Question

[选修3—物质结构与性质]（13分）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    ，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     、       。

（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   对，分子的立体构型为    ；SO₃气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为   ；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，较短的键为   （填图2中字母），该分子中含有   个键。

（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，则偏钒酸钠的化学式为    。

Answer

（1）第四周期ⅤB族，；（2）4、2；

（3）sp2，sp3，a，12；（4）正四面体，NaVO3。

【解析】

试题分析：（1）钒是23号元素，位于第四周期ⅤB族，钒是副族元素，价层电子是外层电子和次外层上的d能级上的电子，其价层电子排布图是：；（2）根据均摊法，顶点占1/8，面上占1/2，体心全属于此晶胞，钒的个数8×1/8＋1=2，氧的个数：4×1/2＋2=4，故阴离子个数为4，阳离子个数为2；（3）价层电子对数包括δ键和孤电子对数，SO2的含有δ键有2，孤电子对数：1/2（a－xb）=1/2（6－2×2）=1，价层电子对数=2＋1=3，WSEPR模型属于三角形，空间构型去掉孤电子对，属于V型， 杂化轨道数=价层电子对数=δ键＋孤电子对=3＋1/2（6－3×2）=3，SO3的杂化类型是sp2，按照三聚体环状结构图，硫元素有4个δ键，无孤电子对，杂化类型是sp3，三具体环状结构中每个S形成S－O键和S=O键，S=O键长较短，即a，两个成键原子间只能形成1个δ键，分子中共有12个；（3）VO43－有4个δ键，孤电子对=1/2（5＋3－4×2）=0，为正四面体结构，依据均摊法，每个阴离子中氧原子个数2×1/2＋2=3，V的价态显＋5价，阴离子为VO3－，化学式为NaVO3。

考点：考查元素在周期表的位置、价电子、电子排布图、杂化类型、空间构型、晶胞等知识。