Question

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?cè)陂_(kāi)發(fā)多尺度復(fù)雜化學(xué)系統(tǒng)模型方面所做的貢獻(xiàn)．可以用量子化學(xué)計(jì)算小區(qū)間內(nèi)（如光合作用葉綠體光反應(yīng)時(shí)酶中、生物固氮時(shí)固氮酶中）的化學(xué)反應(yīng)．

（1）固氮酶有由鐵蛋白和鉬鐵蛋白兩種，它們不僅能夠催化N₂還原成NH₃以外，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

 

a．C₂H₄是非極性分子
b．碳負(fù)離子CH₃^-呈三角錐形
c．NO⁺電子式為
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的二價(jià)釩（V）固氮酶
①V²⁺基態(tài)時(shí)核外電子排布式為

 

．
②熔融空氣電池釩硼晶體晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示，該晶胞中含有釩原子數(shù)目為

 

．
（3）煙酰胺結(jié)構(gòu)式如圖2所示，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型有

 

，1mol該分子中含σ鍵數(shù)目為

 

．
（4）配離子[Cu（NH₃）₄]²⁺中N原子是配位原子．已知NF₃與NH₃的空間構(gòu)型相同，但NF₃中N不易與Cu²⁺形成配離子，其原因是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,判斷簡(jiǎn)單分子或離子的構(gòu)型,配合物的成鍵情況,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

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）①V²⁺基態(tài)時(shí)核外電子數(shù)是21，V是23號(hào)元素，V原子失去最外層電子生成V²⁺，根據(jù)構(gòu)造原理書(shū)寫(xiě)V²⁺核外電子排布式；
②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；
（4）根據(jù)配合物結(jié)構(gòu)判斷，Cu²⁺提供空軌道，NH₃和NF₃中中心原子N原子提供孤電子對(duì)，根據(jù)NH₃和NF₃中共用電子對(duì)的偏轉(zhuǎn)判斷．

解答： 解：（1）a．正負(fù)電荷重心重合的分子為非極性分子，C₂H₄結(jié)構(gòu)對(duì)稱且正負(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+

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）①V²⁺基態(tài)時(shí)核外電子數(shù)是21，V是23號(hào)元素，V原子失去最外層電子生成V²⁺，根據(jù)構(gòu)造原理知V²⁺核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³；
②根據(jù)圖片知，該晶胞中含有釩原子數(shù)目=2×

1

2

+8×

1

4

+8×

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；
（4）根據(jù)配合物結(jié)構(gòu)判斷，Cu²⁺提供空軌道，NH₃和NF₃中中心原子N原子提供孤電子對(duì)，由于N、F、H三種元素的電負(fù)性為F＞N＞H，在NF₃中，共用電子對(duì)偏向F，偏離N原子，使得氮原子上的孤電子對(duì)難于與Cu²⁺形成配位鍵，
故答案為：N、F、H三種元素的電負(fù)性為F＞N＞H，在NF₃中，共用電子對(duì)偏向F，偏離N原子，使得氮原子上的孤電子對(duì)難于與Cu²⁺形成配位鍵．

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．