Question

2013年诺贝尔化学奖授予三位美国科学家，以表彰他们如光合作用叶绿体光反应时酶中、生物固氮时固氮酶中)的化学反应。

（1）固氮酶有铁蛋白和钒铁蛋白两种，它们不仅能够催化N₂还原成NH₃，还能将环境底物乙炔催化还原成乙烯，下列说法正确的有________(不定项选择)。

a．每个C₂H₂和C₂H₄分子中的π键数目相同     b．碳负离子CH呈三角锥形

c． NO^＋电子式为 [∶N⋮⋮O∶]^＋                  d．NH₃沸点比N₂高，主要是因为前者是极性分子

（2）钒可合成电池电极，也可人工合成二价钒(V)固氮酶(结构如图)

V元素位于周期表的______区，该原子基态时的价层电子排布式为___________________。

②钒固氮酶中钒的配位原子有________(写元素符号)。

③熔融空气电池钒硼晶体晶胞结构如图所示，该晶胞中含有钒原子数目为________。

（3）烟酰胺(结构简式如图)可用于合成光合辅酶NADPH，烟酰胺分子中氮原子的杂化轨道类型有               ，1 mol该分子中含σ键的数目为______________________。

Answer

（1） bc （2）① d 3d34s2 ②S、N ③4 （3）sp2、sp3 15NA(或15×6.02×1023)

【解析】

试题分析：（1）a．双键中含有1个π键，三键中含有2个π键，则每个C2H2和C2H4分子中的π键数目不相同，分别是2个和1个，a错误；b．碳负离子CH3－价层电子对个数＝3+（4+1-3×1）/2=4且含有一个孤电子对，所以为三角锥形，b正确；c．NO+和氮气分子属于等电子体，等电子体结构相似，所以NO+电子式为，c正确；d．NH3中含有氢键、N2中不含氢键，NH3中氢键导致氨气熔沸点较高，d错误；答案选bc；

（2）①V是23号元素，V原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，所以是第四周期ⅤB族，最后一个电子排在3d上，所以在d区，该原子基态时的价层电子排布式为3d34s2；

②根据图知，V含有空轨道、N原子和S原子含有孤电子对，V和N原子、S原子之间存在配位键；

③根据图片知，该晶胞中含有钒原子数目=2×1/2+8×1/4+8×1/8=4；

（3）环上N原子含有2个σ键和一个孤电子对，氨基上N原子含有3个σ键和1个孤电子对，所以环上N原子采用sp2杂化，氨基上N原子采用杂化sp3，l个该分子中含σ键数目为15，所以lmol该分子中含σ键数目为15mol或15×6.02×1023。

【考点定位】本题主要是考查了物质结构和性质，涉及原子杂化方式的判断、核外电子排布式的书写、配位键、晶胞的计算等知识点

【名师点晴】利用价层电子对互斥理论、构造原理、配位键概念、均摊法等知识点来分析解答，这些知识点都是考试高频点，平时应注意理解掌握并能灵活应用。由价层电子特征判断分子立体构型：判断时需注意以下两点：（1）价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型，不包括孤电子对。①当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致；②当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。（2）价层电子对互斥模型能预测分子的几何构型，但不能解释分子的成键情况，杂化轨道理论能解释分子的成键情况，但不能预测分子的几何构型。两者相结合，具有一定的互补性，可达到处理问题简便、迅速、全面的效果。