Question

钒（₂₃V)是我国的丰产元素，广泛用于催化及钢铁工业。回答下列问题：

（1）钒在元素周期表中的位置为_______，其价层电子排布图为____________。

（2）钒的某种氧化物的晶胞结构如图1所示。晶胞中实际拥有的阴、阳离子个数分别为____、_____。

（3）V₂O₅常用作SO₂转化为SO₃的催化剂。SO₂分子中S原子价层电子对数是__对，分子的立体构型为___；SO₃气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为____；SO₃的三聚体环状结构如图2所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为___；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___；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_______。

Answer

第4周期ⅤB族 4 2 3 V形 sp2杂化 sp3杂化 a 12 正四面体形 NaVO3

【解析】试题分析：（1）由题意知，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4周期ⅤA族，根据核外电子的轨道能量排布顺序，可以推断其电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，处于d区，钒处于第四周期第ⅤB族，其价层电子排布图为。

（2）由晶胞可知，V位于顶点和体心，阳离子个数为1+8×1/8=2，O有4个位于面心，2个位于体心，则阴离子个数为4×1/2+2=4，所以晶胞中实际拥有的阴、阳离子个数分别为4,2.

（3）SO2分子中S原子形成2个键，孤电子对数为（6-2×2）÷2=1，SO2分子中S原子价层电子对数是3，为V形结构，SO3气态为单分子，该分子中S原子形成3个键，没有孤对电子，则为sp2杂化，SO3的三聚体中S原子形成4个键，为sp3杂化；SO3的三聚体中每个S存在S=O键和S-O键，S=O键长较短，即a较短，该分子中含有键数目为3×4=12

（4）VO43-中，V形成4个键，孤电子对数为（5+3-4×2）÷2=0，为正四面体结构，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。