钒是我国的丰产元素.广泛用于催化及钢铁工业．回答下列问题:(1)钒在元素周期表中的位置为第4周期ⅤB族.其价层电子排布图为．(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4.2．(3)V2O5常用作SO2 转化为SO3的催化剂．SO2 分子中S原子价层电子对数是3对.分子的立体构型为V形,SO3气态为单分� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

14．钒是我国的丰产元素，广泛用于催化及钢铁工业．

回答下列问题：
（1）钒在元素周期表中的位置为第4周期ⅤB族，其价层电子排布图为

．
（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4、2．
（3）V₂O₅常用作SO₂ 转化为SO₃的催化剂．SO₂ 分子中S原子价层电子对数是3对，分子的立体构型为V形；SO₃气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为sp²；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sp³；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，较短的键为a（填图2中字母），该分子中含有12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正四面体；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．

分析（1）由题意知，钒的核电荷数为23，则可以推知钒在元素周期表中的位置为第4周期ⅤB族，根据核外电子的轨道能量排布顺序知，1s＜2s＜2p＜3s＜3p＜4s＜3d＜4p，因此推断其电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²，注意由于4s轨道能量比3d轨道能量低，因此先排4s轨道，因此其价层电子排布式为3d³4s²，以此书写电子排布图；
（2）由晶胞可知，V位于顶点和体心，O有4个位于面心，2个位于体心；
（3）SO₂分子中S原子形成2个δ键，孤电子对数为$\frac{6-2×2}{2}$=1，SO₃气态为单分子，该分子中S原子形成3个δ键，没有孤对电子，SO₃的三聚体中S原子形成4个δ键，以此判断空间构型和杂化类型；SO₃的三聚体中每个S形成，存在S=O键和S-O键，S=O键长较短；
（4）VO₄^3-中，V形成4个δ键，孤电子对数为$\frac{5+3-4×2}{2}$=0，为正四面体结构，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，以此判断形成的化合物的化学式．

解答解：（1）由题意知，钒的核电荷数为23，则可以推知钒在元素周期表中的位置为第4周期ⅤB族，根据核外电子的轨道能量排布顺序知，1s＜2s＜2p＜3s＜3p＜4s＜3d＜4p，因此推断其电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²，注意由于4s轨道能量比3d轨道能量低，因此先排4s轨道，因此其价层电子排布式为3d³4s²，则电子排布图为，
故答案为：第4周期ⅤB族；；
（2）由晶胞可知，V位于顶点和体心，阳离子个数为1+8×$\frac{1}{8}$=2，O有4个位于面心，2个位于体心，则阴离子个数为4×$\frac{1}{2}$+2=4，
故答案为：4；2；
（3）SO₂分子中S原子形成2个δ键，孤电子对数为$\frac{6-2×2}{2}$=1，SO₂分子中S原子价层电子对数是3，为V形结构，
SO₃气态为单分子，该分子中S原子形成3个δ键，没有孤对电子，则为sp²杂化，
SO₃的三聚体中S原子形成4个δ键，为sp³杂化；SO₃的三聚体中每个S形成，存在S=O键和S-O键，S=O键长较短，即a较短，该分子中含有σ键数目为3×4=12，
故答案为：3；V形；sp²；sp³；a；12；
（4）VO₄^3-中，V形成4个δ键，孤电子对数为$\frac{5+3-4×2}{2}$=0，为正四面体结构，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，
故答案为：正四面体；NaVO₃．

点评本题综合考查物质的结构和性质，侧重于学生的分析能力的考查，注意把握杂化类型以及价层电子数的判断，难度中等．

序号	实验条件	反应时间	CO（g）/mol	H₂（g）/mol	CH₃OH（g）/mol
实验Ⅰ	恒温恒容	0min	2	4	0
		10min		2.8
		20min	1
实验Ⅱ	绝热恒容	0min	2	4	0

	A．	属于高分子化合物
	B．	水解后可得到多种氨基酸
	C．	可用于蛋白质反应机理的研究
	D．	加入CuSO₄溶液后所得的沉淀能用溶于水

t（s）	0	500	1000	1500
n（NO₂）（mol）	20	13.96	10.08	10.08

元素	N	S	O	Si
原子半径/10-¹⁰m	0.75	1.02	0.74	1.17

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