Question

1．四川含有豐富的礦產(chǎn)資源，釩礦、鈦礦、黃鐵礦等七種礦產(chǎn)儲量位居全國第1位．回答下列問題：
（1）V₂O₅常用作SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃的催化劑．SO₂ 分子中鍵角＜ 120°（填“＞”、“＜”或“=”）；SO₃分子中S原子的雜化軌道類型為sp²；V₂O₅ 溶解在NaOH溶液中，可得到釩酸鈉（Na₃VO₄），該鹽陰離子的立體構(gòu)型為正四面體．
（2）VO₂⁺在酸性條件下可被草酸（H₂C₂O₄）還原為VO²⁺，草酸被氧化為CO₂，該反應(yīng)用于釩含量的測定．寫出反應(yīng)的離子方程式2VO₂⁺+H₂C₂O₄+2H⁺=2VO²⁺+2CO₂↑+2H₂O．
（3）鈦在元素周期表中的位置為第四周期，第ⅣB族，其電子排布式為[Ar]3d²4s²．用乙醚從TiCl₃的飽和溶液中萃取可得TiCl₃•6H₂O綠色晶體，其配位數(shù)為6，將1mol該晶體加入到足量硝酸銀溶液中可得2mol白色沉淀，則該配合物的化學(xué)式是[Ti（H₂O）₅Cl]Cl₂•H₂O．
（4）科學(xué)家通過X射線探明，黃鐵礦（FeS₂）的晶體結(jié)構(gòu)與NaCl的晶體結(jié)構(gòu)相似，若在FeS₂晶體中陰陽離子間最近距離為a cm，阿伏伽德羅常數(shù)為N_A．則晶體密度表達式為$\frac{60}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³．

Answer 1

分析 （1）SO₂分子中S原子價層電子對個數(shù)=2+$\frac{6-2×2}{2}$=3且含有1個孤電子對，為V形分子，孤電子對和成鍵電子對之間的排斥力大于成鍵電子對之間的排斥力；
SO₃分子中S原子價層電子對個數(shù)=3+$\frac{6-3×2}{2}$=3且不含孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷三氧化硫中S原子雜化方式；該陰離子中V原子價層電子對個數(shù)=4+$\frac{5+3-4×2}{2}$=4且不含孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷該陰離子空間構(gòu)型；
（2）酸性條件下，VO₂⁺在酸性條件下可被草酸（H₂C₂O₄）還原為VO²⁺，草酸被氧化為CO₂，同時又水生成，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒及原子守恒書寫離子方程式；
（3）Ti位于第四周期IVB族；其原子核外有22個電子，3d、4s能級分別含有2個電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其原子核外電子排布式；
用乙醚從TiCl₃的飽和溶液中萃取可得TiCl₃•6H₂O綠色晶體，其配位數(shù)為6，將1mol該晶體加入到足量硝酸銀溶液中可得2mol白色沉淀，說明該化學(xué)式中含有2個氯離子，剩余1個氯原子為配原子，因為其配位數(shù)是5，所以還有5個水分子是配體，1個水分子是結(jié)晶水；
（4）根據(jù)圖知，該晶胞中S₂^2-個數(shù)=1+12×$\frac{1}{4}$=4、亞鐵離子個數(shù)=6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=4，該晶胞體積=（2acm）³，晶胞密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$．

解答 解：（1）SO₂分子中S原子價層電子對個數(shù)=2+$\frac{6-2×2}{2}$=3且含有1個孤電子對，為V形分子，孤電子對和成鍵電子對之間的排斥力大于成鍵電子對之間的排斥力，所以SO₂ 分子中鍵角＜120°；
SO₃分子中S原子價層電子對個數(shù)=3+$\frac{6-3×2}{2}$=3且不含孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷三氧化硫中S原子雜化方式為sp²；該陰離子中V原子價層電子對個數(shù)=4+$\frac{5+3-4×2}{2}$=4且不含孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷該陰離子空間構(gòu)型為正四面體；
故答案為：＜；sp²；正四面體；
（2）酸性條件下，VO₂⁺在酸性條件下可被草酸（H₂C₂O₄）還原為VO²⁺，草酸被氧化為CO₂，同時又水生成，V元素化合價由+5價變?yōu)?4價、C元素化合價由+3價變?yōu)?4價，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒、原子守恒配平離子方程式為2VO₂⁺+H₂C₂O₄+2H⁺=2 VO²⁺+2 CO₂↑+2 H₂O，
故答案為：2VO₂⁺+H₂C₂O₄+2H⁺=2 VO²⁺+2 CO₂↑+2 H₂O；
（3）Ti位于第四周期IVB族；其原子核外有22個電子，3d、4s能級分別含有2個電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其原子核外電子排布式為[Ar]3d²4s²；
用乙醚從TiCl₃的飽和溶液中萃取可得TiCl₃•6H₂O綠色晶體，其配位數(shù)為6，將1mol該晶體加入到足量硝酸銀溶液中可得2mol白色沉淀，說明該化學(xué)式中含有2個氯離子，剩余1個氯原子為配原子，因為其配位數(shù)是5，所以還有5個水分子是配體，1個水分子是結(jié)晶水，其化學(xué)式為[Ti（H₂O）₅Cl]Cl₂•H₂O，
故答案為：第四周期，第ⅣB族；[Ar]3d²4s²；[Ti（H₂O）₅Cl]Cl₂•H₂O；
（4）根據(jù)圖知，該晶胞中S₂^2-個數(shù)=1+12×$\frac{1}{4}$=4、亞鐵離子個數(shù)=6×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{8}$=4，該晶胞體積=（2acm）³，晶胞密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$=$\frac{\frac{120}{{N}_{A}}×4}{（2a）^{3}}$g/cm³=$\frac{60}{{a}^{3}{N}_{A}}$g/cm³，
故答案為：$\frac{60}{{a}^{3}{N}_{A}}$．

點評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高考熱點，涉及晶胞計算、配合物化學(xué)式確定、原子結(jié)構(gòu)、微粒空間構(gòu)型判斷等知識點，綜合性較強，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷、計算及空間想象能力，難點是晶胞計算，知道晶胞公式含義，題目難度中等．