Question

【題目】元素周期表中第三、四周期的某些元素在生產(chǎn)、生活中有著廣泛的應(yīng)用。

（1）釩（V）及其化合物廣泛應(yīng)用于工業(yè)催化、新材料和新能源等領(lǐng)域。

①釩的價(jià)電子排布圖是___________;

②V2O5是一種常見的催化劑，常用在SO2轉(zhuǎn)化為SO3的反應(yīng)中。V2O5的結(jié)構(gòu)式如圖所示，則V2O5分子中σ鍵和π鍵數(shù)目之比為____________；若將V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到銳酸鈉（Na3VO4），該鹽中陰離子的立體構(gòu)型為_____________，寫出與VO43－空間構(gòu)型相同的一種陽(yáng)離子____________（填化學(xué)式）。

（2）氯化鋁在有機(jī)化學(xué)中有很廣泛的應(yīng)用。無(wú)水氯化鋁在177.8℃時(shí)升華，蒸氣或熔融狀態(tài)以Al2Cl6形式存在。下列關(guān)于氯化鋁的推斷錯(cuò)誤的是_______。

a.氯化鋁是分子晶體 b.Al2Cl6中Al是sp2雜化

c.氯化鋁難溶于有機(jī)溶劑 d.Al2Cl6中存在配位鍵

（3）FeCO3可作補(bǔ)血?jiǎng)��?/span>CoCO3可用于陶瓷工業(yè)的著色劑。已知：r(Fe2+)為61pm，r(Co2+)為65pmo在隔絕空氣條件下分別加熱FeCO3和CoCO3時(shí)，FeCO3的分解溫度低于CoCO3，其原因是_________________________。

（4）GaN是人工合成的新型半導(dǎo)體材料，其晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似。GaN晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。已知六棱柱底邊邊長(zhǎng)為acm，高為bcm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA。則晶胞中Ga原子采用的密堆積方式為______________，每個(gè)Ga原子周圍距離最近的Ga原子數(shù)目為____；GaN的密度為_____________gem－3（用含a、b、NA的代數(shù)式表示）。

Answer 1

【答案】 3:2 正四面體 NH4+ bc r(Fe2+)＜r(Co2+)，晶格能FeO＞CoO，FeCO3比CoCO3易分解 六方最密堆積方式 12

【解析】

(1)①釩是23號(hào)元素，外圍5個(gè)電子排布于3d、4s軌道上，價(jià)電子排布式為3d34s2；

②根據(jù)圖1可知，V2O5分子中含有6個(gè)σ鍵和4個(gè)π鍵；VO43-中V原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4+=4，無(wú)孤電子對(duì)，VSEPR模型為正四面體；

(2)根據(jù)氯化鋁的熔點(diǎn)確定其晶體類型，熔點(diǎn)較低的化合物一般為分子晶體，二聚物Al2Cl6中Al有4個(gè)Al-Cl鍵、含有配位鍵，氯化鋁是非極性分子、易溶于有機(jī)溶劑；

(3)不溶性碳酸鹽分解的過程實(shí)質(zhì)是金屬陽(yáng)離子與碳酸根中的氧離子結(jié)合的過程，金屬陽(yáng)離子半徑越小、與氧離子形成的離子鍵越強(qiáng)，碳酸鹽分解的溫度越低；

(4)Ga原子采用六方最密堆積方式，每個(gè)Ga原子周圍距離最近的Ga原子數(shù)目為12；晶胞中Ga原子數(shù)為1+4×+4×=2，N原子數(shù)為1+2×+2×=2，晶胞的質(zhì)量m=g，根據(jù)密度公式計(jì)算晶體密度。

(1)①釩是23號(hào)元素，核外有23個(gè)電子，價(jià)電子排布式為3d34s2，價(jià)電子排布圖是；

②根據(jù)圖1可知，V2O5分子中含有4個(gè)V=O雙鍵和2個(gè)VO單鍵，一個(gè)雙鍵含有1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵，單鍵均為σ鍵，所以V2O5分子中含有6個(gè)σ鍵和4個(gè)π鍵，σ鍵和π鍵數(shù)目之比為3:2； VO43-中V原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4+=4，無(wú)孤電子對(duì)，VSEPR模型和空間構(gòu)型均為正四面體，所以與VO43-空間構(gòu)型相同的一種陽(yáng)離子為NH4+；

(2)a．氯化鋁熔點(diǎn)較低，所以為分子晶體，故a正確；

b．Al的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，采用sp3雜化，故b錯(cuò)誤；

c．氯化鋁是非極性分子、易溶于水和有機(jī)溶劑，故c錯(cuò)誤；

d．蒸氣或熔融狀態(tài)以Al2Cl6形式存在，氯化鋁中鋁原子最外層電子只有3個(gè)電子，每個(gè)鋁原子和四個(gè)氯原子形成共價(jià)鍵，且其中一個(gè)共用電子對(duì)是氯原子提供，所以含有配位鍵，故d正確；

故答案為：bc；

(3)不溶性碳酸鹽分解的過程實(shí)質(zhì)是金屬陽(yáng)離子與碳酸根中的氧離子結(jié)合的過程，金屬陽(yáng)離子半徑越小，形成的氧化物晶格能越大、物質(zhì)越穩(wěn)定，由于r(Fe2+)＜r(Co2+)，所以FeCO3的分解溫度低于CoCO3；

(4)晶胞圖中Ga原子采用六方最密堆積方式，以結(jié)構(gòu)單元上底面面心的Ga原子研究，上底面6個(gè)頂點(diǎn)Ga原子、內(nèi)部的3個(gè)Ga原子之距離最近且相等，與上底面共面的結(jié)構(gòu)單元內(nèi)還有3個(gè)Ga原子，故每個(gè)Ga原子周圍距離最近的Ga原子數(shù)目為12；晶胞中Ga原子數(shù)為1+4×+4×=2，N原子數(shù)為1+2×+2×=2，晶胞的質(zhì)量m=g，晶胞體積V=2×sin60a2bcm3=a2bcm3，晶體密度ρ=gcm3=g/cm3。