第三章 共价键和双原子分子的结构化学

1. 填空题

(1) 用分子轨道表示方法，N2分子基态时价层的电子组态为：                       ，O2分子基态时的核外电子组态为：                                   。

(2) 在原子轨道线性组合分子轨道(LCAO-MO)理论中，成键轨道、反键轨道和非键轨道能级分别      、      和       原子轨道能级。（等于、高于或低于）

(3) 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。

(4) dxy-dxy轨道沿z轴重叠形成_______键，dxy-dxy轨道沿x轴或y轴重叠形成______键。

(5) 在C、NO、H、He等分子中，存在单电子s键的是_______，存在三电子s键的是_______，存在单电子π键的是_______，存在三电子π键的是__________。

(6) 处理H2+离子的变分法基本原理用公式表示为________________________。

(7) 1个s轨道与3个p轨道可以组成的分子轨道数目为___________________。

(8) 键级比较：CO______N2，键长比较CO______N2；键能比较CO______N2。(填“=”、 “＞”或“＜”)

(9) 分子H2、N2、CH4、NH3中不显示纯转动光谱的有_______________，不显示红外吸收光谱的有_________。（中山大学，2003年）

(10) 由4个原子组成的非线形分子的振动自由度是_________。（北京师范大学，2004年）

(11)在z方向上能与dxy轨道成键的角量子数l=2的原子轨道是___________，分子轨道是______。（中山大学，2005年）

(12) 在 x 方向上能与 dxy 轨道成键的角量子数l≤2 的原子轨道是 _____________ 。

(13) 采用原子单位后，的哈密顿算符=                      。

2. 选择题

(1)下列对分子轨道概念叙述正确的是：··················································· (   )

   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

(2)的哈密顿算符时，已采用的下列处理手段是：·············· (   )

   A、单电子近似    B、原子单位    C、定核近似   D、中心力场近似

(3) 线性变分法处理中得到α，β，Sab积分，对它们的取值，下列论述有错的是：·········· (   )

   A、α约等于EH    B、β只能是负值    C、R值大，β值小    D、R值大，β值大

(4) 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、不小于真实基态能量

C、小于真实基态能量              D、大于真实基态能量

(5) Hab通常被称为：·················································································· (   )

   A、交换积分    B、重叠积分    C、库仑积分    D、S积分

(6). 价键理论与分子轨道理论的区别在于：························································· (   )

A、选用的变分函数不同，结果相同；  B、选用的变分函数不同，结果不同；

C、选用的变分函数相同，结果不同；  D、选用的变分函数相同，结果相同。

(7)下列哪对原子轨道可以形成π键：··································································· (   )

   A、s和s         B、s和p       C、s和d       D、p和d

(8)下列分子可能具有单电子π键的是：·················································· (   )

   A、N2+         B、C2-       C、B2+       D、O2-

(9)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

(10) 当以z轴为键轴时，形成δ键的两个d轨道是： ··············································· (   )

   A.;    B.;   C.;   D.;  E.

(11)下列分子中哪一个顺磁性最大： ································································ (   )

   A、N2+        B、Li2       C、B2        D、C2      E、O2-

(12) 下面四种分子和离子中为顺磁性的是：(中山大学，1998年)································ (   )

   A、N2        B、NO       C、CN-        D、O2-

(13) 下列分子磁矩最大的是：(中山大学，2003年)·············································· (   )

   A、N2        B、C2       C、C2+        D、B2

(14) 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   D、没有磁性

(15) 下面分子和离子中顺磁性大小次序正确的是:················································ (   )

A、OF>OF—> OF+    B、OF+> OF > OF—   C、OF> OF+> OF-   D、OF—> OF > OF+

(16) 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：············································································ (   )

   A、从成键MO上电离出的      B、从反键MO上电离出的

C、从非键MO上电离出的      D、不能断定是从哪个轨道上电离出的

(17) 在LCAO-MO方法中，各原子轨道对分子的贡献可以有哪个决定：······················· (   )

A、组合系数Cij    B、Cij2    C、(Cij )    D、(Cij )-

(18) 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+

(19) H2分子的基态态函数是: ··········································································· (   )

   A、单重态     B、二重态     C、三重态     D、多重态

(20) 能级间隔最小的分子运动是: ····································································· (   )

A、核的平动     B、核的转动       C、核的振动       D、电子运动

(21) 下列各对化合物中，互为等电子体的为：······················································· (   )

A、N2和NO    B、CO和NO+  C、CO和O2    D、O2和O3

(22) 对于双原子分子N2、O2和HF的振动，有红外活性的为：·（北京师范大学，2009年）··· (   )

A、N2的振动    B、O2的振动     C、HF的振动    D、全部三种分子的振动

(23) CH4的简正振动方式和有红外活性的振动方式个数各为多少？··························· (   )

A、10，10    B、10，9     C、9，9    D、9，6

3. 简答题

(1) 写出下列体系的的Schrödinger 方程(使用原子单位)：

①He+离子；②He 原子；③ H2+离于；④ H2分子；⑤ He2+离子。

(2) HF的σ成键分子轨道可表示为：，H原子的1s轨道能为-13.6 eV，F的2p轨道能为-17.4 eV，则c1，c2组合系数哪个大？和分别表示什么？

(3)在NO2+， NO+， NO， NO-系列中，哪个具有最强的键？

(4) 写出OF，OF+，OF–的价层电子排布，指出其键级和磁性，比较键长和键能的大小顺序。

(5) 简述原子轨道有效地形成分子轨道的条件。

(6) 说明氟分子特别活泼的原因。

(7) 用分子轨道理论解释Li2分子能够稳定存在的原因。(复旦大学，2001年)

(8) 以z轴为键轴，按对称性匹配原则，下列各对原子轨道能否组成分子轨道，若能，写出分子轨道的类型：

①s，dz2   ②dxy，dxy    ③dyz，dyz    ④dyz，dxz    ⑤s，dxy

(9) 氮分子的电子组态早期曾写成N2[KK(s2s)2(s2s)2(s2pz)2(π2px)2(π2py)2]，指出此种写法的不正确之处，写出正确组态，说明其正确性。

(10) 用分子轨道理论写出N、O和F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？

(11) 写出O2-和N2-的分子轨道表达式，计算键级并说明是否具有顺磁性。（北京师范大学，2007年）

(12) 写出N22-的分子轨道排布式，计算键级，并说明是否具有顺磁性？（北京师范大学，2008年）

(13) 用MO理论说明H的键长比H2长，而O的键长比O2短的原因。

(14) 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？(为什么CO分子用C端原子配位？)

(15) 有3个振动吸收带，其波数分别为1097cm-1，1580cm-1，和1865cm-1，它们被指源为是由O2、O2+和O2-所产生的，请指出哪个吸收带是属于O2-的。（北京大学，1995年研究生入学试题）

4. 计算题

(1) 已知某分子的远红外光谱线=20.08，39.16，58.25，77.32，96.40cm-1，计算该分子的转动惯量及核间距。（已知该分子的折合质量为1.812×10-24g）

(2) 已知1H127I的核间距为161.3 pm，试计算HI的转动惯量和转动常数。（相对原子质量：H:1.008，I：126.9）

(3)在HI的振动光谱中，观察到2230 cm-1处有一强吸收峰。若将HI的简正振动看做谐振子，则： ①说明此简正振动是否为红外活性；②计算HI的简正振动频率；③计算零点能； ④计算HI简正振动的力常数。（北京大学，1993年研究生入学试题）