题目内容
【题目】钒（23V)是我国的丰产元素，广泛用于催化及钢铁工业。回答下列问题：
（1）钒在元素周期表中的位置为_______，其价层电子排布图为____________。
（2）钒的某种氧化物的晶胞结构如图1所示。晶胞中实际拥有的阴、阳离子个数分别为____、_____。
（3）V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。SO2分子中S原子价层电子对数是__对，分子的立体构型为___；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为____；SO3的三聚体环状结构如图2所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为___；该结构中S—O键长有两类，一类键长约140pm，另一类键长约为160pm，较短的键为__（填图2中字母)，该分子中含有___个σ键。
（4）V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠（Na3VO4)，该盐阴离子的立体构型为___；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图3所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为_______。
【答案】 第4周期ⅤB族 
4 2 3 V形 sp2杂化 sp3杂化 a 12 正四面体形 NaVO3
【解析】试题分析：（1）由题意知，钒的核电荷数为23，则可以推知钒在元素周期表中的位置为第4周期ⅤA族，根据核外电子的轨道能量排布顺序，可以推断其电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，处于d区，钒处于第四周期第ⅤB族，其价层电子排布图为
。
（2）由晶胞可知，V位于顶点和体心，阳离子个数为1+8×1/8=2，O有4个位于面心，2个位于体心，则阴离子个数为4×1/2+2=4，所以晶胞中实际拥有的阴、阳离子个数分别为4,2.
（3）SO2分子中S原子形成2个键，孤电子对数为（6-2×2）÷2=1，SO2分子中S原子价层电子对数是3，为V形结构，SO3气态为单分子，该分子中S原子形成3个键，没有孤对电子，则为sp2杂化，SO3的三聚体中S原子形成4个键，为sp3杂化；SO3的三聚体中每个S存在S=O键和S-O键，S=O键长较短，即a较短，该分子中含有键数目为3×4=12
（4）VO43-中，V形成4个键，孤电子对数为（5+3-4×2）÷2=0，为正四面体结构，由链状结构可知每个V与3个O形成阴离子，且V的化合价为+5价，则形成的化合物化学式为NaVO3。
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【题目】造成酸雨的主要物质是NO2和SO2，某科研小组进行如下研究。
（1）处理二氧化硫通常是先在水中把它氧化成硫酸，再用NH3·H2O吸收。
已知2NH3·H2O (aq) + H2SO4(aq)==(NH4)2SO4(aq)+ 2H2O(l) △H=-24.2kJ/mol，中和热△H=-57.3 kJ/mol则1mol NH3·H2O理论上完全电离时需要吸收的热量为________。
（2）常温下也可以用NaOH溶液直接吸收SO2，在吸收过程中，溶液pH随n(SO32-):n(HSO3-)变化关系如下表:
n(SO32-):n(HSO3-) | 88:12 | 1:1 | 12:88 |
pH | 8.2 | 7.4 | 6.0 |
①当吸收液呈中性时，溶液中离子浓度由大到小排列顺序为___________。
②当向NaOH溶液中通入足量的SO2时，得到NaHSO3溶液，在pH为4~7之间电解，硫元素在阴极上被还原为Na2S2O4，这是电化学脱硫技术之一。写出该阴极的电极反应式_______。
（3）向容积为2L，密闭容器中分别充入0.20molNO2和0.4mol SO2，发生SO2(g)+NO2(g) 
SO3(g)+NO(g) △H=-41.8 kJ/mol 在不同温度下测定同一时刻NO2的转化率，结果如下图所示。
①a、c两点反应速率大小关系: v(a) ___v(c)。(填“>”、“<” 或“=”)
②温度为T2时从反应开始经过2min 达到b点，用SO3表示这段时间的反应速率为______，此温度下该反应的平衡常数为_______。若在此温度下，保持容器的容积不变，再向容器中充入0.10molNO2和0.2molSO2，NO2的转化率_______(填“增大”、“减小”或“不变”).
③NO2的转化率随温度升高先增大后减小的原因是____________。
