第四章 分子轨道理论习题课.pdf

第四章 分子轨道理论习题课第四章 分子轨道理论习题课 一 氢分子离子的一 氢分子离子的Sch eq 1 H2 的的Sch eq 2 变分原理 变分原理 3 S积分的意义积分的意义 4 成键轨道 反键轨道及非键轨道 成键轨道 反键轨道及非键轨道 5 共价键的本质 二 分子轨道理论要点 共价键的本质 二 分子轨道理论要点 1 单电子态函数 称为分子轨道 单电子态函数 称为分子轨道 2 分子中电子的排布规律 分子中电子的排布规律 3 原子轨道线性组合成分子轨道 原子轨道线性组合成分子轨道LCAO 4 原子轨道组合成分子轨道三条件 原子轨道组合成分子轨道三条件 三 分子轨道类型符号能级顺序三 分子轨道类型符号能级顺序 1 分子轨道 分子轨道 2 能级顺序及键级 能级顺序及键级 3 同核 异核双原子分子的电子组态 键能键长磁性判断 四 同核 异核双原子分子的电子组态 键能键长磁性判断 四 HMO法法 1 HMO近似近似 2 久期行列式 能级计算 图形理论 久期行列式 能级计算 图形理论 3 电子排布 电子排布 E ED计算计算 4 离域大 键的存在条件 类型及应用 离域大 键的存在条件 类型及应用 分离近似 分离近似 LCAO MO近似 近似 S积分近似 积分近似 一 判断题一 判断题 1 通过变分法计算得到的微观体系的能量总是大于真实基态能量 通过变分法计算得到的微观体系的能量总是大于真实基态能量 2 对于 分子轨道 的定义 正确的叙述是分子中单电子完全波函 数 包括空间运动和自旋运动 对于 分子轨道 的定义 正确的叙述是分子中单电子完全波函 数 包括空间运动和自旋运动 3 在在 LCAO MO 中 所谓对称性匹配就是指两个原子轨道同号重叠中 所谓对称性匹配就是指两个原子轨道同号重叠 4 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 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 5 凡是成键轨道都具有中心对称性 凡是成键轨道都具有中心对称性 6 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 则表明该电子是从成键 MO 上 电离出的 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 则表明该电子是从成键 MO 上 电离出的 二 填空题二 填空题 1 HMO法的核心是1 HMO法的核心是 2 HMO法是在 HMO法是在 理论理论基础上进一步简化提出的 基础上进一步简化提出的 3 以X轴为键轴 以X轴为键轴 A原子的原子的Py与与B原子的原子的 AO可形成可形成MO 4 N2与与CO分子轨道能级次序和电子排布类似是因为分子轨道能级次序和电子排布类似是因为 效应 效应 5 某分子的电子组态为 该组态最可能是 某分子的电子组态为 该组态最可能是 的基态 的基态 6 变分法处理分子的 关于试探函数 的能量体系能量 变分法处理分子的 关于试探函数 的能量体系能量E0间的关系为间的关系为 7 有四个 有四个AO进行线性组合形成的进行线性组合形成的MO数目为数目为 8 F2的电子组态为的电子组态为 其键级为 其键级为 9 CN 的电子组态为的电子组态为 10 S p d等原子轨道中只能形成 形分子轨道的是等原子轨道中只能形成 形分子轨道的是 只能形成 形分子 轨道的是 只能形成 形分子 轨道的是 11 SO2分子中离域 键为分子中离域 键为 它属于 它属于 电子离域电子离域 键 键 12 光气的离域 键为 光气的离域 键为 13 的 此种形式采取了 的 此种形式采取了 近似 近似 14 原子轨道有效地形成分子轨道的条件14 原子轨道有效地形成分子轨道的条件 15 在15 在x x方向上能与d方向上能与dxyxy轨道成键的角量子数轨道成键的角量子数l l 2 的原子轨道是 和 2 的原子轨道是 和 16 C2 的分子轨道为的分子轨道为 键级 键级 17 AB 为双原子分子 若为双原子分子 若 A与与 B形成 型分子轨道 那么分子的键轴为形成 型分子轨道 那么分子的键轴为 轴 轴 18 离域 离域 键可分为正常离域键可分为正常离域 键 如键 如 分子中存在分子中存在 多电子离域 多电子离域 键 如键 如 分子中存在分子中存在 缺电子离域 缺电子离域 键 如键 如 分子中存在分子中存在 22222 11221 guguu H E 2 H 2222 2 00 10 2 2444 eee H mRrr h h yz d y p 三 综合题三 综合题 1 某富烯的久期行列式为 试画出其分子骨架并给碳原子编号 某富烯的久期行列式为 试画出其分子骨架并给碳原子编号 2 写出 写出O22 O2 O2 O2 和和O22 的键级 磁性及键长次序 的键级 磁性及键长次序 3 基态 基态C2为反磁性分子 试写出其电子组态并说明原因 为反磁性分子 试写出其电子组态并说明原因 4 CF和和CF 的键能分别为的键能分别为548kJ mol和和753kJ mol 试用 试用MOT解释 解释 5 构成大 键的条件是什么 下列分子生成什么大 键 醌 苯胺 尿素 丁二烯 苯乙烯 臭氧 三氟化硼 二氧化氮 构成大 键的条件是什么 下列分子生成什么大 键 醌 苯胺 尿素 丁二烯 苯乙烯 臭氧 三氟化硼 二氧化氮 6 说明 说明N3 的几何构型及成键情况 用的几何构型及成键情况 用HMO法求离域 键的离域 能 并画出电子的能级分布图 法求离域 键的离域 能 并画出电子的能级分布图 7 分析 分析H3C CH2 Cl CH2 CH Cl CH C Cl分子中分子中C Cl键的键长 次序 并说明原因 键的键长 次序 并说明原因 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 00 0 0 1 x x x x x x 8 用分子轨道理论写出 的电子组态 键级 并预 测能否稳定存在 它们的键长与其中性分子相对大小如何 用分子轨道理论写出 的电子组态 键级 并预 测能否稳定存在 它们的键长与其中性分子相对大小如何 9 用 用HMO法处理环戊二烯负离子 写出其久期行列式和形 成的离域大 键的符号 并计算键能E 法处理环戊二烯负离子 写出其久期行列式和形 成的离域大 键的符号 并计算键能E 和离域能 和离域能ED 2 N 2 O 2 F 2 F 一 判断题一 判断题 1 通过变分法计算得到的微观体系的能量总是大于真实基态能量 2 对于 分子轨道 的定义 正确的叙述是分子中单电子完全 态函数 包括空间运动和自旋运动 3 在 1 通过变分法计算得到的微观体系的能量总是大于真实基态能量 2 对于 分子轨道 的定义 正确的叙述是分子中单电子完全 态函数 包括空间运动和自旋运动 3 在 LCAO MO 中 所谓对称性匹配就是指两个原子轨道同 号重叠 4 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 5 凡是成键轨道都具有中心对称性 6 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 则表明该电子是从 成键 MO 上电离出的 中 所谓对称性匹配就是指两个原子轨道同 号重叠 4 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 5 凡是成键轨道都具有中心对称性 6 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 则表明该电子是从 成键 MO 上电离出的 二 填空题二 填空题 1 HMO法的核心是1 HMO法的核心是 2 HMO法是在 HMO法是在 理论理论基础上进一步简化提出的 基础上进一步简化提出的 3 以X 轴为键轴 以X 轴为键轴 A原子的原子的Py与与B原子的原子的 AO可形成可形成MO 4 N2与与CO分子轨道能级次序和电子排布类似是因为分子轨道能级次序和电子排布类似是因为 效应 效应 5 某分子的电子组态为 该组态最可能是 某分子的电子组态为 该组态最可能是 的基态 的基态 6 变分法处理分子的 关于试探函数 的能量体系能量 变分法处理分子的 关于试探函数 的能量体系能量E0间的关系为间的关系为 7 有四个 有四个AO进行线性组合形成的进行线性组合形成的MO数目为数目为 8 F2的电子组态为的电子组态为 其键级为 其键级为 9 CN 的电子组态为的电子组态为 10 S p d等原子轨道中只能形成 形分子轨道的是等原子轨道中只能形成 形分子轨道的是 只能形成 形分子 轨道的是 只能形成 形分子 轨道的是 11 SO2分子中离域 键为分子中离域 键为 它属于 它属于 电子离域电子离域 键 键 12 光气的离域 键为 光气的离域 键为 13 的 此种形式采取了 的 此种形式采取了 近似 近似 14 原子轨道有效地形成分子轨道的条件14 原子轨道有效地形成分子轨道的条件 15 在15 在z z方向上能与d方向上能与dyz yz轨道成键的角量子数 轨道成键的角量子数l l 2 的原子轨道是 和 2 的原子轨道是 和 16 C2 的分子轨道为的分子轨道为 键级 键级 17 AB 为双原子分子 若为双原子分子 若 A与与 B形成 型分子轨道 那么分子的键轴为形成 型分子轨道 那么分子的键轴为 轴 轴 18 离域 离域 键可分为正常离域键可分为正常离域 键 如键 如 分子中存在分子中存在 多电子离域 多电子离域 键 如键 如 分子中存在分子中存在 缺电子离域 缺电子离域 键 如键 如 分子中存在分子中存在 22222 11221 guguu H E 2 H 2222 2 00 10 2 2444 eee H mRrr h h 分离 分离 MO py dxy 等电子等电子 B2 0 EE 4 22244 11211 gugug KK 1 222242 123415 S轨道轨道 d轨道轨道 4 3 多多 6 4 B O 对称性匹配能量相近最大重叠对称性匹配能量相近最大重叠 py dyz 22223 11221 guguu 1 5 Z 苯苯 6 6 氯乙烯氯乙烯 4 3 烯丙基正离子烯丙基正离子 2 3 yz dy p 三 综合题三 综合题 1 某富烯的久期行列式为 试画出其分子骨架并给碳原子编号 某富烯的久期行列式为 试画出其分子骨架并给碳原子编号 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 00 0 0 1 x x x x x x 1 2 3 4 5 6 2 写出 写出O22 O2 O2 O2 和和O22 的键级 磁性及键长次序 的键级 磁性及键长次序 O22 O2 O2O2 O22 键级 磁性 键长 键级 磁性 键长 2 521 51 顺磁顺磁顺磁反磁顺磁顺磁顺磁反磁 O22 O2 O2 O2 E1 u 4 CF和和CF 的键能分别为的键能分别为548kJ mol和和753kJ mol 试用 试用MOT解释 解释 CF的键级为的键级为2 5 CF 的键级为的键级为3 键级越大 键能越大 键级越大 键能越大 5 构成大 键的条件是什么 下列分子生成什么大 键 醌 苯胺 尿素 丁二烯 苯乙烯 臭氧 三氟化硼 二氧化氮 醌苯胺 尿素丁二烯 苯乙烯臭氧 三氟化硼二氧化氮 构成大 键的条件是什么 下列分子生成什么大 键 醌 苯胺 尿素 丁二烯 苯乙烯 臭氧 三氟化硼 二氧化氮 醌苯胺 尿素丁二烯 苯乙烯臭氧 三氟化硼二氧化氮 8 8 8 7 6 4 8 8 4 4 4 3 6 4 3 3 6 说明 说明N3 的几何构型及成键情况 用的几何构型及成键情况 用HMO法求离域 键的离 域能 并画出电子的能级分布图 法求离域 键的离 域能 并画出电子的能级分布图 直线 直线 N原子以原子以sp杂化 形成杂化 形成2个 键 三个个 键 三个N原子的垂直分子 骨架的 原子的垂直分子 骨架的p轨道形成两个相互垂直的轨道形成两个相互垂直的 2 0 xx 123 2 2EEE 4 42 2 2 2 E 2 2 242 2E 2 2 2 2 21 0 828 D E 2个 键总个 键总ED 2 ED 1 656 4 3 7 分析 分析H3C CH2 Cl CH2 CH Cl CH C Cl分子中分子中C Cl键 的键长次序 并说明原因 键 的键长次序 并说明原因 a为为H3C CH2 Cl b为为CH2 CH Cl c为为CH C Cl a分子中没有大 键分子中没有大 键 b和和c分子中都有大 键 其中 分子中都有大 键 其中c可形成两个互相垂直的大 键 最不易离去 可形成两个互相垂直的大 键 最不易离去 b和和c分子中的氯都参与大 键的形成 故都不易离去 键长次序 分子中的氯都参与大 键的形成 故都不易离去 键长次序 H3C CH2 Cl CH2 CH Cl CH C Cl