Question

【題目】釩(23V)是我國的豐產元素，廣泛應用于催化及鋼鐵工業，有“化學面包”、金屬“維生素”之稱。回答下列問題：

(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轉化為SO3的催化劑。基態S原子電子占據最高能級的電子云輪廓為________形；氣態SO3以單分子形式存在，其分子的立體構型為_______形；固體SO3的三聚體環狀結構如圖所示，該結構中S—O鍵長有a、b兩類，b的鍵長大于a的鍵長的原因為______________。

(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限鏈狀結構，則偏釩酸鈉的化學式為_____________。

(4)釩的某種氧化物晶胞結構如圖所示。該氧化物的化學式為__________，若它的晶胞參數為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，鍵長較短；b鍵為單鍵，鍵能較小，鍵長較長 sp3 NaVO3 VO2

【解析】

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

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

SO3中S原子價層電子對數=3+=3，且不含孤電子對，根據價層電子對互斥理論，判斷其空間構型為平面正三角形；

根據SO3的三聚體環狀結構可知，該結構中硫原子形成4個鍵，該結構中S-O 鍵長有兩類，一類如圖1中a所示，a鍵含有雙鍵的成分，鍵能大，鍵長較短；另一類為b鍵，b鍵為單鍵，鍵能較小，鍵長較長，所以b的鍵長大于a的鍵長；

(3)VO43-中，V形成4個σ鍵，孤電子對數為，V的價層電子對數為4，V為sp3雜化；由鏈狀結構可知每個V與3個O形成陰離子，且V的化合價為+5價，則形成的化合物化學式為NaVO3；

(4)由晶胞可知，V原子位于頂點和體心，陽離子個數為1+8×=2，O原子有4個位于面心，2個位于體內，則陰離子個數為4×+2=4，故晶胞中實際含有的陰、陽離子個數比為4：2，所以該物質化學式為VO2；則該晶體的密度為g/cm3。