Question

2013年諾貝爾化學(xué)獎授予三位美國科學(xué)家，以表彰他們在開發(fā)多尺度復(fù)雜化學(xué)系統(tǒng)模型方面所做的貢獻(xiàn)．可以用量子化學(xué)計算小區(qū)間內(nèi)（如光合作用葉綠體光反應(yīng)時酶中、生物固氨時固氨酶中）的化學(xué)反應(yīng)．
（1）固氨酶有鐵蛋白和鋁鐵蛋白兩種，它們不僅能夠催化N₂還原成NH₃以外，還能將環(huán)境底物乙炔催化還原成乙烯，下列說法正確的有

 

（不定項選擇）．
a．C₂H₂、C₂H₄都是非極性分子
b．碳負(fù)離子CH₃^-呈三角錐形
c．NO⁺電子式為
d．NH₃沸點(diǎn)比N₂高，主要是因?yàn)榍罢呤菢O性分子
（2）釩可合成電池電極也可人工合成的二價釩（V）固氨酶（結(jié)構(gòu)如圖1）
①V²⁺基態(tài)時核外電子排布式為

 

．
②釩固氨酶釩的配位原子有

 

（寫元素符號）．
③熔融空氣電池釩硼晶體晶胞結(jié)構(gòu)如圖2，該晶胞中含有釩原子數(shù)目為

 

．

（3）煙酰胺（結(jié)構(gòu)式如圖3）可用于合成光合輔酶NADPH，煙酰胺分子中氨原子的雜化軌道類型有

 

，lmol該分子中含σ鍵數(shù)目為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計算,原子核外電子排布,共價鍵的形成及共價鍵的主要類型,配合物的成鍵情況

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）a．正負(fù)電荷重心重合的分子為非極性分子；
b．根據(jù)價層電子對互斥理論確定其空間構(gòu)型；
c．NO⁺和氮?dú)夥肿訉儆诘入娮芋w，等電子體結(jié)構(gòu)相似；
d．NH₃中氫鍵導(dǎo)致氨氣熔沸點(diǎn)較高；
（2）①V²⁺基態(tài)時核外電子數(shù)是21，V是23號元素，V原子失去最外層電子生成V²⁺，根據(jù)構(gòu)造原理書寫V²⁺核外電子排布式；
②V含有空軌道、N原子和S原子含有孤電子對，V和N原子、S原子之間存在配位鍵；
③利用均攤法計算該晶胞中含有釩原子數(shù)目；
（3）環(huán)上N原子含有2個σ鍵和一個孤電子對，氨基上N原子含有3個σ鍵和1個孤電子對，據(jù)此判斷N原子雜化方式，l個該分子中含σ鍵數(shù)目為15，據(jù)此計算lmol該分子中含σ鍵數(shù)目．

解答： 解：（1）a．正負(fù)電荷重心重合的分子為非極性分子，C₂H₂、C₂H₄結(jié)構(gòu)對稱且正負(fù)電荷重心重合，所以是非極性分子，故正確；
b．碳負(fù)離子CH₃^-價層電子對個數(shù)=3+

1

2

×（4+1-3×1）=4且含有一個孤電子對，所以為三角錐形，故正確；
c．NO⁺和氮?dú)夥肿訉儆诘入娮芋w，等電子體結(jié)構(gòu)相似，所以NO⁺電子式為，故正確；
d．NH₃中含有氫鍵、N₂中不含氫鍵，NH₃中氫鍵導(dǎo)致氨氣熔沸點(diǎn)較高，故錯誤；
故選abc；
（2）①V²⁺基態(tài)時核外電子數(shù)是21，V是23號元素，V原子失去最外層電子生成V²⁺，根據(jù)構(gòu)造原理知V²⁺核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³；
②根據(jù)圖知，V含有空軌道、N原子和S原子含有孤電子對，V和N原子、S原子之間存在配位鍵，故答案為：N、S；
③根據(jù)圖片知，該晶胞中含有釩原子數(shù)目=2×

1

2

+8×

1

4

+8×

1

8

=4，故答案為：4；
（3）環(huán)上N原子含有2個σ鍵和一個孤電子對，氨基上N原子含有3個σ鍵和1個孤電子對，所以環(huán)上N原子采用sp²雜化，氨基上N原子采用雜化sp³，l個該分子中含σ鍵數(shù)目為15，所以lmol該分子中含σ鍵數(shù)目為15mol或15×6.02×10²³，故答案為：sp²、sp³；15mol或15×6.02×10²³．

點(diǎn)評：本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及原子雜化方式的判斷、核外電子排布式的書寫、配位鍵、晶胞的計算等知識點(diǎn)，利用價層電子對互斥理論、構(gòu)造原理、配位鍵概念、均攤法等知識點(diǎn)來分析解答，這些知識點(diǎn)都是考試高頻點(diǎn)，熟練掌握這些知識解答問題．