Question

17．元素周期表中第四周期元素有許多重要用途．
Ⅰ研究發(fā)現(xiàn)，釩元素的某種配合物可增強(qiáng)胰島素降糖作用，它是電中性分子，結(jié)構(gòu)如圖1．
（1）基態(tài)V元素的價(jià)層電子軌道表示式，分子中非金屬元素電負(fù)性由大到小的順序?yàn)镺、N、C、H．
（2）分子中采取sp²雜化的原子有C、N，1mol分子中含有配位鍵的數(shù)目是2N_A．
（3）該物質(zhì)的晶體中除配位鍵外，所含微粒間作用力的類型還有bcd（填序號(hào)）．
a．金屬鍵    b．極性鍵    c．非極性鍵    d．范德華力    e．氫鍵
ⅡFe與C、Mn等元素可形成多種不同性能的合金．
（4）圖2-甲是Fe的一種晶胞，晶胞中Fe的堆積方式為體心立方密堆積，已知該晶體的密度為ρg•cm^-3，用N_A表示阿伏伽德羅常數(shù)的值，則該晶胞的邊長為$\root{3}{\frac{112}{ρ{N}_{A}}}$cm．
（5）圖2-乙是Fe-C-Mn合金（晶體有缺陷）的一種晶胞，則與C原子等距緊鄰Fe的個(gè)數(shù)為4，該合金的化學(xué)式為Fe₂₃Mn₈C₈．

Answer 1

分析 （1）基態(tài)V元素的價(jià)層電子排布式為3d³4s²，結(jié)合泡利原、洪特規(guī)則畫出軌道表示式；同周期自左而右電負(fù)性增大，非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大；
（2）采取sp²雜化的原子雜化軌道數(shù)目為3，而雜化軌道數(shù)目=σ鍵+孤對(duì)電子；V與N原子之間形成配位鍵；
（3）分子之間存在范德華力，分子內(nèi)不同原子之間形成極性鍵、同種原子之間形成非極性鍵，不存在金屬鍵與氫鍵；
（4）由Fe的晶胞結(jié)構(gòu)，可知晶胞中Fe的堆積方式為體心立方密堆積；根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中Fe原子數(shù)目，表示出晶胞的質(zhì)量，結(jié)合m=ρV計(jì)算晶胞棱長；
（5）體心碳原子與面心Fe原子距離最近；根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中Fe、C、Mn原子數(shù)目，進(jìn)而確定化學(xué)式．

解答 解：（1）基態(tài)V元素的價(jià)層電子排布式為3d³4s²，軌道表示式為；同周期自左而右電負(fù)性增大，非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大，故電負(fù)性：O、N、C、H依次減小，
故答案為：；O、N、C、H；
（2）分子中C原子、N原子σ鍵均為3，均沒有孤電子對(duì)，雜化軌道數(shù)目均為3，均采取sp²雜化，V與N原子之間形成配位鍵，1mol分子含有2mol配位鍵，即含有2N_A個(gè)配位鍵，
故答案為：C、N；2N_A；
（3）體中除配位鍵外，分子之間存在范德華力，分子內(nèi)不同原子之間形成極性鍵、同種原子之間形成非極性鍵，不存在金屬鍵與氫鍵，
故答案為：bcd；
（4）由Fe的晶胞結(jié)構(gòu)，可知晶胞中Fe的堆積方式為體心立方密堆積，晶胞中Fe原子數(shù)目為1+8×$\frac{1}{8}$=2，則晶胞的質(zhì)量為2×$\frac{56}{{N}_{A}}$g，設(shè)晶胞棱長為a cm，則：2×$\frac{56}{{N}_{A}}$g=ρg•cm^-3×（a cm）³，解得a=$\root{3}{\frac{112}{ρ{N}_{A}}}$，
故答案為：體心立方密堆積；$\root{3}{\frac{112}{ρ{N}_{A}}}$；
（5）體心碳原子與面心Fe原子距離最近，則與C原子等距緊鄰Fe的個(gè)數(shù)為4，
晶胞中Fe原子數(shù)目為7×$\frac{1}{8}$+4×$\frac{1}{2}$=$\frac{23}{8}$、C原子數(shù)目為1、Mn原子數(shù)目為2×$\frac{1}{2}$=1，F(xiàn)e、Mn、C原子數(shù)目之比為23：8：8，故化學(xué)式為：Fe₂₃Mn₈C₈，
故答案為：4；Fe₂₃Mn₈C₈．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、電負(fù)性、雜化方式、化學(xué)鍵、配合物、晶胞結(jié)構(gòu)及有關(guān)計(jì)算，掌握均攤法進(jìn)行有關(guān)晶胞計(jì)算．