Question

2013年诺贝尔化学奖授予三位美国科学家，以表彰他们在开发多尺度复杂化学系统模型方面所做的贡献。可以用量子化学计算小区间内（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）固氮酶有由铁蛋白和钼铁蛋白两种，它们不仅能够催化N₂还原成NH₃以外，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CH₃^－呈三角锥形
c.NO⁺电子式为
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的二价钒（V）固氮酶（结构如下图）。

①V²⁺基态时核外电子排布式为               。
②钒固氮酶钒的配位原子有                (写元素符号)。
③熔融空气电池钒硼晶体晶胞结构如下图所示，该晶胞中含有钒原子数目为               。

（3）烟酰胺（结构式如图）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               ，1mol该分子中含σ键数目为               。

Answer 1

（1）abc（2分）
（2）①1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³或[Ar]3d³（2分）。
②S、N （2分，漏写得1分） ③4（2分）。
（3）sp²、sp³（2分，漏写得1分，错写该空为零分）；15mol(或15×6.02×10²³)（2分）。

试题分析：（1）a、C₂H₂为直线型，C₂H₄为平面结构，均对称为非极性分子，正确；b、此离子中碳原子为sp3杂化，为三角锥形，正确；c、NO⁺与氮气为等电子体，正确；d、前者含有分子间氢键溶沸点高，错误；（2）与钒原子相连有三个硫原子和三个氮原子；
晶胞中顶点8×1/8=1,棱8×1/4=2,面心2×1/2=1，共4个；（3）环上氮原子形成单键和双键为sp2杂化，氨基中氮原子形成单键，为sp3杂化；σ键环上有6个，还有4个碳氢键，共有15个。