题目内容
【题目】钒(23V)是我国的丰产元素，广泛应用于催化及钢铁工业，有“化学面包”、金属“维生素”之称。回答下列问题：
(1)钒原子的核外电子排布式为________________，在元素周期表中的位置为______。
(2)V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓为________形；气态SO3以单分子形式存在，其分子的立体构型为_______形；固体SO3的三聚体环状结构如图所示，该结构中S—O键长有a、b两类，b的键长大于a的键长的原因为______________。
(3)V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠(Na3VO4)，该盐阴离子中V的杂化轨道类型为___________；也可得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为_____________。
(4)钒的某种氧化物晶胞结构如图所示。该氧化物的化学式为__________，若它的晶胞参数为x nm，则晶胞的密度为__________ g/cm3。
【答案】1s22s22p63s23p63d34s2 第四周期VB族 哑铃 平面正三角形 a键含有双键的成分，键能大，键长较短；b键为单键，键能较小，键长较长 sp3 NaVO3 VO2 
【解析】
(1)V是23号元素，可以推知钒在元素周期表中的位置为第四周期VB族；根据构造原理知，1s＜2s＜2p＜3s＜3p＜4s＜3d＜4p，因此推断其电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2；
(2)S是16号元素，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，其最高能级是3p能级，其电子云形状是哑铃形；
SO3中S原子价层电子对数=3+
=3，且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论，判断其空间构型为平面正三角形；
根据SO3的三聚体环状结构可知，该结构中硫原子形成4个键，该结构中S-O 键长有两类，一类如图1中a所示，a键含有双键的成分，键能大，键长较短；另一类为b键，b键为单键，键能较小，键长较长，所以b的键长大于a的键长；
(3)VO43-中，V形成4个σ键，孤电子对数为
，V的价层电子对数为4，V为sp3杂化；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；
(4)由晶胞可知，V原子位于顶点和体心，阳离子个数为1+8×
=2，O原子有4个位于面心，2个位于体内，则阴离子个数为4×
+2=4，故晶胞中实际含有的阴、阳离子个数比为4：2，所以该物质化学式为VO2；则该晶体的密度为
g/cm3。
【题目】甲醇是重要的化工原料，利用煤化工中生产的CO、CO2和H2可制取甲醇等有机物，发生的反应有：
①CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) △H1=－99kJ·mol－1
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H2
相关物质的化学键键能数据如下：
化学键 | C=O（CO2） | H—H | C—O | H—O | C—H |
E/（kJ·mol－1） | 803 | 436 | 343 | 465 | 413 |
（1）该反应△H2=___________。
（2）关于反应①下列说法，正确的是___________。
A.该反应在任何温度下都能自发进行
B.升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小
C.使用催化剂，不能提高CO的转化率
D.增大压强，该反应的化学平衡常数不变
（3）在某温度下，将1.0moCO与2.0molH2充入2L的空钢瓶中，发生反应①，在第5min时达到化学平衡状态，此时甲醇的物质的量分数为0.1。在第10min、20min时分别改变反应条件，甲醇的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示：
①从反应开始到5min时，生成甲醇的平均速率为___________。
②H2的平衡转化率α=___________%，化学平衡常数K=___________。
③1min时，υ正___________υ逆(填“大于”“小于”或“等于”)
④1mim时υ正___________4min时υ逆(填“大于”“小于”或“等于”)
⑤比较甲醇在7～8min、12～13min和25～27min时平均反应速率[平均反应速率分别以υ(7～8)、υ(12～13)、υ(25～27)表示的大小_________________________________。
③若将钢瓶换成同容积的绝热容器，重复上述试验，平衡时甲醇的物质的量分数___________0.1。(填“>”、“<”或“=”)
