Question

【題目】釩(23V)被稱為“現代工業味精”，可添加在鋼鐵中，并以鈦－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，是世界上產釩大國。請完成下列問題：

（1）釩的基態原子的外圍電子排布式為_____。

（2）釩的某種氧化物的晶胞結構如下圖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構）物質的熔沸點要________（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、鄰苯二甲酸酐、乙烯、丙烯中，均使用五氧化二釩作催化劑。

①五氧化二釩的結構簡式如上圖2所示，則該結構中含有_______個π鍵。

②在丙烯(CH3CH＝CH2)分子中碳原子的雜化方式分別為__________。

③H、C、N、O四元素，其電負性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)。列舉與空間構型相同的一種陽離子：________(填離子符號)。

（4）已知單質釩的晶胞如上圖5所示，假設晶胞的邊長為d×10—7cm，釩的相對原子質量為M，則密度為__________g·cm－3。(設阿伏加德羅常數為NA)

Answer 1

【答案】3d34s2 VO2 高 4 sp3、sp2 O>N>C>H

【解析】

（1）釩是23號元素，根據能量最低原理寫出外圍電子排布式；

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

（3）①單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個σ鍵、1個π鍵；

②甲基上的碳形成4個σ鍵，為sp3、雙鍵上的碳形成3個σ鍵，一個π鍵，為sp2雜化；

③非金屬性越強，電負性越大；

④形成4個σ鍵，沒有孤對電子的粒子；

（4）結合原子數目表示出晶胞質量，再根據ρ=m/V計算晶胞密度。

（1）釩的基態原子的外圍電子排布式為3d34s2 ；

（2）由晶胞結構可知，含釩原子8×1/8+1=2,O為4×1/2+2=4，該氧化物的化學式為VO2 ，VO2 是離子晶體，其熔沸點比分子晶體鄰苯二甲酸酐的熔沸點要高。

（3）①由五氧化二釩的結構圖：單鍵為σ鍵，雙鍵含有1個σ鍵、1個π鍵，可得出含有4個π鍵。

②在丙烯(CH3CH＝CH2)分子中碳原子的雜化方式分別為：甲基上的碳形成4個σ鍵，為sp3、雙鍵上的碳形成3個σ鍵，一個π鍵，為sp2雜化。

③非金屬性越強，電負性越大；H、C、N、O四元素，其電負性從大到小的順序依次為O>N>C>H。

④形成4個σ鍵，沒有孤對電子的粒子，與空間構型相同的一種陽離子：NH4＋。

（4）晶胞中釩原子個數為8×1/8+1=2,假設晶胞的邊長為d×10—7cm，釩的相對原子質量為M，則密度為ρ=m/V= g·cm－3。