结构化学习题

4.10 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,若能形成写出分子轨道的类型。 ① dz2 ②

4.11 下列分子可能具有单电子π键的是

① N2+ ② C2- ③ B2+ ④ O2- 4.12 下列分子中,磁矩最大的是

① Li2 ② C2 ③ C2+ ④ B2 4.13 Br2分子的最低空轨道(LUMO)是

① ② ③ ④

4.14 CO的键长为112.9pm,CO+的键长为111.5pm,试解释其原因。 4.15 试从双原子分子轨道的能级解释: ⑴N2的键能比N2+大,而O2的小。

⑵NO的键能比NO+的小及它们磁性的差别。

4.16 试从MO理论写出双原子分子OF、OF-、OF+的电子构型,求出它们的键级,并解释它们的键长、键能和磁性的变化规律。

4.17 若AB型分子的原子A和B的库仑积分分别为HAA和HBB,且HAA>HBB,并设SAB~0(即忽略去SAB)试证明成键的MO的能级和反键的MO的能级分别为:

4.18 现有4S,4Px,4Py, , , , , 等9个原子轨道,若规定Z轴为键轴方向,则它们之间(包括自身间)可能组成哪些分子轨道?各是何种分子轨道。

4.19 请写出Cl2、O2+和CN-基态时价层的分子轨道表达式,并说明是顺磁性还是反磁性。 4.20 HF分子以何种键结合?写出这种键的完全波函数。 4.21 CF和CF+哪一个的键长短些?

4.22 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,并区分单态和三重态。 习题5

5.1 试写出SP3杂化轨道的表达形式。

5.2 从原子轨道

的正交性,证明两个sp杂化轨道相互正交。

5.3 写出下列分子或离子中,中心原子所采用的杂化轨道: CS2,NO2+,NO3-,CO32-,BF3,CBr4,PF4+,IF6+ 5.4 试求等性d2sp3杂化轨道的波函数形式。

5.5 使用VSEPR模型,对下面给出某些N和P的氢化物和氟化物的键角做出解释

NH3 PH3 107° 94° NF3 PF3 102° 104° 5.6 依VSEPR理论预测SCl3+和ICl4-的几何构型,给出每种情况下中心原子的氧化态和杂

化方式。

5.7 对下列分子和离子CO2,NO2+,NO2,NO2-,SO2,ClO2,O3等判断它们的形状,指出中性分子的极性,指出每个分子和离子的不成对电子数。

5.8 利用价电子对互斥理论说明AsH3, ClF3, SO3, SO32-,CH3+,CH3-,ICl3等分子和离子的几何形状,说明那些分子有偶极矩。

5.9 对于极性分子AB,如果分子轨道中的一个电子有90%的时间在A的原子轨道 10%的时间在B的原子轨道 的重叠)

5.10 用杂化轨道理论讨论下列分子的几何构型: C2H2,BF3,NF3,C6H6,SO3

5.11 讨论下列分子和离子中的化学键及几何构型: CO2,H2S,PCl3,CO32-,NO3-,SO42-

5.12 根据H?ckel 近似,写出下列分子π 电子分子轨道久期行列式:

上,

上,试描述该分子轨道波函数的形式(此处不考虑原子轨道

j k l m

5.13 写出下列各分子的休克尔行列式: ⑴ CH2=CH2 ⑵

⑶ C6H6

5.14 用HMO或先定系数法求出戊二烯基阴离子π电子分子轨道的表达形式及其对应的能

量。

5.15 用HMO或先定系数法求出C6H6π电子分子轨道的表达形式及其对应的能量。 5.16 比较ROH,C6H5OH,RCOOH的酸性,并说明其理由。 5.17 试比较CO,R-COH,CO2碳氧间键长的大小。

5.18 环己烷——1,4二酮有五种可能构象:椅式,两种船式,两种扭转式(对称性一高一低)。请画出这五种构象,并确定它们所属的点群。

5.19 XeOnFm化合物是稳定的(n,m=1,2,3?),请用VSEPR模型,推导所有具有这一通式的化合物结构。

5.20 大部分五配位化合物采用三角双锥或四方锥结构,请解释:

a) 当中心原子为主族元素时,在三角双锥结构中轴向键比水平键长,而在四方锥中则相反。

b) 当中心原子为过渡金属时,如四方锥[Ni(CN)5]3-中,轴向Ni—C键217pm,水平187pm;而在三角双锥 [CuCl5]3-中,轴向键Cu—Cl 230pm,水平键239pm。 5.21 二硫二氮(S2N2)是聚合金属的先驱,低温X射线分析指出S2N2是平面正方形结构(D2h)假设该结构由S、N作sp2杂化形成σ键,N的2p轨道与S的一个3p、一个3d轨道形成π键。

(1)试描述S4N2可能的成键情况(S4N2为平面结构) (2)比较S4N2中2个不同S—N键与S2N2中SN键长度。

5.22 试用前线轨道理论说明乙烯在光照的条件下,发生环合反应生成环丁烷的机理。 5.23 试用前线轨道理论说明反应:

不可能是基元反应。

5.24 试用轨道对称守恒原理讨论己三烯环合反应对热与光的选择性. 习题6

6.1 写出B2H6和B3H9的styx数, 画出相应的结构图,并指出s, t, y, x字母的含义. 6.2 导出B4H10可能的styx数, 并写出对应的结构图. 6.3 根据式(6-11)求出B5H11, B6H10 可能的异构体数目.

6.4 金属团簇M5(M=Li, Na, K)有21种异构体, 试画出它们的拓扑结构. 6.5 计算下列各团簇的价电子数, 并预测它们的几何构型:

Sn44-, Sn3Bi2, Sn3Bi3+, Sn5Bi4 6.6 试用12个五边形和8个六边形构成C36笼的结构.

6.7 [CO(NH3)6]2+是高自旋络合物,但在空气中易氧化成三价钴络合物[CO(NH3)6]3+,变成低自旋络合物,试用价键理论或晶体场理论来解释,看哪种比较合理。

6.8 Ni2+的低自旋络合物常常是平面正方形四配位的结构,高自旋络合物则都是四面体场结构,试由价键理论或晶体场理论来解释。

6.9 对于电子组态位d4的八面体过渡金属离子配合物,试计算: ⑴分别处在高、低自旋基态时的能量;

⑵当高、低自旋构型具有相同能量时,电子成对能P和晶体场分裂能10Dq的关系。

6.10 配合物[CO(NH3)4Cl2]只有两种异构体,若此络合物为正六边型构型有几种异构体?若为三角柱型时,又有几种异构体?那么到底应是什么构型?

6.11 将C2H6和C2H4通过AgNO3溶液,能否将它们分开?如果能分开,简要说明微观作用机理。

6.12 在八面体配合物中dx2-y2和dxy轨道哪个能量高?试用分子轨道理论说明其原因。 6.13 卤素离子,NH3,CN-配位场强弱次序怎样?试从分子轨道理论说明其原因。 6.14 硅胶干燥剂中常加入COCl2(蓝色),吸水后变为粉红色,试用配位场理论解释其原因。 6.15 尖晶石的化学组成可表示为AB2O4,氧离子紧密堆积构成四面体孔隙和八面体孔隙,当金属离子A占据四面体孔隙时,称为正常的尖晶石;而A占据八面体孔隙时,称为反式尖晶石,试从配位场稳定化能计算结果说明NiAl2O4是何种尖晶石结构。 6.16 试画出三方柱型配合物MA4B2的全部几何异构体。

6.17 判断下列络离子是高自旋还是低自旋,画出d电子的排布方式,说明络离子的磁性,计算晶体稳定化能。

Mn(H2O)62+,Fe(CN)64-,CO(NH3)63+,FeF63- 6.18 作图示出[PtCl3(C2H4)]+离子中Pt2+和C2H4间的化学键的轨道叠加情况并回答: ⑴Pt2+和C2H4间化学键对C-C键强度的影响。

⑵[PtCl3(C2H4)]-是否符合18电子规律?解释其原因。 6.19 解释为什么大多数Zn2+的络合物都是无色的? 6.20 试画出N2和CO与过渡金属配合物的成键轨道图形。 6.21 作图给出下列每种配位离子可能出现的异构体 ⑴[Co(en)2Cl2] +

⑵[Co(en)2(NH3)Cl] 2+ ⑶[Co(en)(NH3)2Cl2] +

6.22 许多Cu2+的配位化合物为平面四方型结构,试写出Cu2+的d轨道能级排布及电子组态。 6.23 [Ni(CN)4]2-是正方形的反磁性分子,[NiCl4]2-是顺磁性离子(四面体型),试用价键理论或配位场理论解释之。

6.24 Ni(CO)4是个毒性很大的化合物

⑴试根据所学的知识说明其几何构型; ⑵用晶体场理论写出基态的电子理论; ⑶能否观察到d-d跃迁谱线?为什么?

6.25 写出羰基化合物Fe2(CO)6(μ2-CO)3的结构式,说明它是否符合18电子规则。已知端接羰基的红外伸缩振动波数为1850-2125cm-1,而桥式羰基的振动波数为1700-1860cm-1,试解释原因。

6.26 用18电子规则(电子计数法)推测下列分子的几何结构:

(1)V2(CO)12 (2) Cr2(CO)4Cp2 (3) [ Mo6(μ3-Cl)8Cl6]2- (4)

7.2

7.3 [Rh6C(CO)15]2-

6.27 水和乙醚的表面能分别为72.8和17.1×10-7J﹒cm-2, 试解释两者存在如此大差异的原因.

6.28 20°C的邻位和对位硝基苯酚, 在水中与苯中的溶解度之比, 分别为0.39和1.93, 试用氢键说明差异原因. 习题7

7.1 判断下列点是否组成点阵?

试从右边图形中选出点阵结构。 从下面点阵结构标出晶面指标(100),(210),(1 0),(230),(010),每

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