结构化学第三章习题及答案

来源：网络收集时间：2026-07-09

导读：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

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

2，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+<O2<O2– <O22 –

磁性顺磁顺磁顺磁抗磁

———————————————————————

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 )(1 )(3 )

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； –

HF = 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 =1（8 – 4）= 2 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2(2 2)βe = 22βe。

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（N2，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 …… 此处隐藏：1925字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……

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