Question

【題目】【化學——選修3：物質結構與性質】

釩（12V）是我國的豐產元素，廣泛用于催化及鋼鐵工業。回答下列問題：

（1）釩價層電子排布圖為 ，比釩質子數大1的元素原子的電子排布式為 。

（2）釩的某種氧化物的晶胞結構如圖1所示。晶胞中實際擁有的陰、陽離子個數分別為 、 。

（3）V2O5常用作SO2轉化為SO3的轉化劑。SO2分子VSEPR模型是 ，硫原子雜化類型為 ；SO3氣態為單分子，SO3的三聚體環狀結構如圖2所示，該結構中S原子的雜化軌道類型為 ；該結構中S——O鍵長有兩類，一類鍵長約140pm，另一類鍵長約為160pm，較長的鍵為 （填圖2字母），該分子含有 個σ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型為 ；也可以得到偏釩酸鈉，其陰離子呈如圖3所示的無限鏈狀結構（釩位于體心），則偏釩酸鈉的化學式為 。

Answer 1

【答案】（1）1s22s22P63s23P63d54s1

（2）4，2

（3）平面三角形sp2sp3雜化b12

（4）正四面體形NaVO3

【解析】試題分析：（1）釩的原子序數是23，因此其價層電子排布圖為，比釩質子數大1的元素是Cr，則其原子的電子排布式為1s22s22P63s23P63d54s1。

（2）分析釩的某種氧化物的晶胞結構利用切割法計算，晶胞中實際擁有的陰離子氧離子數目為4×1/2+2=4，陽離子釩離子個數為8×1/8+1=2。

（3）SO2分子中中心原子的價層電子對數是，所以SO2分子VSEPR模型是平面三角形，硫原子雜化類型為sp2；根據雜化軌道理論判斷氣態SO3單分子中S原子的雜化軌道類型為sp2雜化；由SO3的三聚體環狀結構判斷，該結構中S原子形成4個鍵，硫原子的雜化軌道類型為sp3雜化；該結構中S—O鍵長兩類，一類如圖中a所示，含有雙鍵的成分鍵能較大，鍵長較短，另一類為配位鍵，為單鍵，鍵能較小，鍵長較長；由題給結構分析該分子中含有12個σ鍵。

（4）根據價層電子對互斥理論判斷釩酸鈉（Na3VO4）中陰離子的立體構型為正四面體形；也可以得到偏釩酸鈉，其陰離子呈如圖3所示的無限鏈狀結構，則偏釩酸鈉的化學式為NaVO3。