Question

10．对物质性质的认识源于对其结构的了解．
（1）工业生产硫酸过程中，SO₂转化为S₃的催化剂常用V₂O₅．
①基态V原子的价电子排布图为．
②反应物SO₂分子中S原子的杂化轨道类型为sp²杂化．
③将V₂O₅加入到NaOH溶液中，可生成Na₃VO₄，该盐阴离子的立体构型为正四面体．
（2）高温陶瓷材料Si₃N₄原子晶体晶体，晶体中键角N-Si-N＞Si-N-Si（填“＞”“＜”或“=”）．
（3）MgO与NaCl都是AB型离子晶体，MgO的熔点高于（填“高于”、“等于”或“低于”）NaCl的熔点，原因是MgO晶体熔点高于NaCl晶体．
（4）一定条件下，O₂可通过得失电子转化为为O₂^-、O₂⁺　和O₂^2-，上述含微粒中氧化性最强的是O₂⁺，原因是O₂⁺缺电子．
（5）储氢材料镧镍合金LaNi_n的晶胞结构如图所示，n=5（填数值）；已知镧镍合金晶胞体积为8.5×10^-23cm³，储氢后形成组成为LaNi_nH_4.5的合金（氢进入晶胞空隙，体积不变），储氢后氢在合金中的密度为0.26g•cm^-3（保留两位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）①V元素原子核外电子数为23，位于第四周期ⅢB族；
②SO₂分子中S原子的价层电子对数=2+$\frac{6-2×2}{2}$=3，杂化轨道数目为3；
③VO₄^3-中价层电子对数为4，为正四面体结构；
（2）Si₃N₄晶体由硅原子和氮原子通过共价键作用而构成，晶体中Si原子周围有4个N原子，Si原子为sp³杂化，N原子周围连接3个Si原子，含有1对孤对电子，N原子为sp³杂化，但孤对电子对成键电子对的排斥作用更大；
（3）根据原子半径和电荷分析，电荷越大、离子半径越小其熔点越高；
（4）氧化性指得到电子的能力，O₂⁺为缺电子，O₂^-和O₂^2-为得电子形成的微粒；
（5）根据均摊法计算晶胞中La、Ni原子数目，计算二者原子数目之比可得LaNi_nH_4.5中n的值，再结合化学式计算晶胞中H原子数目，表示出晶胞中H原子总质量，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算氢在合金中的密度．

解答 解：（1）①V元素原子核外电子数为23，位于第四周期ⅢB族，基态价电子排布图为，
故答案为：；
②SO₂分子中S原子的价层电子对数=2+$\frac{6-2×2}{2}$=3，杂化轨道数目为3，S原子的杂化轨道类型为sp²杂化，
故答案为：sp²杂化；
③VO₄^3-中价层电子对数为4，为正四面体结构，
故答案为：正四面体；
（2）Si₃N₄晶体由硅原子和氮原子通过共价键作用而构成，所以是原子晶体，晶体中Si原子周围有4个N原子，Si原子为sp³杂化，N-Si-N键角为109°28′，N原子周围连接3个Si原子，含有1对孤对电子，N原子为sp³杂化，但孤对电子对成键电子对的排斥作用更大，使得Si-N-Si键角小于109°28′，
故答案为：原子晶体；＞；
（3）电荷越大、离子半径越小其熔点越高，MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl，离子间的平均距离小于NaCl，所以MgO晶体的晶格能高于NaCl晶体的晶格能，MgO晶体熔点高于NaCl晶体，
故答案为：高于；MgO晶体熔点高于NaCl晶体；
（4）氧化性指得到电子的能力，越缺电子，越易得到电子，O₂⁺为缺电子，得电子能力最强，氧化性最强，O₂^-和O₂^2-为得电子形成的微粒，氧化性弱，O₂⁺、O₂、O₂^-、O₂^2-四种微粒所含的电子数逐渐增多，所以四种含氧微粒氧化性由强到弱的顺序为：O₂⁺＞O₂＞O₂^-＞O₂^2-，
故答案安为：O₂⁺；O₂⁺缺电子；
（5）由图可知，晶胞中La原子数目为2×$\frac{1}{2}$+12×$\frac{1}{6}$=3，Ni原子数目为6+18×$\frac{1}{2}$=15，储氢后形成LaNi_nH_4.5的合金（氢进入晶胞空隙，体积不变），故1：n=3：15，则n=5，晶胞中H原子数目为4.5×3=13.5，晶胞体积为9.5×10^-23cm³，氢在合金中的密度为$\frac{13.5}{6.02×10{\;}^{23}}$g÷8.5×10^-23cm³=0.26g•cm^-3，
故答案为：5；0.26g•cm^-3．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、杂化轨道与空间构型、价层电子对互斥理论、氢键、晶胞计算等，（5）中注意利用均摊法计算解答，难度中等．