Question

2．2013年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予三位美國(guó)科學(xué)家，以表彰他們?nèi)绻夂献饔萌~綠體光反應(yīng)時(shí)酶中、生物固氮時(shí)固氮酶中）的化學(xué)反應(yīng)．
（1）固氮酶有鐵蛋白和釩鐵蛋白兩種，它們不僅能夠催化N₂還原成NH₃，還能將環(huán)境底物乙炔催化還原成乙烯，下列說(shuō)法正確的有abc（不定項(xiàng)選擇）．
a．每個(gè)C₂H₂和C₂H₄分子中的π鍵數(shù)目相同
b．碳負(fù)離子CH₃^-呈三角錐形
c．NO⁺電子式為[：N??O：]⁺
d．NH₃沸點(diǎn)比N₂高，主要是因?yàn)榍罢呤菢O性分子
（2）釩可合成電池電極，也可人工合成二價(jià)釩（V）固氮酶（結(jié)構(gòu)如圖1）

①V元素位于周期表的d區(qū)，該原子基態(tài)時(shí)的價(jià)層電子排布式為3d³4s²．
②釩固氮酶中釩的配位原子有N、S（寫(xiě)元素符號(hào)）．
③熔融空氣電池釩硼晶體晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示，該晶胞中含有釩原子數(shù)目為4．
（3）煙酰胺（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖3）可用于合成光合輔酶NADPH，煙酰胺分子中氮原子的雜化軌道類(lèi)型有sp²、sp³，1mol該分子中含σ鍵的數(shù)目為15mol或15×6.02×10²³．

Answer 1

分析 （1）a．正負(fù)電荷重心重合的分子為非極性分子；
b．根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定其空間構(gòu)型；
c．NO⁺和氮?dú)夥肿訉儆诘入娮芋w，等電子體結(jié)構(gòu)相似；
d．NH₃中氫鍵導(dǎo)致氨氣熔沸點(diǎn)較高；
（2）①V是23號(hào)元素，V原子電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²，所以是第四周期ⅤB族，該原子基態(tài)時(shí)的價(jià)層電子排布式為3d³4s²；
②V含有空軌道、N原子和S原子含有孤電子對(duì)，V和N原子、S原子之間存在配位鍵；
③利用均攤法計(jì)算該晶胞中含有釩原子數(shù)目；
（3）環(huán)上N原子含有2個(gè)σ鍵和一個(gè)孤電子對(duì)，氨基上N原子含有3個(gè)σ鍵和1個(gè)孤電子對(duì)，據(jù)此判斷N原子雜化方式，l個(gè)該分子中含σ鍵數(shù)目為15，據(jù)此計(jì)算lmol該分子中含σ鍵數(shù)目．

解答 解：（1）a．正負(fù)電荷重心重合的分子為非極性分子，C₂H₂、C₂H₄結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)且正負(fù)電荷重心重合，所以是非極性分子，故正確；
b．碳負(fù)離子CH₃^-價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+$\frac{1}{2}$（4+1-3×1）=4且含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以為三角錐形，故正確；
c．NO⁺和氮?dú)夥肿訉儆诘入娮芋w，等電子體結(jié)構(gòu)相似，所以NO⁺電子式為，故正確；
d．NH₃中含有氫鍵、N₂中不含氫鍵，NH₃中氫鍵導(dǎo)致氨氣熔沸點(diǎn)較高，故錯(cuò)誤；
故選abc；
（2）①V是23號(hào)元素，V原子電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²，所以是第四周期ⅤB族，最后一個(gè)電子排在3d上，所以在d區(qū)，該原子基態(tài)時(shí)的價(jià)層電子排布式為3d³4s²，故答案為：d；3d³4s²；
②根據(jù)圖知，V含有空軌道、N原子和S原子含有孤電子對(duì)，V和N原子、S原子之間存在配位鍵，故答案為：N、S；
③根據(jù)圖片知，該晶胞中含有釩原子數(shù)目=2×$\frac{1}{2}$+8×$\frac{1}{4}$+8×$\frac{1}{8}$=4，故答案為：4；
（3）環(huán)上N原子含有2個(gè)σ鍵和一個(gè)孤電子對(duì)，氨基上N原子含有3個(gè)σ鍵和1個(gè)孤電子對(duì)，所以環(huán)上N原子采用sp²雜化，氨基上N原子采用雜化sp³，l個(gè)該分子中含σ鍵數(shù)目為15，所以lmol該分子中含σ鍵數(shù)目為15mol或15×6.02×10²³，故答案為：sp²、sp³；15mol或15×6.02×10²³．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，涉及原子雜化方式的判斷、核外電子排布式的書(shū)寫(xiě)、配位鍵、晶胞的計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，利用價(jià)層電子對(duì)互斥理論、構(gòu)造原理、配位鍵概念、均攤法等知識(shí)點(diǎn)來(lái)分析解答，這些知識(shí)點(diǎn)都是考試高頻點(diǎn)，熟練掌握這些知識(shí)解答問(wèn)題．