Question

【题目】硫和钒的相关化合物，在药物化学及催化化学等领域应用广泛。回答下列问题：

(1)基态钒原子的外围电子轨道表达式为__________，钒有+2、+3、+4、+5 等多种化合价，其中最稳定的化合价是______________，VO43-的几何构型为___________。

(2)2-巯基烟酸氧钒配合物(图1) 是副作用小的有效调节血糖的新型药物。

①该药物中S 原子的杂化方式是____________，所含第二周期元素第一电离能按由大到小顺序的排列是__________________。

②2-巯基烟酸(图2)水溶性优于2-疏基烟酸氧钒配合物的原因是___________________。

(3)多原子分子中各原子若在同一平面，且有相互平行的p轨道，则p电子可在多个原子间运动，形成“离域П键”，下列物质中存在“离域П键”的是___________。

A.SO2 B.SO42- C.H2S D.CS2

(4)某六方硫钒化合物晶体的晶胞如图3所示，该晶胞的化学式为_____________。图4为该晶胞的俯视图，该晶胞的密度为________g/cm3 (列出计算式即可)。

Answer 1

【答案】 +5 正四面体 sp3 N>O>C 2-巯基烟酸的羧基可与水分子之间形成氢键，使其在水中溶解度增大 AD VS

【解析】(1) 钒为23号元素，电子排布式为[Ar]3d34s2，所以外围电子排布式为3d34s2，所以外围电子轨道表达式为，其最稳定的化合价是+5，即失去所有的价电子，形成最外层8电子的稳定结构；根据价层电子对互斥原理，VO43-中的中心原子V的价电子为5，配位原子O不提供电子，带有三个单位负电荷，所以外层电子为8个，共4对，空间构型为正四面体；(2) ①从图中得到S的配位数为2，所以此时S的外层有6+2=8个电子，电子对为4，所以S应该的杂化方式是sp3杂化；其中含有的第二周期元素是C、N、O，同周期元素从左向右应该是第一电离能增大，因为N的2p能级上有3个电子，是p能级的半满稳定结构，所以N的第一电离能反常增大，所以第一电离能为N>O>C；②2-巯基可以与水分子形成氢键，所以其水溶性会更好； （3）从题目表述来看，形成离域键的要求是：①原子共平面；②有相互平行的p轨道。根据价层电子对互斥理论，二氧化硫为平面三角形，硫酸根为正四面体，硫化氢为V型，二硫化碳为直线型。所以选项B一定错误；而硫化氢的H原子不存在p轨道。所以选项C错误。由上正确的是选项AD；（4）晶胞中有V为：个，S为：个，所以化学式为VS；因为该晶胞中有２个VS，所以晶胞质量为g； 根据图4得到晶胞的面积为，所以晶胞的体积为：，1nm=10-7cm，所以晶体密度为。