Question

【題目】硫和釩的相關(guān)化合物，在藥物化學(xué)及催化化學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。回答下列問題:

（1）基態(tài)釩原子的外圍電子軌道表達(dá)式為___________,釩有+2、+3、+4、+5等多種化合價(jià)，其中最穩(wěn)定的化合價(jià)是________,VO43-的幾何構(gòu)型為________.

（2）2-巰基煙酸氧釩配合物(圖1) 是副作用小的有效調(diào)節(jié)血糖的新型藥物。

①基態(tài)S原子中原子核外未成對(duì)電子數(shù)為_______,該藥物中S原子的雜化方式是_______.所含第二周期元素第一電離能按由大到小順序的排列是___________.

②2-巰基煙酸(圖2) 水溶性優(yōu)于2-巰基煙酸氧釩配合物的原因是_________.

（3）多原子分子中各原子若在同一平面，且有相互平行的p軌道，則p電子可在多個(gè)原子間運(yùn)動(dòng)，形成“離域Π鍵”，下列物質(zhì)中存在“離域Π鍵”的是_____.

A.SO2 B.SO42- C.H2S D.CS2

（4）某六方硫釩化合物晶體的晶胞如圖3所示，該晶胞的化學(xué)式為______。圖4 為該晶胞的俯視圖，該晶胞的密度為________g/cm3 (列出計(jì)算式即可)。

Answer 1

【答案】 +5 正四面體 2 sp3 N>O>C 2-巰基煙酸的羧基可與水分子之間形成氫鍵，使其在水中溶解度增大 AD VS

【解析】（1）釩原子為23號(hào)元素，電子排布式為[Ar]3d34s2，所以外圍電子軌道排布式為。其最穩(wěn)定的化合價(jià)應(yīng)該是+5，即失去所有的價(jià)電子，形成最外層8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥原理，VO43-中的中心原子V的價(jià)電子為5，配位原子O不提供電子，帶有三個(gè)單位負(fù)電，所以外層電子為8個(gè)，共4對(duì)，空間構(gòu)型為正四面體。

（2）①S原子的電子排布為[Ne]3s23p4，所以S原子的3p能級(jí)上有4個(gè)電子，分配在三個(gè)軌道中，有兩個(gè)單電子。從圖中得到S的配位數(shù)為2，所以此時(shí)S的外層有6+2=8個(gè)電子，電子對(duì)為4，所以S應(yīng)該的雜化方式是sp3雜化。其中含有的第二周期元素是C、N、O。同周期元素從左向右應(yīng)該是第一電離能增大，因?yàn)?/span>N的2p能級(jí)上有3個(gè)電子，是p能級(jí)的半滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以N的第一電離能反常增大，所以第一電離能為：N>O>C。

②2-巰基煙酸有羧基可以與水分子形成氫鍵，所以其水溶性會(huì)更好。

（3）從題目表述來看，形成離域Π鍵的要求是：①原子共平面；②有相互平行的p軌道。根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，二氧化硫?yàn)槠矫嫒�角形，硫酸根為正四面體，硫化氫為角型，二硫化碳為直線型。所以選項(xiàng)B一定錯(cuò)誤。而硫化氫的H原子不存在p軌道。所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤。由上正確的是選項(xiàng)A和選項(xiàng)D。

（4）晶胞中有V為：8×1/8+4×1/4=2個(gè)；S為：2×1=2個(gè)，所以化學(xué)式為VS。因?yàn)樵摼О�中�?/span>2個(gè)VS，所以晶胞質(zhì)量為2×(32+51)/NA g。根據(jù)圖4得到晶胞底面的面積為a× nm2，所以晶胞的體積為：a××b nm3。1nm=10-7cm，所以晶體密度為。