Question

10．釩（₂₃V）是我國(guó)的豐產(chǎn)元素，廣泛用于催化及鋼鐵工業(yè)．回答下列問(wèn)題：
（1）釩價(jià)層電子排布圖為，比釩質(zhì)子數(shù)大1的元素原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹．
（2）釩的某種氧化物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示．晶胞中實(shí)際擁有的陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)分別為4、2．
（3）V₂O₅常用作SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃的催化劑．SO₂分子VSEPR模型是平面三角形，硫原子雜化類(lèi)型為sp²；SO₃氣態(tài)為單分子，SO₃的三聚體環(huán)狀結(jié)構(gòu)如圖2所示，該結(jié)構(gòu)中S原子的雜化軌道類(lèi)型為sp³；該結(jié)構(gòu)中S-O鍵長(zhǎng)有兩類(lèi)，一類(lèi)鍵長(zhǎng)約140pm，另一類(lèi)鍵長(zhǎng)約為160pm，較長(zhǎng)的鍵為b（填圖2中字母），該分子中含有個(gè)12σ鍵．

（4）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)型為正四面體形；也可以得到偏釩酸鈉，其陰離子呈如圖3所示的無(wú)限鏈狀結(jié)構(gòu)（釩位于體心），則偏釩酸鈉的化學(xué)式為NaVO₃．

Answer 1

分析 （1）由題意知，釩的核電荷數(shù)為23，根據(jù)核外電子的軌道能量排布順序知，1s＜2s＜2p＜3s＜3p＜4s＜3d＜4p，因此推斷其電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²，注意由于4s軌道能量比3d軌道能量低，因此先排4s軌道，因此其價(jià)層電子排布式為3d³4s²，以此書(shū)寫(xiě)電子排布圖；比釩質(zhì)子數(shù)大1的元素原子的質(zhì)子數(shù)為24；
（2）由晶胞可知，V位于頂點(diǎn)和體心，O有4個(gè)位于面心，2個(gè)位于體心；
（3）SO₂分子中S原子形成2個(gè)δ鍵，孤電子對(duì)數(shù)為$\frac{6-2×2}{2}$=1，SO₃氣態(tài)為單分子，該分子中S原子形成3個(gè)δ鍵，沒(méi)有孤對(duì)電子，SO₃的三聚體中S原子形成4個(gè)δ鍵，以此判斷空間構(gòu)型和雜化類(lèi)型；SO₃的三聚體中每個(gè)S形成，存在S=O鍵和S-O鍵，S-O鍵較長(zhǎng)；
（4）VO₄^3-中，V形成4個(gè)δ鍵，孤電子對(duì)數(shù)為$\frac{5+3-4×2}{2}$=0，為正四面體結(jié)構(gòu)，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)，以此判斷形成的化合物的化學(xué)式．

解答 解：（1）由題意知，釩的核電荷數(shù)為23，根據(jù)核外電子的軌道能量排布順序知，1s＜2s＜2p＜3s＜3p＜4s＜3d＜4p，因此推斷其電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²，注意由于4s軌道能量比3d軌道能量低，因此先排4s軌道，因此其價(jià)層電子排布式為3d³4s²，則電子排布圖為，比釩質(zhì)子數(shù)大1的元素原子的質(zhì)子數(shù)為24，為Cr元素，其原子的電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；
故答案為：；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；
（2）由晶胞可知，V位于頂點(diǎn)和體心，陽(yáng)離子個(gè)數(shù)為1+8×$\frac{1}{8}$=2，O有4個(gè)位于面心，2個(gè)位于體心，則陰離子個(gè)數(shù)為4×$\frac{1}{2}$+2=4，
故答案為：4；2；
（3）SO₂分子中S原子形成2個(gè)δ鍵，孤電子對(duì)數(shù)為$\frac{6-2×2}{2}$=1，SO₂分子中S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)是3，VSEPR模型是平面三角形，
SO₃氣態(tài)為單分子，該分子中S原子形成3個(gè)δ鍵，沒(méi)有孤對(duì)電子，則為sp²雜化，
SO₃的三聚體中S原子形成4個(gè)δ鍵，為sp³雜化；SO₃的三聚體中每個(gè)S形成，存在S=O鍵和S-O鍵，S=O鍵長(zhǎng)較短，S-O鍵較長(zhǎng)，即b較長(zhǎng)，該分子中含有σ鍵數(shù)目為3×4=12，
故答案為：平面三角形；sp²；sp³；b；12；
（4）VO₄^3-中，V形成4個(gè)δ鍵，孤電子對(duì)數(shù)為$\frac{5+3-4×2}{2}$=0，為正四面體結(jié)構(gòu)，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，
故答案為：正四面體；NaVO₃．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查，注意把握電子排布式和電子排布圖、雜化類(lèi)型以及價(jià)層電子數(shù)的判斷，題目難度中等．