Question

【题目】碳、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）基态钒的原子结构示意图为____________________________；

（2）的中心原子价层孤电子对数目为______，一个离子中含有_______个键；

（3）巯基烟酸氧钒配合物图是副作用小的有效调节血糖的新型药物。

①该药物中N原子的杂化方式是_______；

②、Y、W三种物质在水中的溶解性由大到小的顺序为__________，原因是__________；

已知：多原子分子中，若原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道，则p电子可在多个原子间运动，形成“离域键”或大键。大键可用表示，其中m、n分别代表参与形成大键的原子个数和电子数，如苯分子中大键表示为。

③下列微粒中存在“离域键”的是_____；

④分子中大键可以表示为_______________；

（5）偏钒酸铵加热分解生成五氧化二钒、氨气、水。偏钒酸铵的阴离子呈如下图2所示的无限链状结构，则偏钒酸铵的化学式为_________；

（6）某六方硫钒化合物晶体的晶胞如图4所示表示V，表示，该晶胞的化学式为VS。图3为该晶胞的俯视图。

①请在图4中用标出V原子的位置；__________

②已知晶胞的密度为，计算晶胞参数____________cm。列出计算式即可

Answer 1

【答案】 4 X中含有羧基可以与水分子形成氢键，增强水溶性；Y中含有酯基和苯环，W中含有酯基，都不利于水的溶解 八个顶点各一个，四条棱上各一个

【解析】

（1）基态钒原子核外23个电子，根据构造原理书写其核外电子排布式；

（2）VO43-的中心原子价层孤电子对数目=（5+3-4×2），一个VO43-离子中V原子和每个O原子形成一个共价单键，共价单键为σ键；

（3）①该药物中每个N原子含有一个孤电子对，两个σ键，根据杂化轨道理论确定其杂化类型；

②-COOH、-SH、氨基是亲水基，酯基是憎水基，亲水基个数越多其溶解性越大；

③形成离域π键的形成条件是“原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道，则p电子可在多个原子间运动“，硫酸根离子是正四面体结构，硫化氢中H原子和S原子没有平行的p轨道；

④CS2分子中大π键由3个原子形成的，且每个S原子提供1个p电子、C原子提供2个p电子；

（4）根据图知，每个V原子连接O原子个数=2+2×=3，则偏钒酸根离子为VO3-；

（5）①根据图知，每个晶胞中含有2个S原子，其化学式为VS，则每个晶胞中含有2个V原子，每个顶点上含有1个V原子，要使每个晶胞中含有2个V原子，只能是竖着的每条棱上含有一个V原子；

②设其高为hcm，其体积V=（a×10-7 cm）×（a×10-7 cm）×sin60°×hcm，密度ρ=进行计算。

依据钒的原子序数是23可得，基态钒的原子结构示意图为：；

依据图1可知，的中心原子价层孤电子对数目为0，一个离子中含有4个键；

①该药物中N原子形成了一个平面结构的环，因此杂化方式是：sp2；

②X、Y、W三种物质在水中的溶解性由大到小的顺序为，原因是：羧基、N原子均能与水分子形成氢键，增大溶解度。X分子中既有羧基又含N原子，W分子中只含N原子，Y分子中既不含羧基，又不含N原子，故答案为：；X中含有羧基可以与水分子形成氢键，增强水溶性；Y中含有酯基和苯环，W中含有酯基，都不利于在水中的溶解；

③A.含有三中心四电子键，故A正确；

B.的结构中没有离域键，故B错误；

C.的结构中没有离域键，故C错误；

D.含有三中心四电子键，故D正确；

故答案为AD；

④CS2分子中大键可以表示为，故答案为：；

根据图2所示推断偏钒酸铵的化学式为：NH4VO3；

①依据图3和图4可知，V原子所处的位置是：八个顶点各一个，四条棱上各一个，故答案为：八个顶点各一个，四条棱上各一个；

②依据①的知识可知，晶胞中含有4个VS粒子，，所以，故答案为：nm。