题目内容
10．钒（23V）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1s22s22p63s23p63d54s1．（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VSEPR模型是平面三角形，硫原子杂化类型为sp2；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，较长的键为b（填图2中字母），该分子中含有个12σ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（钒位于体心），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，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；比钒质子数大1的元素原子的质子数为24；
（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键较长；
（4）VO43-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，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
，比钒质子数大1的元素原子的质子数为24，为Cr元素，其原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d54s1；
故答案为：；1s22s22p63s23p63d54s1；
（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，VSEPR模型是平面三角形，
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，S-O键较长，即b较长，该分子中含有σ键数目为3×4=12，
故答案为：平面三角形；sp2；sp3；b；12；
（4）VO43-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，注意把握电子排布式和电子排布图、杂化类型以及价层电子数的判断，题目难度中等．
研究表明丰富的CO2完全可以作为新碳源，解决当前应用最广泛的碳源（石油和天然气）到本世纪中叶将枯竭的危机，同时又可缓解由CO2累积所产生的温室效应，实现CO2的良性循环．（1）目前工业上有一种方法是用CO2和H2在230℃能量催化剂条件下转化生成甲醇蒸汽和水蒸气．如图表示恒压容器中0.5mol CO2和1.5mol H2转化率达80%时的能量变化示意图．能判断该反应达到化学平衡状态的依据是bd（填字母）．
a．容器中压强不变
b．H2的体积分数不变
c．c（H2）=3c（CH3OH）
d．容器中密度不变
e．2个C=O断裂的同时有6个H-H断裂
（2）将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），得到如下三组数据：
| 实验组 | 温度 ℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
| CO | H2O | H2 | CO | |||
| 1 | 650 | 4 | 2 | 1.6 | 2.4 | 6 |
| 2 | 900 | 2 | 1 | 0.4 | 1.6 | 3 |
| 3 | 900 | a | b | c | d | t |
②实验3中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a/b的值（填具体值或取值范围）．
③实验4，若900℃时，在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1mol，则此时v（正）＜v（逆）（填“＜’’、“＞”或“=’’）．
（3）已知在常温常压下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ/mol
（4）已知草酸是一种二元弱酸，草酸氢钠（NaHC2O4）溶液显酸性．常温下，向10mL 0.0l mol．L-l H2C2O4溶液中滴加10mL 0.01mol．L-l NaOH溶液时，比较溶液中各种离子浓度的大小关系c（Na+）＞c（HC2O4-）＞c（H+）＞c（C2O42-）＞c（OH-）．
（5）以甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池．该电池的负极反应式
为CH3OCH3+16OH--12e-=2CO32-+11H2O．
| X | L层电子数是K层电子数的3倍 |
| Y | 核外电子层数等于原子序数 |
| Z | L层电子数是K层和M层电子数之和 |
| W | 共用三对电子形成双原子分子，常温下为气体单质 |
．（2）元素X与元素Z相比，非金属性较强的是O（填元素符号），写出一个能表示X、Z非金属性强弱关系的化学反应方程式S+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$SO2或2H2S+O2═2H2O+2S．
（3）X、Y、Z、W四种元素形成的一种化合物，其水溶液显强酸性，该化合物的化学式为NH4HSO4，写出其在水溶液中的电离方程式．NH4HSO4=NH4++H++SO42-
（4）元素X和元素Y以原子个数比1：1化合形成的化合物Q，元素W和元素Y化合形成的化合物M，Q和M的电子总数相等．以M为燃料，Q为氧化剂，可作火箭推进剂，最终生成无毒的，且在自然界中稳定存在的物质，写出该反应的化学方程式．N2H4+2H2O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$N2+4H2O．
| A． | （1）（2）（3）一样重 | B． | （1）中最重 | C． | （2）中最重 | D． | （3）最轻 |
| A． | 中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈 | |
| B． | 服用阿司匹林出现水杨酸反应时，用NaHCO3溶液解毒 | |
| C． | 石油裂解、煤的干馏、玉米制醇、蛋白质的变性和纳米银粒子的聚集都是化学变化 | |
| D． | 燃料的脱硫脱氮、SO2的回收利用和NOx的催化转化都是减少酸雨产生的措施 |
| A． | 4种 | B． | 3种 | C． | 2种 | D． | 1种 |
