第三章雙原子分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)習(xí)題

第三章雙原子分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)習(xí)題第三章共價(jià)鍵和雙原子分子的結(jié)構(gòu)習(xí)題一、是非題1．在LCAO-MO中，所謂對(duì)稱性匹配就是指兩個(gè)原子軌道的位相相同。2．兩個(gè)能量不同的原子軌道線性組合成兩個(gè)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(xiàn)較大；在能量較高的分子軌道中，能量較高的原子軌道貢獻(xiàn)較大。3．凡是成鍵軌道都具有中心對(duì)稱性。二、填空題1．描述分子中_______________空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的波函數(shù)稱為分子軌道。2．由原子軌道有效地形成分子軌道的條件為。3．設(shè)φA和φB分別是兩個(gè)不同原子A和B的原子軌道，其對(duì)應(yīng)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=cAφA+cBφB。對(duì)于成鍵軌道，如果EA______EB，則cA______cB。(注：后二個(gè)空只需填"="，">"或"等比較符號(hào))4．C2+的分子軌道為_________________，鍵級(jí)___________________；5．按照簡(jiǎn)單分子軌道理論：(1)HF分子基組態(tài)電子排布為___________________________，鍵級(jí)_______________，磁性________________。(2)O2-離子基組態(tài)電子排布為_____________________________，鍵級(jí)_______________，磁性________________。6．寫出CN-的價(jià)電子組態(tài)及鍵級(jí)。7．下列分子中，鍵能比其正離子的鍵能小的是____________________。鍵能比其負(fù)離子的鍵能小的是________________________。O2，NO，CN，C2，F(xiàn)28．O2的鍵能比O2+的鍵能_____________。9．分子光譜是由分子的______________能級(jí)躍遷產(chǎn)生的。其中，遠(yuǎn)紅外或微波譜是由_______________能級(jí)躍遷產(chǎn)生的；近紅外和中紅外光譜帶是由_______________能級(jí)躍遷產(chǎn)生的；紫外可見光譜帶是由_____________能級(jí)躍遷產(chǎn)生的。10．σ軌道是指具有____________特點(diǎn)的軌道。11．π軌道是指具有____________特點(diǎn)的軌道。12．成鍵軌道的定義是___________________。13．反鍵軌道的定義是___________________。14．非鍵軌道的定義是___________________。15．s-s軌道重疊形成____________________鍵。16．px-px軌道迎頭重疊形成____________________鍵。17．px-px軌道并肩重疊形成____________________鍵。18．OH的電子組態(tài)及基譜項(xiàng)。19．H2的電子組態(tài)及相應(yīng)的基譜項(xiàng)。20．在NO2+，NO+，NO，NO-系列中，具有最強(qiáng)的鍵是。三、選擇題1．3001H2+的=?2－－+，此種形式已采用的近似方法：()H?21ar1br1R1(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(chǎng)近似2．通過變分法計(jì)算得到的微觀體系的能量總是：()(A)等于真實(shí)基態(tài)能量(B)大于真實(shí)基態(tài)能量(C)不小于真實(shí)基態(tài)能量(D)小于真實(shí)基態(tài)能量3．對(duì)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(yùn)動(dòng)的波函數(shù)(B)分子中單個(gè)電子空間運(yùn)動(dòng)的波函數(shù)(C)分子中單電子完全波函數(shù)(包括空間運(yùn)動(dòng)和自旋運(yùn)動(dòng))(D)原子軌道線性組合成的新軌道4．兩個(gè)原子的dyz軌道以x軸為鍵軸時(shí)，形成的分子軌道為：()(A)σ軌道(B)π軌道(C)δ軌道(D)σ-π軌道5．若以x軸為鍵軸，下列能與py軌道最大重疊的軌道是：()(A)s(B)dxy(C)pz(D)dxz6．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+2N7．下列分子中哪一個(gè)順磁性最大：()(A)N2+(B)Li2(C)B2(D)C2(E)O2-8．下列分子的鍵長(zhǎng)次序正確的是：()(A)OF->OF>OF+(B)OF>OF->OF+(C)OF+>OF>OF-(D)OF->OF+>OF9．用紫外光照射某雙原子分子，使該分子電離出一個(gè)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(gè)軌道上電離出的10．一個(gè)分子的能級(jí)決定于分子中電子的運(yùn)動(dòng)、原子骨架的平動(dòng)、振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，將四部分運(yùn)動(dòng)的能級(jí)間隔分別記為?Ee，?Et，?Ev和?Er。一般而言，它們的相對(duì)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．諧振子的零點(diǎn)振動(dòng)能是：()(A)0(B)h(C)h(D)h21νν23ν12．用剛性模型處理雙原子分子轉(zhuǎn)動(dòng)光譜，下列結(jié)論不正確的是：()(A)相鄰轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)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?J=±113．下列分子中有純轉(zhuǎn)動(dòng)光譜的是：()(A)O2(B)(C)H2(D)HCl14．雙原子分子的振─轉(zhuǎn)光譜，P支的選律是：()(A)?J=+1(B)?J=-1(C)?J=±1(D)都不對(duì)15．對(duì)溴化氫分子在遠(yuǎn)紅外區(qū)測(cè)定吸收光譜，得到一系列間距為16.94cm-1的譜線。這種吸收光譜產(chǎn)生于：()(A)HBr的轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷(B)HBr的振動(dòng)能級(jí)躍遷(C)HBr的平動(dòng)能級(jí)躍遷(D)以上三者都不是16．由HF的純轉(zhuǎn)動(dòng)光譜，可以取得的數(shù)據(jù)是：()(A)力常數(shù)(B)化合價(jià)(C)氫鍵(D)核間距17．在1H37Cl氣體紅外光譜最強(qiáng)譜帶的中心處，有一些波數(shù)為：2923.74cm-1，2904.07cm-1，2863.06cm-1，2841.56cm-1的譜線，其中，2923.74cm-1對(duì)應(yīng)的躍遷為：()(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．物質(zhì)顏色的產(chǎn)生是由于吸收了：()(A)紅外光(B)微波(C)紫外光(D)可見光19．用紅外光譜鑒定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)是基于分子的：()(A)形狀不同(B)相對(duì)分子質(zhì)量不同(C)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不同(D)基團(tuán)特征振動(dòng)頻率不同20．有一混合氣體含N2，HCl，CO，O2，可觀察到轉(zhuǎn)動(dòng)光譜的是：()(A)N2(B)O2(C)N2和O2(D)HCl和CO21．下列分子轉(zhuǎn)動(dòng)光譜中出現(xiàn)譜線波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是：()(A)HF(B)HCl(C)HBr(D)HI22．下列兩個(gè)分子都是順磁性是：()(A)O2，B2(B)C2，O2(C)Be2，F(xiàn)2(D)H2，He2+23．運(yùn)用剛性轉(zhuǎn)子模型處理異核雙原子分子純轉(zhuǎn)動(dòng)光譜，計(jì)算其核間距一般需知幾條譜線的ν~(J)：()(A)1(B)2(C)3(D)4四、計(jì)算題1．HBr的遠(yuǎn)紅外光譜中相鄰兩譜線間距為16.94cm-1，求HBr的鍵長(zhǎng)。(H的相對(duì)分子質(zhì)量為1.008，Br的相對(duì)分子質(zhì)量為79.904)2．根據(jù)諧振子模型，計(jì)算H35Cl和D35Cl的：(1)振動(dòng)頻率之比(2)零點(diǎn)能之比3．一氧化碳(12C16O)的近紅外光譜在2168cm-1處有一強(qiáng)帶，試計(jì)算：(1)CO的力常數(shù)；(2)CO的摩爾零點(diǎn)能。4．在1H80Br分子遠(yuǎn)紅外光譜中觀察到下列譜線：118cm-1，135cm-1，152cm-1，169cm-1，186cm-1，和203cm-1。試求：(1)1H80Br分子的轉(zhuǎn)動(dòng)常數(shù)B；(2)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I和核間距re；(3)J=8時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的能量。5．已知1H127I振轉(zhuǎn)光譜的特征頻率為2309.5cm-1，轉(zhuǎn)動(dòng)常數(shù)為6.55cm-1，請(qǐng)求算力常數(shù)、零點(diǎn)能、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和平衡核間距。6．2D35Cl的振動(dòng)基頻為2144cm-1，試計(jì)算其零點(diǎn)能和力常數(shù)。7．已知HCl氣體的轉(zhuǎn)動(dòng)吸收光譜線如下：83.32cm-1，104.13cm-1，124.74cm-1，145.37cm-1，165.89cm-1，186.23cm-1，206.6cm-1，226.86cm-1。求其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和鍵長(zhǎng)。(H的相對(duì)原子質(zhì)量為1.008，Cl的相對(duì)原子質(zhì)量為35.5)8．CH3OH中O—H的伸縮振動(dòng)頻率為3300cm-1，試推算該鍵的力常數(shù)k和CH3OD中O—D的伸縮振動(dòng)頻率。9．N2，HCl，HBr混合氣體的紅外光譜中，頭幾條譜線的波數(shù)為16.70cm-1，20.70cm-1，33.40cm-1，41.58cm-1，50.10cm-1，62.37cm-1，這些譜線是由哪幾種分子產(chǎn)生的？計(jì)算產(chǎn)生這些譜線的分子的核間距。（相對(duì)分子質(zhì)量為Cl：35.457；Br：79.916；N：14.007）10．NO分子鍵長(zhǎng)為115pm，求出它的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。11．CN的轉(zhuǎn)動(dòng)光譜相鄰兩譜線間的距離為3.7878cm-1，求CN分子的鍵長(zhǎng)。12．已知19F35Cl分子振動(dòng)光譜基本譜帶帶心的波數(shù)是313.5cm-1。求：(1)力常數(shù)k；(2)19F37Cl的振動(dòng)頻率(波數(shù))。13．已知H2的振動(dòng)頻率為4160cm-1，試估計(jì)HD和D2的振動(dòng)頻率。(H的相對(duì)原子質(zhì)量為1，D的相對(duì)原子質(zhì)量為2)14．某雙原子分子在微波區(qū)測(cè)得下列譜線：118cm-1，135cm-1，152cm-1，169cm-1。求：(1)轉(zhuǎn)動(dòng)常數(shù)B；(2)J=10的能級(jí)的能量是多少J？(3)譜線169cm-1是哪兩個(gè)能級(jí)間躍遷產(chǎn)生的？15．已知H2的轉(zhuǎn)動(dòng)常數(shù)BH2=59.31cm-1，計(jì)算HD和D2的轉(zhuǎn)動(dòng)常數(shù)。16．實(shí)驗(yàn)測(cè)得1H35Cl基本光帶R支二條波數(shù)最小的譜線的波數(shù)為2906.2cm-1，2925.9cm-1，求基本振動(dòng)波數(shù)、力常數(shù)和鍵長(zhǎng)。17．實(shí)驗(yàn)測(cè)得1H35Cl基本光帶P支二條波數(shù)最大的兩條譜線的波數(shù)為2865.1cm-1，2843.6cm-1，求基本振動(dòng)波數(shù)、力常數(shù)和鍵長(zhǎng)。18．HCl分子的勢(shì)能曲線可以很好的用摩斯曲線來描述，De=5.33eV，e(HCl)=5205cm-1，ν~e(DCl)=2689.7cm-1，假設(shè)勢(shì)能對(duì)于氘化合物不變，計(jì)算ν~(1)HCl，(2)DCl的光譜解離能D0(相對(duì)原子質(zhì)量：H：1，D：2，Cl：35.5)19．一些氫鹵化物的基本振動(dòng)頻率如下：HF(4141.3cm-1)H35Cl(2988.9cm-1)H81Br(2649.7cm-1)H127I(2309.5cm-1)利用這些數(shù)據(jù)，估計(jì)相應(yīng)的氘鹵化物的基本振動(dòng)頻率和力常數(shù)。20．如同雙原子分子的轉(zhuǎn)動(dòng)可視為剛性轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，線性多原子分子的轉(zhuǎn)動(dòng)亦可視為剛性轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，16O12C32S的微波譜在24.32592GHz，36.48882GHz，48.65164GHz，60.81408GHz，求該分子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。能由此光譜求鍵長(zhǎng)嗎？21．HI的純轉(zhuǎn)動(dòng)光譜是由一系列間距為13.10cm-1的譜線組成的，求該分子的鍵長(zhǎng)，H的相對(duì)原子質(zhì)量為1，I的相對(duì)原子質(zhì)量為126.9。22．為了區(qū)分12C16O和13C16O的轉(zhuǎn)動(dòng)光譜的1-0譜線(即J=1到J=0間躍遷的譜線)，從而確定這兩種碳的同位素的相對(duì)豐度，需要測(cè)量?jī)x的分辯率是多大？23．已知H35Cl的轉(zhuǎn)動(dòng)光譜是83.32cm-1，104.13cm-1，124.74cm-1，145.37cm-1，165.89cm-1，186.23cm-1求DCl的轉(zhuǎn)動(dòng)光譜前四條譜線的波數(shù)。24．自由基35Cl16O的光譜解離能是1.9eV，基本振動(dòng)頻率是780cm-1，計(jì)算其平衡解離能。25．已知H35Cl的基本振動(dòng)波數(shù)是2990.0cm-1，估算D35Cl的基本振動(dòng)波數(shù)。26．79Br2的力常數(shù)是240N·m-1，計(jì)算79Br2的基本振動(dòng)頻率和零點(diǎn)能。27．39K35Cl的遠(yuǎn)紅外光譜在378.0cm-1有一條很強(qiáng)的譜線，計(jì)算39K35Cl的力常數(shù)。28．H35Cl的轉(zhuǎn)動(dòng)光譜中譜線間的間隔是6.350×1011Hz，計(jì)算H35Cl的鍵長(zhǎng)。29．H127I的平衡核間距是160.4pm，計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)常數(shù)。30．已知6Li19`F分子的re=156pm，力常數(shù)k=250N·m-1，求6Li19F分子的基本光帶P支和R支前三條譜線的波數(shù)。五、討論或證明題1．證明波函數(shù)()()()()babaψψψψψψSSs1s12