Question

【題目】釩(23V)被稱為“現(xiàn)代工業(yè)味精”，可添加在鋼鐵中，并以鈦一鋁－釩合金的形式用于航天領域；釩的化合物被廣泛用作催化劑、燃料及電池等。我國釩鈦磁鐵礦儲量較大，是世界上產(chǎn)釩大國。請完成下列問題：

(1)釩的基態(tài)原子的價電子排布圖為___________。

(2)釩的某種氧化物的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖1所示，則該氧化物的化學式為___________，其熔沸點比下圖3(為鄰苯二甲酸酐的結(jié)構(gòu))物質(zhì)的熔沸點要___________(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、鄰苯三甲酸酐、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)簡式如上圖2所示，則該結(jié)構(gòu)中含有___________個π鍵。

②在丙醛( CH3CH2CHO)分子中碳原子的雜化方式分別為___________。

③C、N、O、Ne四元素，其第一電離能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VO43－空間構(gòu)型相同的一種陰離子：___________(填離子符號)。

(4)已知單質(zhì)釩的晶體采用體心立方堆積，晶胞如上圖4所示，假設釩原子直徑為d×10-7cm，釩的相對原子質(zhì)量為M，則晶體密度的表達式為___________g·cm－3。(設阿伏加德羅常數(shù)為NA)

Answer 1

【答案】 VO2 高 4 sp3、sp2 Ne>N>O>C SO42-(ClO4-、PO43-)

【解析】

（1）釩是23號元素，根據(jù)能量最低原理寫出價電子排布圖；

（2）根據(jù)均攤法計算晶胞中V、O原子數(shù)目，進而確定化學式，VO2是離子晶體，其熔點比分子晶體鄰苯二甲酸酐的熔點要高；

（3）①單鍵為鍵，雙鍵含有一個1個鍵和1個π鍵；

②甲基上的碳，形成4個鍵，為sp3，雙鍵上的碳形成3個鍵，1個π鍵，為sp2雜化；

③N原子2p能級半充滿狀態(tài)和Ne原子2p能級全充滿狀態(tài)穩(wěn)定，第一電離能大；

④V形成4個鍵，沒有孤對電子的粒子，正四面體構(gòu)型；

（4）均攤法確定釩原子數(shù)目表示出晶胞質(zhì)量，根據(jù)晶胞邊長與原子直徑的關系用V原子直徑表示出晶胞邊長，再根據(jù)計算晶胞密度。

（1）釩是23號元素，釩的基態(tài)原子的價電子排布式為3d34s2，價電子排布圖為；

故答案為：；

（2）由晶胞結(jié)構(gòu)可知，含釩原子8×+1=2，含氧原子4×+2=4，該氧化物的化學式為VO2，VO2是離子晶體，其熔點比分子晶體鄰苯二甲酸酐的熔點要高；

故答案為：VO2；高；

（3）①由五氧化二釩的結(jié)構(gòu)圖可知，單鍵為鍵，雙鍵含有一個1個鍵和1個π鍵，可得出含有4個π鍵；

②在丙醛( CH3CH2CHO)分子中，甲基上的碳，形成4個鍵，為sp3，醛基碳氧雙鍵上的碳形成3個鍵，1個π鍵，為sp2雜化；

③N原子2p能級半充滿狀態(tài)和Ne原子2p能級全充滿狀態(tài)穩(wěn)定，第一電離能大，所以C、N、O、Ne四元素，其第一電離能從大到小的順序依次為Ne>N>O>C；

④V形成4個鍵，沒有孤對電子的粒子，正四面體構(gòu)型，與VO43－空間構(gòu)型相同的一種陰離子：SO42-(ClO4-、PO43-)；

故答案為：4；sp3、sp2；Ne>N>O>C；SO42-(ClO4-、PO43-)；

（4）晶胞中釩原子個數(shù)為8×+1=2，釩原子直徑為d×10-7cm，晶胞的體對角線長為2d×10-7cm，則晶胞的邊長為cm，釩的相對原子質(zhì)量為M，則晶體密度==g·cm－3，

故答案為：。