题目内容
【题目】【化学——选修3：物质结构与性质】
钒（12V）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）钒价层电子排布图为 ，比钒质子数大1的元素原子的电子排布式为 。
（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的转化剂。SO2分子VSEPR模型是 ，硫原子杂化类型为 ；SO3气态为单分子，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，较长的键为 （填图2字母），该分子含有 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（钒位于体心），则偏钒酸钠的化学式为 。
【答案】（1）
1s22s22P63s23P63d54s1
（2）4，2
（3）平面三角形sp2sp3杂化b12
（4）正四面体形NaVO3
【解析】试题分析：（1）钒的原子序数是23，因此其价层电子排布图为，比钒质子数大1的元素是Cr，则其原子的电子排布式为1s22s22P63s23P63d54s1。
（2）分析钒的某种氧化物的晶胞结构利用切割法计算，晶胞中实际拥有的阴离子氧离子数目为4×1/2+2=4，阳离子钒离子个数为8×1/8+1=2。
（3）SO2分子中中心原子的价层电子对数是
，所以SO2分子VSEPR模型是平面三角形，硫原子杂化类型为sp2；根据杂化轨道理论判断气态SO3单分子中S原子的杂化轨道类型为sp2杂化；由SO3的三聚体环状结构判断，该结构中S原子形成4个键，硫原子的杂化轨道类型为sp3杂化；该结构中S—O键长两类，一类如图中a所示，含有双键的成分键能较大，键长较短，另一类为配位键，为单键，键能较小，键长较长；由题给结构分析该分子中含有12个σ键。
（4）根据价层电子对互斥理论判断钒酸钠（Na3VO4）中阴离子的立体构型为正四面体形；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NaVO3。
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