Question

【题目】钒(23V)被称为“现代工业味精”，可添加在钢铁中，并以钛－铝－钒合金的形式用于航天领域；钒的化合物被广泛用作催化剂、燃料及电池等。我国钒钛磁铁矿储量较大，是世界上产钒大国。请完成下列问题：

（1）钒的基态原子的外围电子排布式为_____。

（2）钒的某种氧化物的晶胞结构如下图1所示，则该氧化物的化学式为________，其熔沸点比下图3（为邻苯二甲酸酐的结构）物质的熔沸点要________（填“高”、“低”或“差不多”）。

（3）V2O5是一种常见的催化剂，在合成硫酸、硝酸、邻苯二甲酸酐、乙烯、丙烯中，均使用五氧化二钒作催化剂。

①五氧化二钒的结构简式如上图2所示，则该结构中含有_______个π键。

②在丙烯(CH3CH＝CH2)分子中碳原子的杂化方式分别为__________。

③H、C、N、O四元素，其电负性从大到小的顺序依次为___________________。

④V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠(Na3VO4)。列举与空间构型相同的一种阳离子：________(填离子符号)。

（4）已知单质钒的晶胞如上图5所示，假设晶胞的边长为d×10—7cm，钒的相对原子质量为M，则密度为__________g·cm－3。(设阿伏加德罗常数为NA)

Answer 1

【答案】3d34s2 VO2 高 4 sp3、sp2 O>N>C>H

【解析】

（1）钒是23号元素，根据能量最低原理写出外围电子排布式；

（2）根据均摊法计算晶胞中V、O原子数目，进而确定化学式。VO2 是离子晶体，其熔沸点比分子晶体邻苯二甲酸酐的熔沸点要高。

（3）①单键为σ键，双键含有1个σ键、1个π键；

②甲基上的碳形成4个σ键，为sp3、双键上的碳形成3个σ键，一个π键，为sp2杂化；

③非金属性越强，电负性越大；

④形成4个σ键，没有孤对电子的粒子；

（4）结合原子数目表示出晶胞质量，再根据ρ=m/V计算晶胞密度。

（1）钒的基态原子的外围电子排布式为3d34s2 ；

（2）由晶胞结构可知，含钒原子8×1/8+1=2,O为4×1/2+2=4，该氧化物的化学式为VO2 ，VO2 是离子晶体，其熔沸点比分子晶体邻苯二甲酸酐的熔沸点要高。

（3）①由五氧化二钒的结构图：单键为σ键，双键含有1个σ键、1个π键，可得出含有4个π键。

②在丙烯(CH3CH＝CH2)分子中碳原子的杂化方式分别为：甲基上的碳形成4个σ键，为sp3、双键上的碳形成3个σ键，一个π键，为sp2杂化。

③非金属性越强，电负性越大；H、C、N、O四元素，其电负性从大到小的顺序依次为O>N>C>H。

④形成4个σ键，没有孤对电子的粒子，与空间构型相同的一种阳离子：NH4＋。

（4）晶胞中钒原子个数为8×1/8+1=2,假设晶胞的边长为d×10—7cm，钒的相对原子质量为M，则密度为ρ=m/V= g·cm－3。