Question

碳、硫和钒的相关化合物，在药物化学及催化化学等领域应用广泛。回答下列问题:

（1）基态钒的原子结构示意图为____________________________；

（2）VO₄^3-的中心原子价层孤电子对数目为______，一个VO₄^3-离子中含有_______个σ键；

（3）2-巯基烟酸氧钒配合物(图1) 是副作用小的有效调节血糖的新型药物。

①该药物中N原子的杂化方式是_______；

②X、Y、W三种物质在水中的溶解性由大到小的顺序为________，原因是__________；

已知：多原子分子中，若原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道，则p电子可在多个原子间运动，形成“离域π键”（或大π键）。大π键可用表示，其中m、n分别代表参与形成大π键的原子个数和电子数，如苯分子中大π键表示为。

③下列微粒中存在“离域Π键”的是_____；

A.O₃        B.SO₄^2- C.H₂S        D.NO₃^-

④CS₂分子中大π键可以表示为_______________；

（4）偏钒酸铵加热分解生成五氧化二钒、氨气、水。偏钒酸铵的阴离子呈如下图2所示的无限链状结构，则偏钒酸铵的化学式为_________；

（5）某六方硫钒化合物晶体的晶胞如图4所示（表示V，表示S），该晶胞的化学式为VS。图3 为该晶胞的俯视图。

①请在图4中用标出V原子的位置；

②已知晶胞的密度为dg/cm³ ，计算晶胞参数h =_____________cm。(列出计算式即可)

Answer

0 4 sp2 X>W>Y AD X中含有羧基可以与水分子形成氢键，增强水溶性；Y中含有酯基和苯环，W中含有酯基，都不利于水的溶解 NH4VO3 八个顶点各一个，四条棱上各一个 【答题空10】

【解析】（1）钒为23号元素，钒的原子结构示意图为： 答案为：

（2）VO43-的中心原子为V，V最外层有5个电子，V价层孤电子对数目==0，V周围有4个O与V形成化学键，所以一个VO43-离子中含有4个σ键。答案为： 0 、 4

（3）①该药物中N原子形成2个σ键，1个π键，N的价层电子对=孤对电子+σ键个数=1+2=3，所以N原子采取sp2杂化。②X中含有羧基可以与水分子形成氢键，增强水溶性；Y中含有酯基和苯环，W中含有酯基，都不利于水的溶解，因此X、Y、W三种物质在水中的溶解性由大到小的顺序为：X>W>Y；③从题目表述来看，形成离域Π键的条件是：原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道。根据价层电子对互斥理论，O3为平面三角形，SO42-为正四面体，H2S为角形，NO3-为平面三角形。因此SO42-一定不存在离域Π键，H2S中H原子没有P轨道，也不存在离域Π键，O3和NO3-既是平面形，又有P轨道，可以形成离域Π键。所以选AD. ④CS2是直线型结构，又有P轨道，因此可以形成三中心四电子的离域Π键： 。答案为：①sp2 ②X>W>Y X中含有羧基可以与水分子形成氢键，增强水溶性，Y中含有酯基和苯环，W中含有酯基，不利于水的溶解③AD

④

（4）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，则偏钒酸铵的化学式为：NH4VO3。答案为：NH4VO3

（5）①该晶胞的化学式为VS，结合该晶胞的俯视图可知，一个该晶胞含有2个V原子2个S原子，因此V原子的位置是：晶胞中八个顶点各一个，四条棱上各一个 。

②因为一个该晶胞中有2个VS，所以一个晶胞质量为2（32+51）/NA,根据图3得到晶胞底面积为：a,所以晶胞的体积为：a,1nm=cm,根据公式ρ=可得：d= 所以h=.答案为：①晶胞中八个顶点各一个，四条棱上各一个②h=