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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)正四面体; (3)三角锥; (4)T形; (5)四方锥

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:

(参考答案)

解:C2的HOMO(1 )与H2的LUMO( )对称性不匹配。此反应不能进行。

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?

(参考答案)

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 ,所以其中 C-Cl键键长较 H3CCl中 C-Cl键键长短。 CH≡CCl中 C-Cl间除 σ外,还有两个大 π键 ,所以其 C-Cl键最短。

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。(参考答案)

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 (参考答案)

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。

13.(1)写出CO的分子轨道表示,计算其键级,指出分子所属点群

 (2)比较CO2,CO和丙酮中C-O键键长顺序,并说明理由

 (3)根据18电子规则,写出下列羰基络合物分子中n的数目,并画出其络合物的立体构型: Cr(CO)n, Fe(CO)n, Ni(CO)n (参考答案)

解: (1)kk1σ22σ21π43σ2 V

 (2)丙酮中最长, CO其次, CO2中的 C-O键长最短。因 CO2中有 2个 , CO中有 -σ, -π, -π配键,而丙酮中只 -σ, -π键。

(3) Cr(CO)6  正八面体

    Fe(CO)6  三角双锥

    Ni(CO)6  正四面体
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