm-1对应的跃迁为：()(A)P支2→1(B)R支1→2(C)R支2→3(D)P支1→0(E)R支0→118．物质颜色的产生是由于吸收了：()(A)红外光(B)微波(C)紫外光(D)可见光19．用红外光谱鉴定有机化合物结构是基于分子的：()(A)形状不同(B)相对分子质量不同(C)转动惯量不同(D)基团特征振动频率不同20．有一混合气体含N2，HCl，CO，O2，可观察到转动光谱的是：()(A)N2(B)O2(C)N2和O2(D)HCl和CO21．下列分子转动光谱中出现谱线波长最长的是：()(A)HF(B)HCl(C)HBr(D)HI22．下列两个分子都是顺磁性是：()(A)O2，B2(B)C2，O2(C)Be2，F2(D)H2，He2+23．运用刚性转子模型处理异核双原子分子纯转动光谱，计算其核间距一般需知几条谱线的ν~(J)：()(A)1(B)2(C)3(D)4四、计算题1．HBr的远红外光谱中相邻两谱线间距为16.94cm-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)2．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3．一氧化碳(12C16O)的近红外光谱在2168cm-1处有一强带，试计算：(1)CO的力常数；(2)CO的摩尔零点能。4．在1H80Br分子远红外光谱中观察到下列谱线：118cm-1，135cm-1，152cm-1，169cm-1，186cm-1，和203cm-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。5．已知1H127I振转光谱的特征频率为2309.5cm-1，转动常数为6.55cm-1，请求算力常数、零点能、转动惯量和平衡核间距。6．2D35Cl的振动基频为2144cm-1，试计算其零点能和力常数。7．已知HCl气体的转动吸收光谱线如下：83.32cm-1，104.13cm-1，124.74cm-1，145.37cm-1，165.89cm-1，186.23cm-1，206.6cm-1，226.86cm-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)8．CH3OH中O—H的伸缩振动频率为3300cm-1，试推算该键的力常数k和CH3OD中O—D的伸缩振动频率。9．N2，HCl，HBr混合气体的红外光谱中，头几条谱线的波数为16.70cm-1，20.70cm-1，33.40cm-1，41.58cm-1，50.10cm-1，62.37cm-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）10．NO分子键长为115pm，求出它的转动惯量。11．CN的转动光谱相邻两谱线间的距离为3.7878cm-1，求CN分子的键长。12．已知19F35Cl分子振动光谱基本谱带带心的波数是313.5cm-1。求：(1)力常数k；(2)19F37Cl的振动频率(波数)。13．已知H2的振动频率为4160cm-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)14．某双原子分子在微波区测得下列谱线：118cm-1，135cm-1，152cm-1，169cm-1。求：(1)转动常数B；(2)J=10的能级的能量是多少J？(3)谱线169cm-1是哪两个能级间跃迁产生的？15．已知H2的转动常数BH2=59.31cm-1，计算HD和D2的转动常数。16．实验测得1H35Cl基本光带R支二条波数最小的谱线的波数为2906.2cm-1，2925.9cm-1，求基本振动波数、力常数和键长。17．实验测得1H35Cl基本光带P支二条波数最大的两条谱线的波数为2865.1cm-1，2843.6cm-1，求基本振动波数、力常数和键长。18．HCl分子的势能曲线可以很好的用摩斯曲线来描述，De=5.33eV，e(HCl)=5205cm-1，ν~e(DCl)=2689.7cm-1，假设势能对于氘化合物不变，计算ν~(1)HCl，(2)DCl的光谱解离能D0(相对原子质量：H：1，D：2，Cl：35.5)19．一些氢卤化物的基本振动频率如下：HF(4141.3cm-1)H35Cl(2988.9cm-1)H81Br(2649.7cm-1)H127I(2309.5cm-1)利用这些数据，估计相应的氘卤化物的基本振动频率和力常数。20．如同双原子分子的转动可视为刚性转子的转动，线性多原子分子的转动亦可视为刚性转子的转动，16O12C32S的微波谱在24.32592GHz，36.48882GHz，48.65164GHz，60.81408GHz，求该分子的转动惯量。能由此光谱求键长吗？21．HI的纯转动光谱是由一系列间距为13.10cm-1的谱线组成的，求该分子的键长，H的相对原子质量为1，I的相对原子质量为126.9。22．为了区分12C16O和13C16O的转动光谱的1-0谱线(即J=1到J=0间跃迁的谱线)，从而确定这两种碳的同位素的相对丰度，需要测量仪的分辩率是多大？23．已知H35Cl的转动光谱是83.32cm-1，104.13cm-1，124.74cm-1，145.37cm-1，165.89cm-1，186.23cm-1求DCl的转动光谱前四条谱线的波数。24．自由基35Cl16O的光谱解离能是1.9eV，基本振动频率是780cm-1，计算其平衡解离能。25．已知H35Cl的基本振动波数是2990.0cm-1，估算D35Cl的基本振动波数。26．79Br2的力常数是240N·m-1，计算79Br2的基本振动频率和零点能。27．39K35Cl的远红外光谱在378.0cm-1有一条很强的谱线，计算39K35Cl的力常数。28．H35Cl的转动光谱中谱线间的间隔是6.350×1011Hz，计算H35Cl的键长。29．H127I的平衡核间距是160.4pm，计算转动常数。30．已知6Li19`F分子的re=156pm，力常数k=250N·m-1，求6Li19F分子的基本光带P支和R支前三条谱线的波数。五、讨论或证明题1．证明波函数()()()()babaψψψψψψSSs1s12