Question

四川含有丰富的矿产资源，钒矿、硫铁矿、铜矿等七种矿产储量位居全国前列。回答下列问题：

（1）钒在元素周期表中的位置为          ，V³⁺的价电子排布图为              。

（2）钒的某种氧化物的晶胞结构如图1所示，其晶体的化学式为     

（3）V₂O₅常用作SO₂ 转化为SO₃的催化剂。SO₂ 分子中键角       120°(填“＞”、“＜”或“＝”)； SO₃的三聚体环状结构如图2所示，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    ，例举与VO₄^3-空间构型相同的一种阳离子和一种阴离子            (填化学式)；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    。

（5）硫能形成很多种含氧酸，如H₂SO₃、H₂SO₄。硫的某种含氧酸分子式为H₂S₂O₇，属于二元酸，已知其结构中所有原子都达到稳定结构，且不存在非极性键，试写出其结构式         (配位键须注明)。

（6）利用铜萃取剂M，通过如下反应实现铜离子的富集：

M与W(分子结构如图)相比，M的水溶性小，更利于Cu²⁺的萃取。M水溶性小的主要原因是    

Answer

（1）第四周期ⅤB族 ； ；

（2）VO2

（3）＜ ； (1分) a ； 12

（4）正四面体形；NH4 + 、 SO42- 或其它合理答案；NaVO3 ；

（5）；

（6）M能形成分子内氢键，使溶解度减小

【解析】

试题分析：（1）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四周期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，V失去最外层的2个电子后，3d上再失去1个电子得到V3+，因此V3+价电子排布式为3d2，价电子排布图为，故答案为：第四周期ⅤB族；；

（2）由晶胞可知，V位于顶点和体心，阳离子个数为1+8×=2，O有4个位于面心，2个位于体心，则阴离子个数为4×+2=4，则晶体的化学式为：VO2，故答案为：VO2；

（3）SO2分子中S原子形成2个δ键，孤电子对数为×(6−2×2)=1，则SO2分子空间构型为V形，孤对电子的排斥作用力强，键角应小于120°；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：＜；a；12；

（4）VO43-中，V形成4个δ键，孤电子对数为×(5+3−4×2)=0，为正四面体结构，与VO43-空间构型相同的一种阳离子和一种阴离子是NH4+、SO42-，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；NH4+、SO42-；NaVO3；

（5）含氧酸H2S2O7属于二元酸，已知其结构中所有原子都达到稳定结构，且不存在非极性键，不存在氧原子之间、S原子之间形成的共价键，故S原子与氧原子之间形成共价键，O原子与H原子之间形成共价键，且每个S提供孤对电子与2个O原子形成2个配位键，其结构式为，故答案为：；

（6）由于M能形成分子内氢键，使溶解度减小，故答案为：M能形成分子内氢键，使溶解度减小。

【考点定位】考查常见金属元素的单质及其化合物的综合应用；原子核外电子排布；化学键；判断简单分子或离子的构型

【名师点晴】综合考查物质的结构和性质，涉及价电子排布图、微粒结构、晶胞结构与计算、配合物、空间构型等，侧重于学生的分析能力的考查。答题时注意电子排布式的书写方法，把握分子空间构型、等电子体、分子极性等有关的判断方法。关于核外电子排布需要掌握原子结构“三、二、一”要点：三个原理：核外电子排布三个原理——能量最低原理、泡利原理、洪特规则；两个图式：核外电子排布两个表示方法——电子排布式、电子排布图；一个顺序：核外电子排布顺序——构造原理。