Question

硼化钒(VB₂)一空气电池是目前储电能力最高的电池之一，该电池工作时的反应为4VB₂+11O₂=4B₂O₃+2V₂O₅。回答下列问题：

（1）基态B原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为___形。钒有+2、+3、+4、+5等几种化合价，其中V³⁺的价电子排布图为__。

（2）在第二周期中第一电离能介于B和O两种元素之间的元素有__(填元素符号)。

（3）V₂O₅常用作SO₂转化为SO₃的催化剂：SO₂分子中键角___(填“>”“<”或“=”)120°，原因是__；SO₃的三聚体环状结构如图所示，该分子中含有___个σ键。S原子的杂化方式为___。

（4）钒(II)与H₂O形成[V(H₂O)₆]²⁺配离子过程中， 下列描述不合理的是__(填序号)。

a.提供孤电子对的成键原子是氧原子

b.微粒的化学性质发生了改变

c.微粒中氢氧键(H-O)的夹角未发生改变

d.在[V(H₂O)₆]²⁺中存在的化学键有配位键、σ键、π键和氢键

（5）某六方硫钒化合物晶体的晶胞如图甲所示，该晶胞的化学式为___。图乙为该晶胞俯视图，该晶胞的密度为__g·cm^-3(N_A为阿伏加德罗常数的数值，列出计算式即可)。

Answer

哑铃形或纺锤 Be、C < SO2分子空间构型为V形，分子中S原子孤电子对数为1，形成2个σ键，孤对电子的排斥作用力强，键角应小于120° 12 sp3杂化 cd VS

【解析】

（1）按基态原子的电子排布式发现最高能级的电子亚层，确定电子云轮廓图；钒为23号元素，V3+的电子排布式确定价电子排布；

（2）按在第二周期中第一电离能由小到大来分析；

（3）用价层电子对互斥理论和杂化轨道来分析、看图结合图示信息计算；

（4）用价层电子对互斥理论和杂化轨道来分析；

（5）从图示信息用均摊法计算该晶胞中各原子数目，据此确定化学式为；计算晶胞的密度只要计算出1个晶胞的质量和体积，按ρ的定义计算；

(1)基态B原子的电子排布式为1s22s22p1，最高能级为p亚层；钒的核电荷数为23，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，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，据此回答价电子排布图；

答案为：哑铃形或纺锤形； ；

(2)同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第ⅡA族、第ⅤA族元素第一电离能大于其相邻元素，所以第一电离能介于B、O之间的第二周期元素有Be、C；

(3)SO2分子中S原子形成2个σ键，孤电子对数为×(6−2×2)=1，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°；由题给结构分析SO3的三聚体环状结构中含有12个σ键；S原子形成4个σ键，为sp3杂化；

答案为：<； SO2分子中S原子形成2个σ键，孤电子对数为×(6−2×2)=1，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；12；sp3杂化；

(4)提供孤电子对的成键原子是氧原子，故a正确；

H2O与V2+形成[V(H2O)6]2+微粒的结构发生了变化，则化学性质发生改变，故b正确；

水分子中的孤对电子与V2+形成了配位键，使得水分子中氢氧键（H—O）的夹角发生了改变，故c错误；

在[V(H2O)6]2+中存在的化学键有配位键、σ键、键，氢键不属于化学键，故d错误；

答案为：cd;

(5)晶胞中有V为8×+4×=2个，S为2×1=2个，答案为：VS；

因为该晶胞中有2个VS，所以晶胞质量为g； 根据图得到晶胞的底面积为nm2，所以晶胞的体积为nm3，1nm=10−7cm，所以晶体密度为

g·

答案为：。