分子轨道理论习题.ppt

第四章、分子轨道理论习题课第四章、分子轨道理论习题课一、氢分子离子的一、氢分子离子的Sch-eq1、H2+的的Sch-eq2、变分原理、变分原理3、S积分的意分的意义4、成键轨道、反键轨道及非键轨道、成键轨道、反键轨道及非键轨道5、共价键的本质、共价键的本质二、分子轨道理论要点二、分子轨道理论要点1、单电子态函数、单电子态函数称称为为分子分子轨轨道道2、分子中电子的排布规律、分子中电子的排布规律3、原子轨道线性组合成分子轨道、原子轨道线性组合成分子轨道LCAO4、原子轨道组合成分子轨道三条件、原子轨道组合成分子轨道三条件三、分子轨道类型符号能级顺序三、分子轨道类型符号能级顺序1、分子分子轨轨道道2、能级顺序及键级、能级顺序及键级3、同核、异核双原子分子的电子组态；键能键长磁性判断、同核、异核双原子分子的电子组态；键能键长磁性判断四、四、HMO法法1、HMO近似近似2、久期行列式、能级计算、图形理论、久期行列式、能级计算、图形理论3、电子排布、电子排布、E、ED计计算算4、离域大、离域大键键的存在条件、的存在条件、类类型及型及应应用用（-分离近似、分离近似、LCAO-MO近似、近似、S积分近似）积分近似）一、判断题一、判断题1、通过变分法计算得到的微观体系的能量总是大于真实基态能量。、通过变分法计算得到的微观体系的能量总是大于真实基态能量。2、对于对于“分子轨道分子轨道”的定义，正确的叙述是分子中单电子完全波函的定义，正确的叙述是分子中单电子完全波函数数(包括空间运动和自旋运动包括空间运动和自旋运动)。3、在在 LCAO-MO 中，所谓对称性匹配就是指两个原子轨道同号重叠。中，所谓对称性匹配就是指两个原子轨道同号重叠。4、两个能量不同的原子轨道线性组合成两个分子轨道。在能量较低两个能量不同的原子轨道线性组合成两个分子轨道。在能量较低的分子轨道中，能量较低的原子轨道贡献较大；在能量较高的分子轨的分子轨道中，能量较低的原子轨道贡献较大；在能量较高的分子轨道中，能量较高的原子轨道贡献较大。道中，能量较高的原子轨道贡献较大。5、凡是成键轨道都具有中心对称性。、凡是成键轨道都具有中心对称性。6、用紫外光照射某双原子分子，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，电子电离后该分子的核间距变短了，则表明该电子是从成键则表明该电子是从成键 MO MO 上上电离出的。电离出的。二、填空题二、填空题1 1、HMOHMO法的核心是法的核心是_。2、HMOHMO法是在法是在_理论理论基础上进一步简化提出的。基础上进一步简化提出的。3、以、以X X轴为键轴，轴为键轴，A原子的原子的Py与与B原子的原子的_ AO可形成可形成MO。4、N2与与CO分子轨道能级次序和电子排布类似是因为分子轨道能级次序和电子排布类似是因为_效应。效应。5、某分子的电子组态为、某分子的电子组态为 ，该组态最可能是，该组态最可能是_的基态。的基态。6、变分法处理分子的、变分法处理分子的 ，关于试探函数，关于试探函数的能量的能量 体系能量体系能量E0间间的关系的关系为为_。7、有四个、有四个AO进行线性组合形成的进行线性组合形成的MO数目为数目为_。8、F2的电子组态为的电子组态为_，其键级为，其键级为_。9、CN-的电子组态为的电子组态为_。10、S、p、d等原子轨道中只能形成等原子轨道中只能形成形分子形分子轨轨道的是道的是_。只能形成只能形成形分子轨形分子轨道的是道的是_。11、SO2分子中离域分子中离域键为键为_，它属于，它属于_电子离域电子离域键键。12、光气的离域、光气的离域键为键为_。13、的的 ，此种形式采取了，此种形式采取了_近似。近似。1414、原子轨道有效地形成分子轨道的条件、原子轨道有效地形成分子轨道的条件_；_；_。1515、在、在x x方向上能与方向上能与d dxyxy轨道成键的角量子数轨道成键的角量子数l l2 2 的原子轨道是的原子轨道是 _和和_ _。16、C2+的分子轨道为的分子轨道为_，键级，键级_；17、AB 为双原子分子，若为双原子分子，若 A与与 B形成形成 型分子轨道，那么分子的键轴为型分子轨道，那么分子的键轴为_轴。轴。18、离域、离域 键可分为正常离域键可分为正常离域 键，如键，如_分子中存在分子中存在_；多电子离域；多电子离域 键，如键，如_分子中存在分子中存在_；缺电子离域；缺电子离域 键，如键，如_分子中存在分子中存在_。三、综合题三、综合题1、某富烯的久期行列式为。、某富烯的久期行列式为。试画出其分子骨架并给碳原子编号。试画出其分子骨架并给碳原子编号。2、写出、写出O22+、O2+、O2、O2-和和O22-的键级、磁性及键长次序。的键级、磁性及键长次序。3、基态、基态C2为反磁性分子。试写出其电子组态并说明原因。为反磁性分子。试写出其电子组态并说明原因。4、CF和和CF+的键能分别为的键能分别为548kJ/mol和和753kJ/mol。试用。试用MOT解释。解释。5、构成大、构成大键的条件是什么？下列分子生成什么大键的条件是什么？下列分子生成什么大键？键？醌、苯胺、尿素、丁二烯、苯乙烯、臭氧、三氟化硼、二氧化氮。醌、苯胺、尿素、丁二烯、苯乙烯、臭氧、三氟化硼、二氧化氮。6、说明、说明N3-的几何构型及成键情况；用的几何构型及成键情况；用HMO法求离域法求离域键键的离域能，的离域能，并画出并画出电电子的能子的能级级分布分布图图。7、分析、分析H3C-CH2-Cl、CH2=CH-Cl、CHC-Cl分子中分子中C-Cl键键的的键长键长次序，并次序，并说说明原因。明原因。8、用分子轨道理论写出、用分子轨道理论写出、的电子组态、键级，并预的电子组态、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？测能否稳定存在；它们的键长与其中性分子相对大小如何？9、用、用HMO法处理环戊二烯负离子，写出其久期行列式和形法处理环戊二烯负离子，写出其久期行列式和形成的离域大成的离域大键的符号，并计算键能键的符号，并计算键能E E和离域能和离域能ED。一、判断题一、判断题1 1、通过变分法计算得到的微观体系的能量总是大于真实基态能量。通过变分法计算得到的微观体系的能量总是大于真实基态能量。2 2、对于、对于“分子轨道分子轨道”的定义，正确的叙述是分子中单电子完全的定义，正确的叙述是分子中单电子完全态函数态函数(包括空间运动和自旋运动包括空间运动和自旋运动)。3 3、在在 LCAO-MO 中，所谓对称性匹配就是指两个原子轨道同中，所谓对称性匹配就是指两个原子轨道同号重叠。号重叠。4 4、两个能量不同的原子轨道线性组合成两个分子轨道。在能量两个能量不同的原子轨道线性组合成两个分子轨道。在能量较低的分子轨道中，能量较低的原子轨道贡献较大；在能量较较低的分子轨道中，能量较低的原子轨道贡献较大；在能量较高的分子轨道中，能量较高的原子轨道贡献较大。高的分子轨道中，能量较高的原子轨道贡献较大。5 5、凡是成键轨道都具有中心对称性。凡是成键轨道都具有中心对称性。6 6、用紫外光照射某双原子分子，、用紫外光照射某双原子分子，使该分子电离出一个电子。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，如果电子电离后该分子的核间距变短了，则表明该电子是从则表明该电子是从成键成键 MO MO 上电离出的。上电离出的。二、填空题二、填空题1 1、HMOHMO法的核心是法的核心是_。2、HMOHMO法是在法是在_理论理论基础上进一步简化提出的。基础上进一步简化提出的。3、以、以X X 轴为键轴，轴为键轴，A原子的原子的Py与与B原子的原子的_ AO可形成可形成MO。4、N2与与CO分子轨道能级次序和电子排布类似是因为分子轨道能级次序和电子排布类似是因为_效应。效应。5、某分子的电子组态为、某分子的电子组态为 ，该组态最可能是，该组态最可能是_的基态。的基态。6、变分法处理分子的、变分法处理分子的 ，关于试探函数，关于试探函数的能量的能量 体系能量体系能量E0间间的关系的关系为为_。7、有四个、有四个AO进行线性组合形成的进行线性组合形成的MO数目为数目为_。8、F2的电子组态为的电子组态为_，其键级为，其键级为_。9、CN-的电子组态为的电子组态为_。10、S、p、d等原子轨道中只能形成等原子轨道中只能形成形分子形分子轨轨道的是道的是_。只能形成只能形成形分子轨形分子轨道的是道的是_。11、SO2分子中离域分子中离域键为键为_，它属于，它属于_电子离域电子离域键键。12、光气的离域、光气的离域键为键为_。13、的的 ，此种形式采取了，此种形式采取了_近似。近似。1414、原子轨道有效地形成分子轨道的条件、原子轨道有效地形成分子轨道的条件_；_；_。1515、在、在z z方向上能与方向上能与d dyzyz轨道成键的角量子数轨道成键的角量子数l l2 2 的原子轨道是的原子轨道是 _和和_ _。16、C2+的分子轨道为的分子轨道为_，键级，键级_；17、AB 为双原子分子，若为双原子分子，若 A与与 B形成形成 型分子轨道，那么分子的键轴为型分子轨道，那么分子的键轴为_轴。轴。18、离域、离域 键可分为正常离域键可分为正常离域 键，如键，如_分子中存在分子中存在_；多电子离域；多电子离域 键，如键，如_分子中存在分子中存在_；缺电子离域；缺电子离域 键，如键，如_分子中存在分子中存在_。-分离分离MOpy、dxy等电子等电子B241S轨道轨道d轨道轨道多多B-O对称性匹配对称性匹配能量相近能量相近最大重叠最大重叠pydyz1.5Z苯苯氯乙烯氯乙烯烯丙基正离子烯丙基正离子三、综合题三、综合题1、某富烯的久期行列式为。、某富烯的久期行列式为。试画出其分子骨架并给碳原子编号。试画出其分子骨架并给碳原子编号。1234562、写出、写出O22+、O2+、O2、O2-和和O22-的键级、磁性及键长次序。的键级、磁性及键长次序。O22+O2+O2 O2-O22-键级键级磁性磁性键长键长2.521.51顺磁顺磁顺磁顺磁顺磁顺磁反磁反磁O22+O2+O2 O2-E1u4、CF和和CF+的键能分别为的键能分别为548kJ/mol和和753kJ/mol。试用。试用MOT解释。解释。CF的键级为的键级为2.5、CF+的键级为的键级为3键级越大，键能越大。键级越大，键能越大。5、构成大、构成大键的条件是什么？下列分子生成什么大键的条件是什么？下列分子生成什么大键？键？醌、苯胺、尿素、丁二烯、苯乙烯、臭氧、三氟化硼、二氧化氮。醌、苯胺、尿素、丁二烯、苯乙烯、臭氧、三氟化硼、二氧化氮。醌醌 苯胺苯胺尿素尿素 丁二烯丁二烯 苯乙烯苯乙烯 臭氧臭氧 三氟化硼三氟化硼 二氧化氮二氧化氮 6、说明、说明N3-的几何构型及成键情况；用的几何构型及成键情况；用HMO法求离域法求离域键的离键的离域能，并画出电子的能级分布图。域能，并画出电子的能级分布图。直线，直线，N原子以原子以sp杂化，形成杂化，形成2个个键键，三个，三个N原子的垂直分子原子的垂直分子骨架的骨架的p轨轨道形成两个相互垂直的道形成两个相互垂直的2个个键总键总ED2 ED=1.6567、分析、分析H3C-CH2-Cl、CH2=CH-Cl、CHC-Cl分子中分子中C-Cl键键的键长次序，并说明原因。的键长次序，并说明原因。a为为H3C-CH2-Cl；b为为CH2=CH-Cl；c为为CHC-Cla分子中没有大分子中没有大键键b和和c分子中都有大分子中都有大键键，其中其中c可形成两个互相垂直的大可形成两个互相垂直的大键键，最不易离去。，最不易离去。b和和c分子中的氯都参与大分子中的氯都参与大键键的形成，故都不易离去的形成，故都不易离去键长次序：键长次序：H3C-CH2-Cl CH2=CH-ClCHC-Cl，or：abc8、用分子轨道理论写出、用分子轨道理论写出、的电子组态、键级，并预的电子组态、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？测能否稳定存在；它们的键长与其中性分子相对大小如何？解：解：键级键级=2.5，能稳定存在。，能稳定存在。键级键级=2.5，能稳定存在。，能稳定存在。键级键级=1.5，能稳定存在。，能稳定存在。9、用、用HMO法处理环戊二烯负离子，写出其久期行列式和形成法处理环戊二烯负离子，写出其久期行列式和形成的离域大的离域大键的符号，并计算键能键的符号，并计算键能E和离域能和离域能ED。解：解：符号符号10、若在下一离子中运动的、若在下一离子中运动的电子可用一维势阱近似描述其运动特电子可用一维势阱近似描述其运动特征，若该势阱长度为征，若该势阱长度为1.3nm，根据能级公式，估算，根据能级公式，估算电子跃迁时所电子跃迁时所吸收的光的波长。吸收的光的波长。解：解：.