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例题与习题 二、练习题(2/2)(四).问答题: 1.讨论下列分子的构型: (1)XeF4 (2)XeO4 (3)XeO3 (4)XeOF2 (5)XeOF4。(参考答案) 解:(1)平面正方形; 2.试比较下列分子中C-O键键长,并说明理由: (a)CO2 (b)CO (c)CH3COCH3。(参考答案) 解:C-O键长次序:CH3COCH3>CO2>CO 3.试用前线轨道理论讨论下面的反应是否可以进行: 解:C2的HOMO(1
4.试用前线轨道理论解释:为什么乙烯加氢的反应必须在催化剂存在下才能进行? 解:因无催化剂时对称不匹配;用 Ni作催化剂将吸附 H2变成 H原子占有电子的轨道,和乙烯的 LUMO对称匹配。 5.试分析下列分子中的成键情况,指出C-Cl键键长大小次序并说明理由。 (a)CH3Cl (b)H2C=CHCl (c)CH≡CCl。(参考答案) 解: H3CCl中 C为 sp3杂化, C-Cl为 σ单键。 H2C=CHCl中 C为 sp2杂化, C-Cl间除单键外还有大 π键
6.分析H2+的交换积分(β积分)Hab为负值的根据。(参考答案) 解:
因 EH=-13.6eV, Sab为正值,故第一项为负值;在分子的核间距条件下, K为负值。所以 Hab为负值 7.说明H2+的键长比H2长,而O2+的键长比O2短的原因。(参考答案) 解: H2+比 H2在成键轨道 (σ1s)上少一个电子, H2+的键级为 0.5, H2的键级为 1。 O2+比O2在反键轨道(π2p*)上少一个电子,O2+的键级为2.5;O2的键级为2.0 8.现有4s,4px,4py,4pz,3dz2, 3dx2-y2, 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)可能组成哪些分子轨道?各是何种分子轨道?(参考答案) 解: ��轨道 :
s-s, s-pz, s-dz2,
pz-pz,
pz-dz2, dz2- dz2, π轨道: px-px, px-dxy, py-py, py-dxz, dyz-dyz, dxz-dxz δ轨道: dxy-dxy, dx2-y2-dx2-y2 9.写出分子O2, C2的分子轨道的电子组态(基态),并指出它们的磁性。(参考答案) 解: O2
: [KK(σ2s)2(σ*2s)2(σ2px)2(π2px)2(π2py)2(π*2px)1(π*2py)1] 10.举例说明什么是σ轨道、π轨道和δ轨道。(参考答案) 解: 设键轴方向为 z轴,原子轨道 s与 s, s与 pz, pz与 pz组合 (头对头 ),得到的分子轨道是圆柱对称的,称为 σ轨道;原子轨道 px与 px, py与 py组合(肩并肩),得到的分子轨道通过键轴有一个节面,称为 π轨道;原子轨道 dx2-y2与 dx2-y2, dxy与 dxy组合,得到的分子轨道通过键轴有两个节面,称为 δ轨道; 11.写出CO的电子组态及基态谱项。 解: 1σ22σ23σ21π45σ2
, 1Σ 12.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-基的最低电子跃迁的能量大小 解: (1)OH基的电子结构为:
(1σ)2(2σ)2(3σ)2(1π2px)2(1π2py)1
(2)未成对电子占据 π轨道 (3)1π轨道是非键轨道,仍保持 O原子的 2p轨道的特性 (4)OH-的最低的电子跃迁的能量比 OH基的要高。
(2)比较CO2,CO和丙酮中C-O键键长顺序,并说明理由 解: (1)kk1σ22σ21π43σ2
(2)丙酮中最长, CO其次, CO2中的 C-O键长最短。因 CO2中有 2个
(3)
Cr(CO)6 正八面体 Fe(CO)6
三角双锥 |