Question

【題目】釩(23V)被稱為“現(xiàn)代工業(yè)味精”，可添加在鋼鐵中，并以鈦－鋁－釩合金的形式用于航天領(lǐng)域；釩的化合物被廣泛用作催化劑、燃料及電池等。我國(guó)釩鈦磁鐵礦儲(chǔ)量較大，是世界上產(chǎn)釩大國(guó)。請(qǐng)完成下列問題：

（1）釩的基態(tài)原子的外圍電子排布式為_____。

（2）釩的某種氧化物的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖1所示，則該氧化物的化學(xué)式為________，其熔沸點(diǎn)比下圖3（為鄰苯二甲酸酐的結(jié)構(gòu)）物質(zhì)的熔沸點(diǎn)要________（填“高”、“低”或“差不多”）。

（3）V2O5是一種常見的催化劑，在合成硫酸、硝酸、鄰苯二甲酸酐、乙烯、丙烯中，均使用五氧化二釩作催化劑。

①五氧化二釩的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如上圖2所示，則該結(jié)構(gòu)中含有_______個(gè)π鍵。

②在丙烯(CH3CH＝CH2)分子中碳原子的雜化方式分別為__________。

③H、C、N、O四元素，其電負(fù)性從大到小的順序依次為___________________。

④V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到釩酸鈉(Na3VO4)。列舉與空間構(gòu)型相同的一種陽離子：________(填離子符號(hào))。

（4）已知單質(zhì)釩的晶胞如上圖5所示，假設(shè)晶胞的邊長(zhǎng)為d×10—7cm，釩的相對(duì)原子質(zhì)量為M，則密度為__________g·cm－3。(設(shè)阿伏加德羅常數(shù)為NA)

Answer 1

【答案】3d34s2 VO2 高 4 sp3、sp2 O>N>C>H

【解析】

（1）釩是23號(hào)元素，根據(jù)能量最低原理寫出外圍電子排布式；

（2）根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中V、O原子數(shù)目，進(jìn)而確定化學(xué)式。VO2 是離子晶體，其熔沸點(diǎn)比分子晶體鄰苯二甲酸酐的熔沸點(diǎn)要高。

（3）①單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵；

②甲基上的碳形成4個(gè)σ鍵，為sp3、雙鍵上的碳形成3個(gè)σ鍵，一個(gè)π鍵，為sp2雜化；

③非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大；

④形成4個(gè)σ鍵，沒有孤對(duì)電子的粒子；

（4）結(jié)合原子數(shù)目表示出晶胞質(zhì)量，再根據(jù)ρ=m/V計(jì)算晶胞密度。

（1）釩的基態(tài)原子的外圍電子排布式為3d34s2 ；

（2）由晶胞結(jié)構(gòu)可知，含釩原子8×1/8+1=2,O為4×1/2+2=4，該氧化物的化學(xué)式為VO2 ，VO2 是離子晶體，其熔沸點(diǎn)比分子晶體鄰苯二甲酸酐的熔沸點(diǎn)要高。

（3）①由五氧化二釩的結(jié)構(gòu)圖：?jiǎn)捂I為σ鍵，雙鍵含有1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵，可得出含有4個(gè)π鍵。

②在丙烯(CH3CH＝CH2)分子中碳原子的雜化方式分別為：甲基上的碳形成4個(gè)σ鍵，為sp3、雙鍵上的碳形成3個(gè)σ鍵，一個(gè)π鍵，為sp2雜化。

③非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大；H、C、N、O四元素，其電負(fù)性從大到小的順序依次為O>N>C>H。

④形成4個(gè)σ鍵，沒有孤對(duì)電子的粒子，與空間構(gòu)型相同的一種陽離子：NH4＋。

（4）晶胞中釩原子個(gè)數(shù)為8×1/8+1=2,假設(shè)晶胞的邊長(zhǎng)為d×10—7cm，釩的相對(duì)原子質(zhì)量為M，則密度為ρ=m/V= g·cm－3。