双原子分子结构和性质习题解答3(北大)

第三章第三章双原子分子的结构和性质双原子分子的结构和性质习题解答写写出出，和和的的键键级级、键键长长长长短短次次序序及磁性。及磁性。解解：微微粒粒键键级级2.521.51键长次序键长次序磁磁性性顺磁顺磁顺磁顺磁顺磁顺磁反磁反磁3.6按分子轨道理论说明按分子轨道理论说明Cl2的键比的键比的键强还是弱的键强还是弱？为什么？为什么？解解：Cl2的键比的键比的键弱。原因是：的键弱。原因是：Cl2的基态价电子的基态价电子组态为组态为，键级为，键级为1，而，而比比Cl2少少1个反键电子，键级为个反键电子，键级为1.5。3.2画出画出CN-的分子轨道示意图，写出基态的电子组态，的分子轨道示意图，写出基态的电子组态，计算键级及不成对电子数计算键级及不成对电子数解解：CN-与与N2为等电子为等电子“分子分子”。其价层分子轨道与。其价层分子轨道与N2分分子大致相同，分子轨道轮廓图如下。子大致相同，分子轨道轮廓图如下。-+-+-+-+-+-+-+-+3415263.7基态电子组态为基态电子组态为（1）2（2）2（3）2（4）2（1）4（5）2。键级键级=1/2（成键电子数（成键电子数反键电子数）反键电子数）=1/2（10-4）=3未成对电子数为未成对电子数为0，因而磁距为，因而磁距为0。按分子轨道理论写出按分子轨道理论写出NF，NF+和和NF-基态时的电子组态，说明基态时的电子组态，说明它们的键级、不成对电子数和磁性。它们的键级、不成对电子数和磁性。解解：NF，NF+和和NF-分别是分别是O2，的等电子体，它们的等电子体，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：的基态电子组态、键级、不成对电子数及磁性等情况如下：“分子分子”基态电子组态基态电子组态键级键级不成对电子不成对电子磁磁性性NFKK（3）2（4）2（5）2（1）4（2）222顺磁性顺磁性NF+KK（3）2（4）2（5）2（1）4（2）12.51顺磁性顺磁性NF-KK（3）2（4）2（5）2（1）4（2）31.51顺磁性顺磁性3.9OH分子于分子于1964年在星际空间发现。年在星际空间发现。（a）试按分子轨道理论只用试按分子轨道理论只用O原子的原子的2P轨道和轨道和H原子的原子的1s轨轨道叠加，写出其电子组态。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？在哪个分子轨道中有不成对电子？（c）此轨道是由此轨道是由O和和H的原子轨道叠加形成，还是基本上的原子轨道叠加形成，还是基本上定域于某个原子上？定域于某个原子上？（d）已知已知OH的第一电离能为的第一电离能为13.2eV，HF为为16.05eV，它们，它们的差值几乎与的差值几乎与O原子和原子和F原子的第一电离能（原子的第一电离能（15.8eV和和18.6eV）的差值相同，为什么？）的差值相同，为什么？解解：（a）H原子的原子的1s轨道和轨道和O原子的原子的2Pz轨道满足对称性匹配、能轨道满足对称性匹配、能级相近（它们的能级都约为级相近（它们的能级都约为-13.6eV）等条件，可叠加形成）等条件，可叠加形成轨道。轨道。OH的基态价电子组态为（的基态价电子组态为（2）2（3）2(1)3。（2）2实际上是实际上是O原子的（原子的（2s）2，而（，而（1）3实际上是实际上是O原原子的（子的（2Px）2（2Py）1或（或（2Px）1（2Py）2。因此，。因此，OH的基的基态价电子组态亦可写为（态价电子组态亦可写为（2s）2（）2（2p）3。2s和和2p是非是非键轨道，键轨道，OH有两对半非键电子，键级为有两对半非键电子，键级为1。3.14（b）在）在1轨道上有不成对电子。轨道上有不成对电子。（c）1轨道基本上定域于轨道基本上定域于O原子。原子。（d）OH和和HF的第一电离能分别是电离他们的的第一电离能分别是电离他们的1电子所需电子所需要的最小能量，而要的最小能量，而1轨道是非键轨道，即电离的电子是由轨道是非键轨道，即电离的电子是由O和和F提供的非键电子，因此，提供的非键电子，因此，OH和和HF的第一电离能差值与的第一电离能差值与O原子和原子和F原子的第一电离能差值相等。原子的第一电离能差值相等。OH分子的基态光谱项为分子的基态光谱项为3.30由紫外光电子能谱知，由紫外光电子能谱知，NO分子的第一电离能为分子的第一电离能为9.26eV比比CO的第一电离能的第一电离能(14.01eV)小很多，试从分子的小很多，试从分子的电子组态解释其原因。电子组态解释其原因。解：解：CO的组态为的组态为NO的组态为的组态为 5 电子是成键电子，能量较低。电子是成键电子，能量较低。2 电子是反键电子，能量电子是反键电子，能量较高。较高。所以，所以，NO分子的第一电离能比分子的第一电离能比CO的第一电离能小的第一电离能小很多。很多。