结构化学答案(试题学习)

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高等教育#
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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11122,6.710mmFGGr
22Nmkg


;静电引力922122,9.010qqFKKNmCr)

解:万有引力

12
2

mm
FGr







2

271122210223351.6106.7102.810kgNmkgm







431.7610N


静电引力





2

199221222101.6109.0102.810CqqFkNmCrm





92.9410N


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) 2O 2O 2O 22O
键 级 2.5 2 1.5 1
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

a

1ss ,*11ssb,*11ss

c




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
b
E
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:
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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:

224
111RuuKK


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
2

Cl

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?