Question

【题目】2013年诺贝尔化学奖授予三位美国科学家，以表彰他们如光合作用叶绿体光反应时酶中、生物固氮时固氮酶中)的化学反应。

(1)固氮酶有铁蛋白和钒铁蛋白两种，它们不仅能够催化N2还原成NH3，还能将环境底物乙炔催化还原成乙烯，下列说法正确的有________(不定项选择)。

a．C2H2、C2H4都是非极性分子

b．碳负离子CH呈三角锥形

c．NO＋电子式为[∶NO∶]＋

d．NH3沸点比N2高，主要是因为前者是极性分子

(2)钒可合成电池电极，也可人工合成二价钒(V)固氮酶(结构如图)

①V2＋基态时核外电子排布式为______________________________________。

②钒固氮酶中钒的配位原子有________(写元素符号)。

③熔融空气电池钒硼晶体晶胞结构如图所示，该晶胞中含有钒原子数目为________。

(3)烟酰胺(结构简式如图)可用于合成光合辅酶NADPH，烟酰胺分子中氮原子的杂化轨道类型有________，1 mol该分子中含σ键的数目为__________________________________。

Answer 1

【答案】(1)abc

(2)①1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3 ②S、N ③4

(3)sp2、sp3 15NA(或15×6.02×1023)

【解析】(1)乙烯、乙炔均为非极性分子，a正确；碳负离子CH与NH3互为等电子体，故CH呈三角锥形，b正确；NO＋与N2互为等电子体，故NO＋的电子式为[∶NO∶]＋，c正确；氨气的沸点比氮气高的主要原因是氨气分子间存在氢键，d错误。

(2)①V的原子序数为23，V2＋基态时核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3。②根据钒固氮酶的结构示意图可知钒固氮酶中钒的配位原子有S和N两种。③根据钒硼晶体晶胞中钒原子所处的位置和分摊法计算，该晶胞中含有的钒原子数目为： 8×＋8×＋2×＝4。

(3)根据烟酰胺的结构简式可知其分子中氮原子的杂化轨道类型有两种，分别为sp2和sp3杂化。根据分子结构以及单键、双键所含σ键的规律可知。1 mol该分子中含15 mol σ键。