Question

【題目】（化學——選修3：物質結構與性質）

第23號元素釩在地殼中的含量大約為0.009%，在過渡元素中僅次于Fe、Ti、Mn、Zn，排第五位。我國四川攀枝花地區蘊藏著極其豐富的釩鈦磁鐵礦。

(1)釩在周期表中的位置為__________，電子占據的最高能層的軌道形狀為_______

(2)在地殼中含量最高的五種過渡金屬元素Fe、Ti、Mn、Zn、V中，基態原子核外單電子數最多的是_____。

(3)過渡金屬可形成許多羧基配合物，即CO作為配體形成的配合物。

①CO的等電子體有N2、CN－、_______等(任寫一個)。

②CO作配體時，配位原子是C而不是O，其原因是________。

(4)過渡金屬配合物常滿足“18電子規則”，即中心原子的價電子數加上配體提供的電子數之和等于18，如[Fe(CO)5]、[Mn(CO)5]－等都滿足這個規則。

①下列釩配合物中，釩原子滿足18電子規則的是__________。

A [V(H2O)6]2＋ B [V(CN)6]4－ C [V(CO)6]－ D [V(O2)4]3－

②化合物的熔點為138℃，其晶體類型為________。

(5)VCl2(熔點1027℃)和VBr2(熔點827℃)均為六方晶胞，結構如圖所示。

①VCl2和VBr2兩者熔點差異的原因是_________。

②設晶體中陰、陽離子半徑分別為r－和r＋，該晶體的空間利用率為________(用含a、c、r＋和r－的式子表示)。

Answer 1

【答案】第四周期第VB族 球形 Mn NO+、C C的電負性小于O，對孤電子對吸引能力弱，給出電子對更容易 C 分子晶體 兩者均為離子晶體，Cl-半徑小于Br-半徑，VCl2中晶格能大于VBr2，故VCl2熔點高于VBr2。

【解析】

（1）釩是23號元素，處于周期表中第四周期VB族，價電子排布式為3d34s2，電子占據的最高能層的軌道為4s，形狀為球形；

（2）金屬元素Fe、Ti、Mn、Zn、V，價電子排布式分別為3d64s2、3d24s2、3d54s2、3d104s2、3d34s2，單電子數依次是：4、2、5、0、3，基態原子核外單電子數最多的是Mn；

（3）①CO的等電子體有2個原子、10個價電子，用C原子與2個單位負電荷替換O原子，可以得到CO的等電子體的另外微粒：C22－；

②C的電負性小于O，對孤電子對吸引能力弱，給出電子對更容易，CO作配體時，配位原子是C而不是O；

（4）①A．[V(H2O)6]2＋ 中V最外層電子數為5-2+6×2=15，不滿足18電子，

B．[V(CN)6]4－中V最外層電子數為5+4+6×2=21，不滿足18電子，

C．[V(CO)6]－ 中V最外層電子數為5+1+6×2=18，滿足18電子，

D． [V(O2)4]3－中V最外層電子數為5+3+4×2=16，不滿足18電子，

故選：C；

②化合物的熔點為138℃，該化合物熔點很低，屬于分子晶體。

（5）①兩者均為離子晶體，Cl－半徑小于Br－半徑，VCl2中晶格能大于VBr2，故VCl2熔點高于VBr2；

②由晶胞結構，可知大黑色球數目=2，小灰色球數目=8×1/8=1，故大球為氯原子、小球為V原子，晶胞中原子總體積= π（2r－3+r+3），晶胞底面為菱形，銳角為60°，棱長邊長為a，則底面面積=a×a×sin60°=a2，晶胞體積==a2×c，空間利用率= ×100%=