Question

2．2013年諾貝爾化學獎授予三位美國科學家，以表彰他們?nèi)绻夂献饔萌~綠體光反應時酶中、生物固氮時固氮酶中）的化學反應．
（1）固氮酶有鐵蛋白和釩鐵蛋白兩種，它們不僅能夠催化N₂還原成NH₃，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abc（不定項選擇）．
a．每個C₂H₂和C₂H₄分子中的π鍵數(shù)目相同
b．碳負離子CH₃^-呈三角錐形
c．NO⁺電子式為[：N??O：]⁺
d．NH₃沸點比N₂高，主要是因為前者是極性分子
（2）釩可合成電池電極，也可人工合成二價釩（V）固氮酶（結(jié)構(gòu)如圖1）

①V元素位于周期表的d區(qū)，該原子基態(tài)時的價層電子排布式為3d³4s²．
②釩固氮酶中釩的配位原子有N、S（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所示，該晶胞中含有釩原子數(shù)目為4．
（3）煙酰胺（結(jié)構(gòu)簡式如圖3）可用于合成光合輔酶NADPH，煙酰胺分子中氮原子的雜化軌道類型有sp²、sp³，1mol該分子中含σ鍵的數(shù)目為15mol或15×6.02×10²³．

Answer 1

分析 （1）a．正負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⁺和氮氣分子屬于等電子體，等電子體結(jié)構(gòu)相似；
d．NH₃中氫鍵導致氨氣熔沸點較高；
（2）①V是23號元素，V原子電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²，所以是第四周期ⅤB族，該原子基態(tài)時的價層電子排布式為3d³4s²；
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)對稱且正負電荷重心重合，所以是非極性分子，故正確；
b．碳負離子CH₃^-價層電子對個數(shù)=3+$\frac{1}{2}$（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⁺和氮氣分子屬于等電子體，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中氫鍵導致氨氣熔沸點較高，故錯誤；
故選abc；
（2）①V是23號元素，V原子電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²，所以是第四周期ⅤB族，最后一個電子排在3d上，所以在d區(qū)，該原子基態(tài)時的價層電子排布式為3d³4s²，故答案為：d；3d³4s²；
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×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{4}$+8×$\frac{1}{8}$=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，利用價層電子對互斥理論、構(gòu)造原理、配位鍵概念、均攤法等知識點來分析解答，這些知識點都是考試高頻點，熟練掌握這些知識解答問題．