结构化学答案3讲解VIP免费

03共价键和双原子分子的结构化学【3.1】试计算当Na和Cl相距280pm时，两离子间的静电引力和万有引力；并说明讨论化学键作用力时，万有引力可以忽略不计。（已知：完有引力11122,6.710mmFGGr22Nmkg；静电引力922122,9.010qqFKKNmCr）解：万有引力122mmFGr2271122210223351.6106.7102.810kgNmkgm431.7610N静电引力2199221222101.6109.0102.810CqqFkNmCrm92.9410N由上计算可见，在这情况下静电引力比万有引力大3410倍，所以万有引力可以忽略不计。【3.2】写出2O，2O，22O的键级，键长长短次序和磁性。解：分子（或离子）2O2O2O22O键级2.521.51键长次序22222OOOO<磁性顺磁顺磁顺磁抗磁【3.3】2H分子基态的电子组态为21s，其激发态有a1ss,*11ssb,*11ssc试比较a，b，c三者能级的高低次序，说明理由，能量最低的激发态是顺磁性还是反磁性？解：cabEEE。因为（c）中两个电子都在反键轨道上，与H原子的基态能量相比，cE约高出2。而（a）和（b）中的2个电子分别处在成键轨道和反键轨道上，aE和bE都与H原子的基态能量相近，但（a）中2个电子的自旋相反，（b）中的2个电子的自旋相同，因而aE稍高于bE。能级最低的激发态（b）是顺磁性的。【3.4】试比较下列同核双原子分子：2B，2C，2N，2O，2F的键级、键能和键长的大小关系，在相邻两个分子间填入“”或“”符号表示。解：键级22222BCNOF键能22222BCNOF键长22222BCNOF【3.5】基态2C为反磁性分子，试写出其电子组态；实验测定2C分子键长为124pm，比C原子共价双键半径和267pm短，试说明其原因。解：2C分子的基组态为：224111RuuKK由于s-p混杂，1u为弱反键，2C分子的键级在23之间，从而使实测键长比按共价双键半径计算得到的值短。【3.6】据分子轨道理论，指出2Cl的键比2Cl的键是强还是弱，为什么？解：2Cl的键比2Cl的键弱。原因是：2Cl的基态价电子组态为2*224*433333()()()()()xssppp，键级为1。2Cl比2Cl少1个反键电子，键级为1.5。【3.7】画出CN的分子轨道示意图，写出基态电子组态，计算键级及磁矩（忽略轨道运动对磁矩的贡献）。解：CN－与N2为等电子“分子”。其价层分子轨道与N2分子大致相同，分子轨道轮廓图如图3.7。基态的价电子组态为22421213。键级=12（成键电子数－反键电子数）=18232未成对电子数为0，因而磁距为0。【3.8】画出NO的分子轨道示意图，计算键级及自旋磁矩，试比较NO和NO何者的键更强？哪一个键长长一些？解：NO的价层分子轨道能级示意图如图3.8所示。键级1(83)2.52图3.8NO价层分子轨道能级图不成对电子数为1，自旋磁矩1(12)1.73ee。由于NO+失去了1个反键的2π电子，因而键级为3，所以它的化学键比NO化学键强。相应地，其键长比NO的键长短。【3.9】按分子轨道理论写出NF，NF，NF基态时的电子组态，说明它们的不成对电子数和磁性（提示：按类似2O的能级排）。解：NF，NF+和NF-分别是O2，2O和2O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：“分子”基态电子组态键级不成对电子数磁性NF22242(1)(2)(3)(1)(2)KK22顺磁性NF+22241(1)(2)(3)(1)(2)KK2.51顺磁性NF-22243(1)(2)(3)(1)(2)KK1.51顺磁性【3.10】试用分子轨道理论讨论SO分子的电子结构，说明基态时有几个不成对电子。解：在SO分子的紫外光电子能谱中观察到6个峰。它们所对应的分子轨道的归属和性质已借助于量子力学半经验计算（CNDO）得到指认。结果表明，SO分子的价电子结构与O2分子和S2分子的价电子结构相似。但SO是异核双原子分子，因而其价电子组态可表述为：2224212312其中，1,3和1轨道是成键轨道，2和2轨道是反键轨道。这些价层分子轨道是由O原子的2s、2p轨道和S原子的3s、3p轨道叠加成的。根据价层分子轨道的性质和电子数，可算出SO分子的键级为：18422P在简并的2轨道上各有一个电子，因而SO分子的不成对电子数为2，若忽略轨道运动对磁距的影响，则SO分子的磁距为22222ee。【3.11】CF和CF的键能分别为548和7531KJmol，试用分子轨道理论探讨其键级（按2F能级次序）。解：CF的基态价电子组态为：2224112312因而其键级为1832.52。而CF+比CF少一个反键电子，因而，其键级为3。所以CF+的键能比CF的键能大。【3.12】下列AB型分子：2N，NO，2...