结构化学之双原子分子结构习题附参考题答案

1、双原子分子结构一、填空题（在题中空格处填上正确答案）3101、描述分子中 _ 空间运动状态的波函数称为分子轨道。3102、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%， 则该分子轨道波函数 。 3103、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 "=" ， "&g

2、t;" 或 "等比较符号 ) 3104、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 - dxy3105、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。 pxpzdxydxzpxpzdxydxz3106、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。 3107、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。 3108、以z轴为键轴，按对称性匹配原则， 下列原子轨道对间能

3、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，dxy3109、CO 分子价层基组态电子排布为_，_， 磁性_。 3110、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。 3111、在 x 方向上能与 dxy 轨道成键的角量子数l2 的原子轨道是 _ _ 。3112、用分子轨道表示方法写出下列分子基态时价层的电子组态： N2：_ ， O2：_ 。3113、O2的分子轨道的电子组态(基态) ，磁性 。 C2的分子轨道的电子组态(

4、基态) ，磁性 。 3114、C2+的分子轨道为_，键级_； HCl 的分子轨道为_，键级_ 。 3115、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_。 3116、Cl2分子的 HOMO 是_， LUMO 是_。 3117、CN-的价电子组态 ，键级 。3118、OF， OF+， OF-三个分子中， 键级顺序为_。 3119、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+ ( ) 3120、HB

5、r 分子基态价层轨道上的电子排布是 _ 。3121、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 3122、O2 的键能比 O2+的键能 _ 。3123、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。 3124、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。 3125、在讨论分子光谱时， Franck-Condon 原理是指 _ 。 3126、s轨道是指具有_特点的轨道；

6、p轨道是指具有_特点的轨道；d轨道是指具有_特点的轨道。3127、成键轨道的定义是_；反键轨道的定义是_；非键轨道的定义是_。3128；s-s 轨道重叠形成_键；px-px轨道迎头重叠形成_键；px-px轨道并肩重叠形成_键；dxy-dxy 轨道沿 x 轴或 y 轴重叠形成_键；dxy-dxy 轨道沿 z 轴重叠形成_键。3129、质量为 m、力常数为 k 的简谐振子的能级公式为_。 3130、质量分别为 m1和 m2、核间距为 r 的双原子分子的转动能是_。3131、水分子有_种简正振动，_种简正振动频率，_种红外活性的简正振动频率。 3132、写出下列分子基态的价电子组态和键级： (1)

7、N2+ ；(2) CN- ； (3) O2+ 。 3133、根据同核双原子分子的电子组态，写出及其离子，的键级。 ， ， ， 。二、选择题(从给出的答案中选择正确的答案，填在后面的括号内)3201、H2+的= Ñ2- - +， 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 3202、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 3203、对于"分子轨道"的定义，下列

8、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 3204、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)-1/2 3205、两个原子的 dyz 轨道以 x 轴为键轴时， 形成的分子轨道为- ( ) (A) s轨道 (B) p轨道 (C) d轨道 (D) s-p轨道 3206、若以x轴为键轴，下列何种轨道能与py轨道最大重

9、叠？- ( ) (A) s (B) dxy (C) pz (D) dxz 3207、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 3208、下列分子中哪一个顺磁性最大：- ( ) (A) N2+ (B) Li2 (C) B2 (D) C2 (E) O2- 3209、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+> OF 3210、用紫外光照

10、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 3211、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 3212、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DEe， DEt， DEv 和DEr。一般而言，它们的相对大小次序是：- ( )(A) DEe > DEt > DEv &g

11、t; DEr (B) DEr > DEv > DEt > DEe (C) DEt > DEe > DEv > DEr (D) DEe > DEv > DEr > DEt 3213、谐振子的零点振动能是：- ( ) (A) 0 (B) h (C) h (D) h 3214、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 3215、下列分子中有纯转动光谱的是：- ( ) (A) O2

12、(B) (C) H2 (D) HCl 3216、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 3217、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 3218、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 3219、已

13、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 (b>a)。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) (2b-a)/(b-a)3220、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 3221、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

14、-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 3222、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 3223、硫代硫酸钠的 XPS 谱在硫的 2p 区有两个双峰，这是因为有：- ( ) (A) 自旋自旋及自旋轨道偶合 (B) 自旋轨道及轨道轨道偶合 (C) 自旋轨道偶合且有不同化学环境的硫 (D) 自旋自旋偶合且有不

15、同化学环境的硫 3224、下列说法有错的是：- ( ) (A)HF，HCl，HBr，HI 都是卤化氢分子，最高占有轨道都是非键轨道，次高占有轨道都是成键轨道， 因此它们的 UPS 十分相似 (B) UPS 谱带振动序列长说明是p轨道电子电离 (C) Iv=Ia的谱带一定对应于非键或弱化学键轨道电子的电离 (D) CH4 分子的 UPS 有两个价轨道谱带 3225、下列分子的 UPS 与 N2 的 UPS 十分相似的是：- ( ) (A) O2 (B) (C) H2 (D) CO 3226、银的 XPS 谱中，最强特征峰是：- ( ) (A) Ag 4s峰 (B) Ag 3p峰 (C) Ag 3

16、p峰 (D) Ag 3d峰 3227、一氯代甲酸乙酯的 XPS 谱中，碳的 1s结合能最大的峰是：-( ) (A) 甲基峰 (B) 次甲基峰 (C) 羰基峰 (D) 一样大 3228、三氟代乙酸乙酯的 XPS 谱中， 有四个不同化学位移的碳 1s 峰，其结合能大小次序是：- ( ) 1 2 3 4 (A) 1>2>3>4 (B) 2>1>3>4 (C) 2>1>4>3 (D) 2>3>1>4 3229、 Fe(CN)63- 中的强场使 3d 轨道分裂，这种分裂的观察可借助于- ( ) (A) 核磁共振谱 (B) 电子吸收光

17、谱 (C) 红外光谱 (D) 拉曼光谱 3230、红外光谱测得 S-H 的伸缩振动频率为 2000 cm-1， 则 S-D 的伸缩振动频率为：- ( )(A) 2000 cm-1 (B) 1440 cm-1 (C) 3000 cm-1 (D) 4000 cm-1 3231、电子的自旋朗德因子 (g) 是：- ( ) (A) 1 (B) 1/2 (C) 1.5 (D) 2 3232、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 3233、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

18、动惯量不同 (D) 基团特征振动频率不同 3234、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 CO 3235、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) HI 3236、在振动光谱中下列基团出现谱线的波数最大的是：- ( ) 3237、对于 C-Cl 键振动光谱特征频率最大的是：- ( ) 3238、由下述实验方法可验证分子轨道能级顺序的是：- ( ) (A) 红外光谱 (B) 核磁共振 (C) 质谱 (D) 光电子能谱

19、3239、含奇数个电子的分子或自由基在磁性上：- ( ) (A) 一定是顺磁性 (B) 一定是反磁性 (C) 可为顺磁性或反磁性 3240、红外光谱中的指纹区源于：- ( ) (A) 分子中特征基团的振动 (B) 分子骨架振动 (C) 分子的所有简正振动 (D) 分子的转动 3241、下列哪一组中两个分子都是顺磁性的？- ( ) (A) O2，B2 (B) C2，O2 (C) Be2，F2 (D) H2，He2+ 3242、用VB法表示氢分子的基态完全波函数，其中自旋波函数是： - ( ) (A) a(1) a (2) (B) a (2) b (1) (C) b (1) b (2) (D) a

20、 (1) b (2) - a (2)b (1) 3243、运用刚性转子模型处理异核双原子分子纯转动光谱，一般需知几条谱线的(J)，就可计算其核间距？ (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 3244、下列哪一种说法是正确的？- ( ) (A) 略去离心变形，任何分子的转动谱项均可表示为BJ(J+1) (B) 根据非极性双原子分子的转动跃迁选律，DJ=0说明该分子的转动能级不能改变 (C) 一双原子分子给定电子组态的振动能级是不等间隔的 三、判断题（在正确的题号后画，在错误的题号后画×）3301、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。3302、两个

21、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。3303、凡是成键轨道都具有中心对称性。3304、由 CH4 分子中 4 个 C-H 键键长相等推测 CH4 分子的 8 个价电子能量相等， 故其 UPS 只有一个价电子谱带。3305、利用远红外光谱可以测定同核双原子分子的键长。 3306、Raman 光谱本质上是一种吸收光谱。 四、简答题3401、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？ 3402、试述由原子轨道有效地形成分子轨道的条件。 34

22、03、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？3404、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 dd pxpx 3405、写出N2分子的基态价电子组态及其键级，说明原因。 3406、写出N2基态时的价层电子组态，并解N2的键长(109.8pm)特别短、键能(942kJ·mol-1)特别大的原因

23、。3407、CF 和 CF+哪一个的键长短些。3408、写出 NF+的价电子组态、键级和磁性。 3409、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？ 3410、OH 基的第一电离能是 13.2eV ， HF 的第一电离能是 16.05eV ，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。3411、试用分子轨道理论讨论 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

24、迁的能量大小。 3412、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？ 3413、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？ 3414、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。3415、(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

25、 为是由 O2， O2+ 和 O2-所产生的，指出哪一个谱带是属于O2+的。 3416、说明 H2+的键长比 H2 长， 而 O2+的键长比 O2 短的原因。3417、(1) 写出CO的分子轨道表示，计算其键级，指出分子所属点群； (2) 比较CO2，CO和丙酮中CO键键长顺序，并说明理由； (3) 根据18电子规则，写出下列羰基络合物分子中n的数目，并画出其络合物的立体构型：Cr(CO)n，Fe(CO)n，Ni(CO)n ； (4) 在CO的振动光谱中，观察到2169cm-1强吸收峰，若将CO的简正振动视为谐振子，计算CO的简正振动频率； (5) 在CO的红外光谱中，纯转动谱线间隔为3.86

26、cm-1，计算平衡核间距。3418、在有机化合物中，CO(羰基)的偶极距很大(m=7.67×10-30C·m)，而CO分子的偶极距却很小，解释原因。3419、指出下列各分子简正振动中哪些是红外活性的，哪些是非红外活性的： 3420、请写出下列原子轨道间线性组合成分子轨道的类型（，）及分子轨道对称中心对称行为的分类（g，u）。(1) 2px2px 沿x轴方向(2) dd 沿z轴方向3421、请按原子单位写出H2+在定核近似条件下的薛定谔方程，并指明能量算符中各项的意义。3422、根据同核双原子分子的电子组态可以预见分子及离子的性质。已知及其离子的键长有如下数据，请画出它们的对

27、应关系。 键长 / pm 121126 149 112五、证明题3501、证明波函数 是相互正交的。六、计算题3601、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 。 3602、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。3603、由1H35Cl

28、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 3604、某双原子分子在微波区测得下列谱线：118 cm-1，135 cm-1，152 cm-1，169 cm-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？ 3605、一个质量为45g的弹簧振子，以频率为2.4 s-1、振幅为4.0cm在振动。 (1)求此振子的力常数； (2)如果这一体系可用量子力

29、学处理，其量子数v为多大？3608、HCl的前二个振动能级如下： 1331.84cm-1，3917.44cm-1 求分子的光谱解离能D0和力常数(HCl视为非谐振子)。第三章、双原子分子结构参考答案一、填空题（在题中空格处填上正确答案）3101、单个电子3102、= (0.8)1/2fA + (0.2)1/2fB3103、能量相近，对称性匹配，最大重叠 > ， < 或 < ， > 3104、s p p d 3105、pxpzdxydxzpxp/ppz/s/dxy/d/dxzp/p3106、z3107、p3108、s d p 不能 不能 3109、1s22s21p43s2

30、 , 3 , 反磁 3110、dxy , d 3111、py, dxy 3112、N2：(1sg)2(1su)2(1pu)4(2sg)2 O2：s2s2s2ss2pz2p2px2p2py2p2px*p2py*1 或 ( 1sg)2(1su)22sg 2(1pu )4(1pg)23113、O2KK(sg) 2 (su*) 2 (sg2p*)2 (pu)4 (pg2*)1 (pg2*)1 ，顺磁性 C2 KK(sg) 2 (su*) 2(pg2)2 (pg2)2，反磁性 3114、KK( 1sg)2(1su)2 (1pu )3 约 3/2 1s22s23s21p44s25s22p4 1 3115、(1) 1s22s23s21p4 1 反 (2) s1s2s1s2 s2s2s2s2s2pz2p2py2p2pz2p2py*2p2px*1 1.5 顺 3116、