Question

【題目】釩(23V)是我國(guó)的豐產(chǎn)元素，廣泛應(yīng)用于催化及鋼鐵工業(yè)，有“化學(xué)面包”、金屬“維生素”之稱�；卮鹣铝袉�(wèn)題：

(1)釩原子的核外電子排布式為________________，在元素周期表中的位置為______。

(2)V2O5常用作SO2轉(zhuǎn)化為SO3的催化劑�；鶓B(tài)S原子電子占據(jù)最高能級(jí)的電子云輪廓為________形；氣態(tài)SO3以單分子形式存在，其分子的立體構(gòu)型為_______形；固體SO3的三聚體環(huán)狀結(jié)構(gòu)如圖所示，該結(jié)構(gòu)中S—O鍵長(zhǎng)有a、b兩類，b的鍵長(zhǎng)大于a的鍵長(zhǎng)的原因?yàn)?/span>______________。

(3)V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到釩酸鈉(Na3VO4)，該鹽陰離子中V的雜化軌道類型為___________；也可得到偏釩酸鈉，其陰離子呈如圖所示的無(wú)限鏈狀結(jié)構(gòu)，則偏釩酸鈉的化學(xué)式為_____________。

(4)釩的某種氧化物晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該氧化物的化學(xué)式為__________，若它的晶胞參數(shù)為x nm，則晶胞的密度為__________ g/cm3。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d34s2 第四周期VB族 啞鈴 平面正三角形 a鍵含有雙鍵的成分，鍵能大，鍵長(zhǎng)較短；b鍵為單鍵，鍵能較小，鍵長(zhǎng)較長(zhǎng) sp3 NaVO3 VO2

【解析】

(1)V是23號(hào)元素，可以推知釩在元素周期表中的位置為第四周期VB族；根據(jù)構(gòu)造原理知，1s＜2s＜2p＜3s＜3p＜4s＜3d＜4p，因此推斷其電子排布式為1s22s22p63s23p63d34s2；

(2)S是16號(hào)元素，其基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p4，其最高能級(jí)是3p能級(jí)，其電子云形狀是啞鈴形；

SO3中S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+=3，且不含孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，判斷其空間構(gòu)型為平面正三角形；

根據(jù)SO3的三聚體環(huán)狀結(jié)構(gòu)可知，該結(jié)構(gòu)中硫原子形成4個(gè)鍵，該結(jié)構(gòu)中S-O 鍵長(zhǎng)有兩類，一類如圖1中a所示，a鍵含有雙鍵的成分，鍵能大，鍵長(zhǎng)較短；另一類為b鍵，b鍵為單鍵，鍵能較小，鍵長(zhǎng)較長(zhǎng)，所以b的鍵長(zhǎng)大于a的鍵長(zhǎng)；

(3)VO43-中，V形成4個(gè)σ鍵，孤電子對(duì)數(shù)為，V的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，V為sp3雜化；由鏈狀結(jié)構(gòu)可知每個(gè)V與3個(gè)O形成陰離子，且V的化合價(jià)為+5價(jià)，則形成的化合物化學(xué)式為NaVO3；

(4)由晶胞可知，V原子位于頂點(diǎn)和體心，陽(yáng)離子個(gè)數(shù)為1+8×=2，O原子有4個(gè)位于面心，2個(gè)位于體內(nèi)，則陰離子個(gè)數(shù)為4×+2=4，故晶胞中實(shí)際含有的陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比為4：2，所以該物質(zhì)化學(xué)式為VO2；則該晶體的密度為g/cm3。