内容发布更新时间 : 2024/12/25 14:00:42星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
习题
1. 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？
2. 下列AB型分子：N2，NO，O2，C2，F2，CN，CO，XeF中，哪几个是得电子变为AB- 后比原来中性分子键能大？哪几个是失电子变为AB+ 后比原来中性分子键能大？ 3. 按分子轨道理论说明Cl2的键比Cl2+ 的键强还是弱？为什么？
4. 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
5. 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+ ( )
6. 写出O2+，O2，O2- 和O22- 的键级、键长长短次序及磁性。
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。
8. 判断 NO 和 CO 哪一个的第一电离能小，原因是什么？ 9. HF分子以何种键结合？写出这个键的完全波函数。
10.试用分子轨道理论讨论SO分子的电子结构，说明基态时有几个不成对电子。
11.下列AB型分子：N2，NO，O2，C2，F2，CN，CO，XeF中，哪几个是得电子变为AB- 后比原来中性分子键能大？哪几个是失电子变为AB+ 后比原来中性分子键能大？ 12.OH分子于1964年在星际空间被发现。 （a）试按分子轨道理论只用O原子的2 p轨道和H原子的1 s轨道叠加，写出其电子组态。 （b）在哪个分子轨道中有不成对电子？
（c）此轨道是由O和H的原子轨道叠加形成，还是基本上定域于某个原子上？
（d）已知OH的第一电离能为13.2eV，HF的第一电离能为16.05eV，它们的差值几乎与O原子和F原子的第一电离能（15.8eV和18.6eV）的差值相同，为什么？ （e）写出它的基态光谱项。
13.试写出在价键理论中描述 H2 运动状态的、符合 Pauli 原理的波函数，并区分其单态和三重态。 参考答案
1. [答] 是一个极性较小的分子，偶极矩方向由氧原子指向碳原子。
2. [答] 就得电子而言，若得到的电子填充到成键分子轨道上，则AB- 比AB键能大；若得到的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；若从成键分子轨道上失去电子，则AB+ 比AB键能小。根据这些原则和题中各分子的电子组态，就可得出如下结论：
得电子变为AB- 后比原中性分子键能大者有C2和CN。失电子变为AB+ 后比原中性分子键能大者有NO，O2，F2和XeF。N2和CO无论得电子变为负离子（N，CO）还是失电子变为正离子（N2+，CO+），键能都减小。
3. [答] Cl2的键比Cl2+ 的键弱。原因是：Cl2的基态价电子组态为（σ3s）2（σ3s*）2（σ3pz）2（π3p）4 (π*3p)4，键级为1。而Cl2+ 比Cl2少1个反键电子，键级为1.5。
4. [答] 比 (AB)+ 的键能小：O2, NO, 比 (AB) - 的键能小：C2, CN 5. [答] E N2 ﹥E N2+ E O2+ ﹥E O2 E OF﹥E OF- E CF+﹥E CF E Cl2+﹥E Cl2
6. [答] ------------------------
分子（或离子） O2+ O2 O2- O22 - 键级 2.5 2 1.5 1 键长次序 O2+ 7. [答] NF，NF+ 和NF -分别是O2，O2+ 和O2- 的等电子体，它们的基态电子组态、键级、不成对电子数及磁性等情况如下： \分子\ 基态电子组态键级不成对电子数磁性 NF ＫＫ(1σ)2(2σ)2(3σ)2(1π)4(2π)2 2 2 顺磁性 NF+ ＫＫ(1σ)2(2σ)2(3σ)2(1π)4(2π)1 2.5 1 顺磁性 NF- ＫＫ(1σ)2(2σ)2(3σ)2(1π)4(2π)3 1.5 1 顺磁性 8. [答] CO KK (1?)2 (2?)2 (1?)4 (3?)2 NO KK (1?)2 (2?)2 (1?)4 (3?2) (2?)1 NO 在高能反键轨道上有一电子，I1较低。 9. [答] H 和 F 以 ? 键结合； = N [?H (1) ? F (2) + ? F (1) ? H (2)] [?H (1) ? F (2) - ? F (1) ?H (2)] N 为归一化系数 10. [答] 在SO分子的紫外光电子能谱中观察到6个峰。它们所对应的分子轨道的归属和性质已借助于量子力学半经验计算（CNDO）得到指认。结果表明，SO分子的价电子结构与O2分子和S2分子的价电子结构相似。但SO是异核双原子分子，因而其价电子组态可表述为： (1σ)2 (2σ)2 (3σ)2 (1π)4 (2π)2 其中，1σ，3σ和1π轨道是成键轨道，2σ和2π是反键轨道。这些价层分子轨道是由O原子的2 s，2 p轨道和S原子的3 s，3 p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： P =（8 - 4）= 2 在简并的2π轨道上各有一个电子，因而SO分子的不成对电子数为2，若忽略轨道运动对磁矩的影响，则SO分子的磁矩为βe = 2βe。 11. [答] 就得电子而言，若得到的电子填充到成键分子轨道上，则AB- 比AB键能大；若得到的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；若从成键分子轨道上失去电子，则AB+ 比AB键能小。根据这些原则和题中各分子的电子组态，就可得出如下结论： 得电子变为AB- 后比原中性分子键能大者有C2和CN。失电子变为AB+ 后比原中性分子键能大者有NO，O2，F2和XeF。N2和CO无论得电子变为负离子（N，CO）还是失电子 变为正离子（N2+，CO+），键能都减小。 12. [答] （a）H原子的1 s轨道和O原子的2 pz轨道满足对称匹配、能级相近（它们的能级都约为-13.6eV）等条件，可叠加形成σ轨道。OH的基态价电子组态为(1σ)2 (2σ)2 (1π) 3。(1σ)2实际上是O原子的(2 s)2，而(1π) 3实际上是O原子的(2 px)2 (2 py)1或(2 px)1 (2 py)2。因此，OH的基态价电子组态亦可写为（σ2s)2 (σ) 2 (π2p)3。σ2s和π2p是非键轨道，OH有两对半非键电子，键级为1。 （b）在1 π轨道上有不成对电子。 （c）1 π轨道基本上定域于O原子。 （d）OH和HF的第一电离能分别是电离它们的1 π电子所需要的最小能量，而1 π轨道是非键轨道，即电离的电子是由O和F提供的非键电子，因此，OH和HF的第一电离能差值与O原子和F原子的第一电离能差值相等。 （e）S = 1 / 2，Λ =1，基态光谱项为：2П。 13. [答] H2 分子体系： 空间波函数s =a(1) b(2) +a(2) b(1) A=a(1) b(2) -a(2) b(1) 自旋波函数 ?1 = ? (1) ? (2), ?2 = ?(1) ?(2) ?3 = ? (1) ?(2), ?4= ?(1) ? (2) ?5 = ?3 + ?4= ? (1) ?(2) + ?(1) ? (2) ?6 = ?3 - ?4= ? (1) ?(2) - ?(1) ? (2) 完全波函数 单重态Ⅰ=s?6 三重态Ⅱ=A?1 Ⅲ =A?2 Ⅳ =s?5 参考资料 [1] 江元生. 结构化学. 北京：高等教育出版社. 1997年。 [2] 徐光宪. 结构化学. 北京：高等教育出版社.1987。 [3] 谢有畅，邵美成. 结构化学. 北京：人民教育出版社.1983年。 [4] 周公度，段连运.结构化学基础. 北京：北京大学出版社.2002 [5] 刘若庄. 量子化学基础. 北京：科学出版社.1983年。 [6] Atkins P W. Physical chemistry. 2nd ed. Oxford:Oxford University Press.1982.