Question

【題目】元素周期表中第三、四周期的某些元素在生產、生活中有著廣泛的應用。

（1）釩（V）及其化合物廣泛應用于工業催化、新材料和新能源等領域。

①釩的價電子排布圖是___________;

②V2O5是一種常見的催化劑，常用在SO2轉化為SO3的反應中。V2O5的結構式如圖所示，則V2O5分子中σ鍵和π鍵數目之比為____________；若將V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到銳酸鈉（Na3VO4），該鹽中陰離子的立體構型為_____________，寫出與VO43－空間構型相同的一種陽離子____________（填化學式）。

（2）氯化鋁在有機化學中有很廣泛的應用。無水氯化鋁在177.8℃時升華，蒸氣或熔融狀態以Al2Cl6形式存在。下列關于氯化鋁的推斷錯誤的是_______。

a.氯化鋁是分子晶體 b.Al2Cl6中Al是sp2雜化

c.氯化鋁難溶于有機溶劑 d.Al2Cl6中存在配位鍵

（3）FeCO3可作補血劑，CoCO3可用于陶瓷工業的著色劑。已知：r(Fe2+)為61pm，r(Co2+)為65pmo在隔絕空氣條件下分別加熱FeCO3和CoCO3時，FeCO3的分解溫度低于CoCO3，其原因是_________________________。

（4）GaN是人工合成的新型半導體材料，其晶體結構與金剛石相似。GaN晶胞結構如圖所示。已知六棱柱底邊邊長為acm，高為bcm，阿伏加德羅常數的值為NA。則晶胞中Ga原子采用的密堆積方式為______________，每個Ga原子周圍距離最近的Ga原子數目為____；GaN的密度為_____________gem－3（用含a、b、NA的代數式表示）。

Answer 1

【答案】 3:2 正四面體 NH4+ bc r(Fe2+)＜r(Co2+)，晶格能FeO＞CoO，FeCO3比CoCO3易分解 六方最密堆積方式 12

【解析】

(1)①釩是23號元素，外圍5個電子排布于3d、4s軌道上，價電子排布式為3d34s2；

②根據圖1可知，V2O5分子中含有6個σ鍵和4個π鍵；VO43-中V原子的價層電子對數=4+=4，無孤電子對，VSEPR模型為正四面體；

(2)根據氯化鋁的熔點確定其晶體類型，熔點較低的化合物一般為分子晶體，二聚物Al2Cl6中Al有4個Al-Cl鍵、含有配位鍵，氯化鋁是非極性分子、易溶于有機溶劑；

(3)不溶性碳酸鹽分解的過程實質是金屬陽離子與碳酸根中的氧離子結合的過程，金屬陽離子半徑越小、與氧離子形成的離子鍵越強，碳酸鹽分解的溫度越低；

(4)Ga原子采用六方最密堆積方式，每個Ga原子周圍距離最近的Ga原子數目為12；晶胞中Ga原子數為1+4×+4×=2，N原子數為1+2×+2×=2，晶胞的質量m=g，根據密度公式計算晶體密度。

(1)①釩是23號元素，核外有23個電子，價電子排布式為3d34s2，價電子排布圖是；

②根據圖1可知，V2O5分子中含有4個V=O雙鍵和2個VO單鍵，一個雙鍵含有1個σ鍵和1個π鍵，單鍵均為σ鍵，所以V2O5分子中含有6個σ鍵和4個π鍵，σ鍵和π鍵數目之比為3:2； VO43-中V原子的價層電子對數=4+=4，無孤電子對，VSEPR模型和空間構型均為正四面體，所以與VO43-空間構型相同的一種陽離子為NH4+；

(2)a．氯化鋁熔點較低，所以為分子晶體，故a正確；

b．Al的價層電子對數為4，采用sp3雜化，故b錯誤；

c．氯化鋁是非極性分子、易溶于水和有機溶劑，故c錯誤；

d．蒸氣或熔融狀態以Al2Cl6形式存在，氯化鋁中鋁原子最外層電子只有3個電子，每個鋁原子和四個氯原子形成共價鍵，且其中一個共用電子對是氯原子提供，所以含有配位鍵，故d正確；

故答案為：bc；

(3)不溶性碳酸鹽分解的過程實質是金屬陽離子與碳酸根中的氧離子結合的過程，金屬陽離子半徑越小，形成的氧化物晶格能越大、物質越穩定，由于r(Fe2+)＜r(Co2+)，所以FeCO3的分解溫度低于CoCO3；

(4)晶胞圖中Ga原子采用六方最密堆積方式，以結構單元上底面面心的Ga原子研究，上底面6個頂點Ga原子、內部的3個Ga原子之距離最近且相等，與上底面共面的結構單元內還有3個Ga原子，故每個Ga原子周圍距離最近的Ga原子數目為12；晶胞中Ga原子數為1+4×+4×=2，N原子數為1+2×+2×=2，晶胞的質量m=g，晶胞體積V=2×sin60a2bcm3=a2bcm3，晶體密度ρ=gcm3=g/cm3。