[理學]北大結構化學習題及答案

1、結構化學第三章習題3001 h2+的= 2- - +， 此種形式已采用了下列哪幾種方法： - ( ) (a) 波恩-奧本海默近似 (b) 單電子近似 (c) 原子單位制 (d) 中心力場近似 3002 分析 h2+的交換積分(b積分) hab為負值的根據(jù)。 3003 證明波函數(shù) 是相互正交的。 3004 通過變分法計算得到的微觀體系的能量總是：- ( ) (a) 等于真實基態(tài)能量 (b) 大于真實基態(tài)能量 (c) 不小于真實基態(tài)能量 (d) 小于真實基態(tài)能量 3006 什么叫分子軌道？按量子力學基本原理做了哪些近似以后才有分子軌道的概念？ 這些近似的根據(jù)是什么？ 3007 描述分子中 _ 空間

2、運動狀態(tài)的波函數(shù)稱為分子軌道。 3008 對于分子軌道的定義，下列敘述中正確的是：- ( ) (a) 分子中電子在空間運動的波函數(shù) (b) 分子中單個電子空間運動的波函數(shù) (c) 分子中單電子完全波函數(shù)(包括空間運動和自旋運動) (d) 原子軌道線性組合成的新軌道 3009 試述由原子軌道有效地形成分子軌道的條件。 3010 在 lcao-mo 中，所謂對稱性匹配就是指兩個原子軌道的位相相同。這種說法是否正確？ 3011 在lcao-mo 方法中，各原子軌道對分子軌道的貢獻可由哪個決定： - ( ) (a) 組合系數(shù) cij (b) (cij)2 (c) (cij)1/2 (d) (cij)-

3、1/2 3012 在極性分子 ab 中的一個分子軌道上運動的電子，在 a 原子的fa原子軌道上出現(xiàn)的概率為80%， b 原子的fb原子軌道上出現(xiàn)的概率為20%， 寫出該分子軌道波函數(shù) 。 3013 設fa和fb分別是兩個不同原子 a 和 b 的原子軌道， 其對應的原子軌道能量為ea和eb，如果兩者滿足_ ， _ ， _ 原則可線性組合成分子軌道 = cafa + cbfb。對于成鍵軌道， 如果ea_ eb，則 ca_ cb。(注：后二個空只需填 = ， 或 等比較符號 ) 3014 兩個能量不同的原子軌道線性組合成兩個分子軌道。在能量較低的分子軌道中，能量較低的原子軌道貢獻較大；在能量較高的分

4、子軌道中，能量較高的原子軌道貢獻較大。這一說法是否正確？ 3015 凡是成鍵軌道都具有中心對稱性。這一說法是否正確？ 3016 試以 z 軸為鍵軸， 說明下列各對原子軌道間能否有效地組成分子軌道，若可能， 則填寫是什么類型的分子軌道。 -dyz -dyzdxz-dxzdxy - dxy3017 判斷下列軌道間沿z軸方向能否成鍵。如能成鍵， 則在相應位置上填上分子軌道的名稱。 pxpzdxydxzpxpzdxydxz3018 ab 為異核雙原子分子，若fa與fb可形成p型分子軌道，那么分子的鍵軸為_軸。 3019 兩個原子的 dyz 軌道以 x 軸為鍵軸時， 形成的分子軌道為- ( ) (a)

5、s軌道 (b) p軌道 (c) d軌道 (d) s-p軌道 3020 若雙原子分子 ab 的鍵軸是z軸，則fa的 dyz 與fb的 py可形成_型分子軌道。 3021 現(xiàn)有4s，4px，4py，4pz，3，3 d，3dxy，3dxz，3dyz等九個原子軌道，若規(guī)定z軸為鍵軸方向，則它們之間(包括自身間)可能組成哪些分子軌道？各是何種分子軌道？ 3022 以z軸為鍵軸，按對稱性匹配原則， 下列原子軌道對間能否組成分子軌道？若能， 寫出是什么類型分子軌道，若不能，寫出不能，空白者按未答處理。 s， dxy，dxydyz，dyzdyz，dxzs，dxy3023 若以x軸為鍵軸，下列何種軌道能與py軌

6、道最大重疊？- ( ) (a) s (b) dxy (c) pz (d) dxz 3024 以 z 軸為鍵軸，下列原子軌道對之間能否形成分子軌道？若能，寫出是什么軌道，若不能， 畫 。 原子軌道對 分子軌道 pzdxy pxdxz d d pxpx 3025 co 分子價層基組態(tài)電子排布為_，_， 磁性_。 3026 在 z 方向上能與 dxy 軌道成鍵的角量子數(shù) l2 的 原子軌道是 _ ， 形成的分子軌道是_軌道。 3027 在 x 方向上能與 dxy 軌道成鍵的角量子數(shù)l2 的原子軌道是 _ _ 。 3028 寫出n2分子的基態(tài)價電子組態(tài)及其鍵級，說明原因。 3029 用分子軌道表示方法

7、寫出下列分子基態(tài)時價層的電子組態(tài)： n2：_ ， o2：_ 。 3030 寫出n2基態(tài)時的價層電子組態(tài)，并解n2的鍵長(109.8？pm)特別短、鍵能(942 ？kjmol-1)特別大的原因。 3031 寫出下列分子的分子軌道的電子組態(tài)(基態(tài))， 并指明它們的磁性。 o2 ， c2 3032 c2+的分子軌道為_，鍵級_； hcl 的分子軌道為_，鍵級_ 。 3033 按照簡單分子軌道理論： (1) hf 分子基組態(tài)電子排布為_， 鍵級_， 磁性_。 (2) o2-離子基組態(tài)電子排布為_， 鍵級_， 磁性_。 3034 cl2分子的 homo 是_， lumo 是_。 3035 寫出 cn-的

8、價電子組態(tài)及鍵級。 3036 cf 和 cf+哪一個的鍵長短些。 3037 請寫出 cl2， o2+和 cn- 基態(tài)時價層的分子軌道表示式， 并說明是順磁性還是反磁性。 3038 下列分子或離子凈成鍵電子數(shù)為 1 的是：- ( ) (a) he2+ (b) be2 (c)b2+ (d) + (e) li2 3039 下列分子中哪一個順磁性最大：- ( ) (a) n2+ (b) li2 (c) b2 (d) c2 (e) o2- 3040 寫出 nf+的價電子組態(tài)、鍵級和磁性。 3041 下列分子的鍵長次序正確的是：- ( ) (a) of- of of+ (b) of of- of+ (c)

9、 of+ of of- (d) of- of+ of 3042 of， of+， of-三個分子中， 鍵級順序為_。 3043 比較下列各對分子和離子的鍵能大小： n2， n2+ ( ) o2， o2+ ( ) of， of- ( ) cf， cf+ ( ) cl2， cl2+ ( ) 3044 co 是一個極性較小的分子還是極性較大的分子？ 其偶極矩的方向如何？為什么？ 3045 oh 基的第一電離能是 13.2？ev ， hf 的第一電離能是 16.05？ev ，它們的差值幾乎與 o原子和 f原子的 2p 軌道的價軌道電離能之間的差值相同，請用分子軌道理論解釋這個結果。 3046 試用分子

10、軌道理論討論 oh 基的結構。 (1) 寫出 oh 基的電子組態(tài)并畫出能級圖； (2) 什么類型的分子軌道會有未成對電子； (3) 討論此軌道的性質； (4) 比較 oh 基和 oh-基的最低電子躍遷的能量大小。 3047 hf 分子以何種鍵結合？ 寫出這個鍵的完全波函數(shù)。 3048 已知 h 原子的電負性為 2.1 ， f 原子的電負性為 4.0 ， h2的鍵長為74 pm ，f2的鍵長為142 pm ?，F(xiàn)由 h 原子和 f 原子結合成 hf 分子， (1) 寫出 hf 分子的電子組態(tài)； (2) 利用共價半徑及電負性差值計算 hf 分子的鍵長。 3049 在 c2+， no， h2+， he

11、2+等分子中， 存在單電子s鍵的是_ ，存在三電子s鍵的是_ ， 存在單電子p鍵的是_ 。存在三電子p鍵的是_ 。 3050 用分子軌道理論預測 n22-， o22-和 f22-能否穩(wěn)定存在？ 它們的鍵長與其中性分子相對大小如何？ 3051 用分子軌道理論預測 n2+， o2+和 f2+能否穩(wěn)定存在； 它們的鍵長與其中性分子相對大小如何？ 3052 用分子軌道理論估計 n2， o2， f2， o22+ 和 f2+等是順磁分子還是反磁分子。3053 判斷 no 和 co 哪一個的第一電離能小，原因是什么？ 3054 hbr 分子基態(tài)價層軌道上的電子排布是 _ 。 3055 下列分子的正離子和中性

12、分子相比， 解離能的大小如何： n2， no， o2， c2， f2， cn， co 3056 (1) 寫出 o2 分子的電子結構， 分析其成鍵情況，并解釋 o2 分子的磁性；(2) 列出 o22-， o2-， o2 和 o2+的鍵長次序； (3) 有三個振動吸收帶：1097 cm-1，1580 cm-1 和 1865 cm-1 ，它們被指定 為是由 o2， o2+ 和 o2-所產(chǎn)生的，指出哪一個譜帶是屬于o2+的。 3057 下列分子中，鍵能比其正離子的鍵能小的是_ 。鍵能比其負離子的鍵能小的是_ 。 o2， no， cn， c2， f2 3058 下列各對中哪一個有較大的解離能： li2與

13、 li2+； 與 c2+； o2 與 o2+；與 f2+。 3059 o2 的鍵能比 o2+的鍵能 _ 。 3060 說明 h2+的鍵長比 h2 長， 而 o2+的鍵長比 o2 短的原因。 3061 用紫外光照射某雙原子分子， 使該分子電離出一個電子。如果電子電離后該分子的核間距變短了， 則表明該電子是：- ( )(a) 從成鍵 mo 上電離出的 (b) 從非鍵 mo 上電離出的 (c) 從反鍵 mo 上電離出的 (d) 不能斷定是從哪個軌道上電離出的 3062 求 h2+ 分子中的電子， 當處于成鍵軌道 時， 它出現(xiàn)在鍵軸上距某一氫40 pm 處的兩點 m 和 n 上的概率密度比值。 (已知

14、鍵長為106pm，0=52.9pm，=n (ee)3063求 h2+分子中的電子處于反鍵軌道 時，它出現(xiàn)在鍵軸上距某一氫原子 40 pm 處的兩點 m 和 n 上的概率密度比值。 (已知鍵長為106？pm，a0=52.9 pm，=n(ee) 3064 求 h2+分子中的電子處于成鍵軌道，它出現(xiàn)在距其中一個氫原子 22.4 pm ， 距鍵軸 10.0 pm 處的概率密度。 已知： 鍵長 r=106.0 pm，a0= 52.9 pm。 = n(e+ e) ， n = 8.21010-4？pm-3/2 。 3065 試寫出在價鍵理論中描述 h2 運動狀態(tài)的、符合 pauli 原理的波函數(shù)， 并區(qū)分其

15、單態(tài)和三重態(tài)。 3066 h2 分子的基態(tài)波函數(shù)是：-( ) (a) 單重態(tài) (b) 三重態(tài) (c) 二重態(tài) (d) 多重態(tài) 3067 在價鍵理論中， h2 基態(tài)雙電子軌道自旋完全波函數(shù)為 _ 。3068 試述簡單分子軌道理論和價鍵理論對基態(tài) h2 分子的軌道部分波函數(shù)的表達式， 說明它們間的主要差別。 3069 寫出氫氦離子體系heh+中電子運動的薛定諤方程。 用原子單位表示 3070 分子光譜是由分子的 _ 能級躍遷產(chǎn)生的。其中，遠紅外或微波譜是由 _ 能級躍遷產(chǎn)生的； 近紅外和中紅外光譜帶是由 _ 能級躍遷產(chǎn)生的； 紫外可見光譜帶是由 _ 能級躍遷產(chǎn)生的。 3071 一個分子的能級決定于

16、分子中電子的運動、原子骨架的平動、振動和轉動，將四部分運動的能級間隔分別記為dee， det， dev 和der。一般而言，它們的相對大小次序是：- ( )(a) dee det dev der (b) der dev det dee (c) det dee dev der (d) dee dev der det 3072 就體系相鄰能級間的能級差隨量子數(shù)的增加而增大、減小和相等的體系各舉出一例。 3073 co2有_ 種簡正振動， _種簡正振動頻率， _種紅外活性的正振動頻率。 3074寫出 cs2分子的四種簡正振動方式， 哪種振動方式有拉曼活性？ 哪些振動方有紅外活性？ 3075 分子 h

17、2， hcl， ch4，ch3cl， ch2cl2， h2o， h2o2， nh3， nh4cl 中不示純轉動光譜的有 _ 。 3076 雙原子分子的純轉動光譜相鄰譜線間的距離d是多少？ 為什么相鄰譜線間的離相等？ 3077 分子 h2， hcl， co2， h2o， ch3ch3， ch4， ch3cl， n2， n3-中不顯示外吸收的分子是 _ 。 3078 假定 hcl 分子和 dcl 分子鍵長相同，相應于同一轉動能級間躍遷，試推求(hcl)和(dcl)的關系。 3079 作圖示出剛性轉子轉動能級排布。 3080 諧振子的零點振動能是：- ( ) (a) 0 (b) h (c) h (d

18、) h 3081 用剛性模型處理雙原子分子轉動光譜， 下列結論不正確的是：- ( ) (a) 相鄰轉動能級差為 2b(j+1) (b) 相鄰譜線間距都為 2b (c) 第一條譜線頻率為 2b (d) 選律為dj=1 3082 下列分子中有純轉動光譜的是：- ( ) (a) o2 (b) (c) h2 (d) hcl 3083 雙原子分子的振轉光譜，p 支的選律是：-( ) (a) dj= +1 (b) dj = -1 (c) dj= 1 (d) 都不對 3084 對溴化氫分子在遠紅外區(qū)測定吸收光譜，得到一系列間距為 16.94 cm-1的譜線。這種吸收光譜產(chǎn)生于：- ( )(a) hbr 的轉

19、動能級躍遷 (b) hbr 的振動能級躍遷 (c) hbr 的平動能級躍遷 (d) 以上三者都不是 3085 在空氣中對某樣品進行紅外分析時， 下述氣體中對樣品的紅外光譜有干擾的是： - ( ) (a) n2 (b) o2 (c) co2 (d) h2o 3086 測得一個三原子分子 x2y (非環(huán)型) 紅外光譜有兩個吸收譜帶，其頻率分別為 667 cm-1和 2349 cm-1。 (1) 若除此之外不存在其他紅外吸收譜帶， 推定該分子的構型(簡單說明理由)(2) 作圖表示出對應于這兩種吸收譜帶的振動方式 (3) 列舉出另外兩種實驗方法(不必說明實驗步驟)以驗證你的判斷 3087 畫出 so2

20、的簡正振動方式， 已知與三個基頻對應的譜帶波數(shù)分別為：1361，1151，519 cm-1，指出每種頻率所對應的振動，說明是否為紅外活性和 raman 活性。 3088 2， 2， 6， 6-四烷基代聯(lián)苯的紫外可見光譜和苯相似， 但 3，3，5，5-四烷基代聯(lián)苯的紫外可見光譜吸收峰比苯的波長長得多， 試解釋之。 3089 已知一雙原子分子的兩條相鄰的轉動光譜線為 a cm-1和 b cm-1 (ba)。設 a cm-1譜線是ej-1 ej躍遷所產(chǎn)生，則該譜線對應的j為：- ( ) (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 的純轉動光譜，可以取得的數(shù)據(jù)是：- ( ) (a) 力常數(shù) (b) 化合價 (c) 氫鍵 (d) 核間距 3091 在討論分子光譜時， franck-condon 原理是指 _ 。 3092 已知(cn-)為 2068.61 cm-1 ，(cn+)為 1580 cm-1，m = 1.073710-26 kg 。 求 cn-和 cn+的力常數(shù)比 k(cn-)/ k(cn+) 。 3093 hbr 的遠紅外光譜中相鄰兩譜線間距為 16.94 cm-1， 求 hbr 的鍵長。 ( h的相對分子質量為1.008，br的相對分子質量為79.904 ) 3094

22、根據(jù)諧振子模型， 計算 h35cl 和 d35cl 的： (1) 振動頻率之比 (2) 零點能之比 3095 在 1h37cl 氣體紅外光譜最強譜帶的中心處，有一些波數(shù)為：2923.74 cm-1，2904.07 cm-1，2863.06 cm-1，2841.56 cm-1的譜線，其中，2923.74 cm-1對應的躍遷為：- ( ) (a) p支21 (b) r支 12 (c) r支 23 (d) p支10 (e) r支 01 3096 實驗測得 hi 分子基本譜帶和第一泛音帶的帶心分別為 2230 cm-1 和4381 cm-1。求：(1) hi 的力常數(shù)，(2) hi 的光譜解離能d0。

23、 ( h的相對原子質量為1.008，i的相對原子質量為126.9 ) 3097 實驗測得 12co 轉動光譜的第一條譜線 = 3.842 cm-1，求 12co 的鍵長，并估計 13co 轉動光譜第一條譜線的波數(shù)。(12c的相對原子質量為12.0 ，o為16.0，13c為13.0 ) 3098 在 co 的紅外光譜圖中觀察到 2169.8 cm-1 強吸收峰，若將 co 的簡正振動看作諧振子，計算 co 的簡正振動頻率和摩爾零點能。 3099 一氧化碳 ( 12c16o ) 的近紅外光譜在 2168 cm-1處有一強帶，試計算： (1) co 的力常數(shù)； (2) co 的摩爾零點能。 3100

24、 在 1h80br 分子遠紅外光譜中觀察到下列譜線：118 cm-1， 135 cm-1， 152 cm-1， 169 cm-1， 186 cm-1， 和 203 cm-1。 試求： (1)1h80br 分子的轉動常數(shù) b ； (2) 轉動慣量 i 和核間距 re ； (3) j=8 時轉動能級的能量 。 3101 已知 1h127i 振轉光譜的特征頻率為 2309.5 cm-1，轉動常數(shù)為6.55 cm-1，請求算力常數(shù)、零點能、轉動慣量和平衡核間距。 3102 2d35cl 的振動基頻為 2144 cm-1，試計算其零點能和力常數(shù)。3103 已知 hcl 分子的第一和第二泛音帶(即 v=0

25、 到 v=2 和 v=0 到 v=3的躍遷)的波數(shù)分別為 5668.0 cm-1 和 8347.0 cm-1， 試求 hcl 的力常數(shù)k。 (已知 h 的相對原子量為 1.008， cl 的相對原子量為 35.45 )。 3104 由1h35cl振動光譜測得其最強吸收帶和相鄰吸收帶帶心的波數(shù)分別為 2885.9 cm-1 和 5668.0 cm-1。 (1) 求1h35cl的非諧性常數(shù)； (2) 求1h35cl的力常數(shù)； (3) 求1h35cl的 零點振動能。 3105 已知 hcl 氣體的轉動吸收光譜線如下： 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。 求其轉動慣量和鍵長。(h的相對原子質量為1.008，cl的相對原子質量為35.5 ) 3106 實驗測得 “熱” hf 分子的紅外發(fā)射光譜有如下幾條譜線： 3958.38 cm-1( 10 )， 3778.25 cm-1( 21 ) 求 hf 的平衡解離能de 和零點振動能。 ( 1j=6.2421018 ev) 3107 在1h35cl 振動吸收帶的中心處，有一些波數(shù)為：2925.78 cm-1，2906.25 cm-1， 2865.09 cm-1，2843.56 cm-

27、1 的轉動譜線，其倍頻為5668.0 cm-1，試計算其鍵長。 3108 ch3oh 中 oh 的伸縮振動頻率為 3300 cm-1，試推算該鍵的力常數(shù) k 和ch3od 中 od 的伸縮振動頻率。 3109 n2，hcl，hbr 混合氣體的紅外光譜中，頭幾條譜線的波數(shù)為 16.70 cm-1，20.70 cm-1， 33.40 cm-1，41.58 cm-1，50.10 cm-1，62.37 cm-1，這些譜線是由哪幾種分子產(chǎn)生的？ 計算產(chǎn)生這些譜線的分子的核間距。（相對分子質量為cl：35.457；br：79.916；n：14.007） 3110 no 分子鍵長為115 pm，求出它的轉動

28、慣量。 3111 cn 的轉動光譜相鄰兩譜線間的距離為 3.7878 cm-1， 求 cn 分子的鍵長。 3112 已知 19f35cl 分子振動光譜基本譜帶帶心的波數(shù)是313.5 cm-1。求：(1) 力常數(shù) k ； (2) 19f37cl的振動頻率 ( 波數(shù) )。 3113 已知 h2 的振動頻率為 4160 cm-1， 試估計 hd 和 d2的振動頻率。 ( h的相對原子質量為1， d的相對原子質量為2 ) 3114 一些氫鹵化物的基本振動頻率如下： h19f (4141.3 cm-1) h35cl (2988.9 cm-1) h81br (2649.7 cm-1) h127i (230

29、9.5 cm-1) 求這些氫鹵鍵的力常數(shù)。 3115 分子的 de= 955.42 kjmol-1，基態(tài)振動波數(shù)為 2331 cm-1，試求 d0值。 3118 在 hi 的振動光譜圖中觀察到 2309 cm-1 的強吸收峰， 問 hi 分子的零點能是多少。 3119 已知 1h37cl 紅外光譜中最強譜帶的中心處有一些波數(shù)為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 的轉動譜線。請用計算結果說明 1h35cl處于 v=1 振動激發(fā)態(tài)時，鍵被拉長。 3120 絕熱電離能是指： (a) 。 垂直電離能是指： (b) 。 3122 已知氧化鋁的 xps 在 al 2p 區(qū)只有一個峰， 而鋁的 xps 則有兩個相距3 ev 的峰，這是因為有：- ( ) (a) 軌道間偶合 (b) 軌道自旋偶合 (c) 自旋自旋偶合 (d) 不同價態(tài)的鋁 3123 硫代硫酸鈉的 xps 譜