Question

【題目】稀土元素是指元素周期表中原子序數(shù)為57到71的15種鑭系元素，以及與鑭系元素化學(xué)性質(zhì)相似的鈧(Sc)和釔(Y)，共17種元素。稀土有“工業(yè)維生素”的美稱，如今已成為極其重要的戰(zhàn)略資源。

（1）鑭系元素位于元素周期表第_______族，鑭系元素位于周期表的______區(qū)。

（2）鈧(Sc)為21號(hào)元素，其基態(tài)原子M能層電子數(shù)為_______；基態(tài)鏑(Dy)原子的電子排布式為[Xe]4f106s2，一個(gè)基態(tài)鏑原子所含的未成對(duì)電子數(shù)為______。

（3）稀土元素最常見的化合價(jià)為+3價(jià)，但也有少數(shù)還有+4價(jià)。請(qǐng)根據(jù)下表中的電離能數(shù)據(jù)，判斷表中最可能有+4價(jià)的元素是___。

幾種稀土元素的電離能(單位：kJ·mol－1)：

（4）Sm(釤)的單質(zhì)與1，2-二碘乙烷可發(fā)生反應(yīng)Sm+ICH2CH2I→SmI2+CH2=CH2。ICH2CH2I中碳原子的雜化軌道類型為_____，1 mol CH2=CH2中含有的σ鍵數(shù)目為____。常溫下，1，2-二碘乙烷為液體而乙烷為氣體，其主要原因是_____。

（5）PrO2(二氧化鐠)的晶體結(jié)構(gòu)與CaF2相似，晶胞中Pr(鐠)原子位于面心和頂點(diǎn)，則PrO2(二氧化鐠)的晶胞中有_____個(gè)氧原子。

（6）Ce(鈰)單質(zhì)為面心立方晶體，其相對(duì)原子質(zhì)量為140，其晶胞參數(shù)為α=516pm。晶胞中Ce(鈰)原子的配位數(shù)為______。列式表示Ce(鈰)單質(zhì)的密度為______g·cm－3(不必計(jì)算出結(jié)果)。

Answer 1

【答案】IIIB f 9 4 Ce(鈰) sp3 5NA 二碘甲烷的相對(duì)分子質(zhì)量較大，分子間作用力較強(qiáng)，沸點(diǎn)相對(duì)較高 8 12

【解析】

（1）在元素周期表中，鑭系元素位于第IIIB族，屬于f區(qū)；

（2）鈧(Sc)為21號(hào)元素，根據(jù)構(gòu)造理論寫出核外電子排布式，分析確定其基態(tài)原子M能層電子數(shù)。f能級(jí)最多排14個(gè)電子，根據(jù)排布規(guī)律分析所含的未成對(duì)電子數(shù)；

（3）第四電離能與第一電離能、第二電離能、第三電離能相差越小，第四個(gè)電子越容易失去，+4的可能性越大；

（4）碳原子形成4個(gè)單鍵，雜化軌道類型為sp3；1個(gè)CH2=CH2分子中有5個(gè)σ鍵；

由于二碘甲烷對(duì)分子質(zhì)量較大，分子間作用力較強(qiáng)，沸點(diǎn)相對(duì)較高；

（5）根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中含有氧原子數(shù)；

（6）根據(jù)均攤法計(jì)算晶胞中含有Ce原子數(shù)，計(jì)算一個(gè)晶胞的質(zhì)量和體積，再根據(jù)密度=計(jì)算。

（1）在元素周期表中，鑭系元素位于第IIIB族，屬于f區(qū)；

故答案為：IIIB ；f；

（2）鈧(Sc)為21號(hào)元素，根據(jù)核外電子排布規(guī)律可知核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d14s2，

所以其基態(tài)原子M能層電子數(shù)為9個(gè)�；鶓B(tài)鏑(Dy)原子的電子排布式為[Xe]4f106s2，由于f能級(jí)最多排14個(gè)電子，所以根據(jù)排布規(guī)律可知一個(gè)基態(tài)鏑原子所含的未成對(duì)電子數(shù)為4個(gè)；

故答案為：9；4；

（3）第四電離能與第一電離能、第二電離能、第三電離能相差越小，第四個(gè)電子越容易失去，+4的可能性越大，在上述表中Ce的I1、I2、I3和I4最接近，故為Ce元素；

故答案為：Ce(鈰)；

（4）在ICH2CH2I分子中碳原子只形成了單鍵，有4個(gè)單鍵，故碳原子的雜化軌道類型為sp3，1個(gè)CH2=CH2分子中有5個(gè)σ鍵，故1 mol CH2=CH2中含有的σ鍵數(shù)目為5NA；

由于二碘甲烷的相對(duì)分子質(zhì)量較大，分子間作用力較強(qiáng)，沸點(diǎn)相對(duì)較高，所以常溫下，1，2-二碘乙烷為液體而乙烷為氣體；

故答案為：sp3；5NA ；二碘甲烷的相對(duì)分子質(zhì)量較大，分子間作用力較強(qiáng)，沸點(diǎn)相對(duì)較高；

（5）PrO2(二氧化鐠)的晶體結(jié)構(gòu)與CaF2相似，晶胞中Pr(鐠)原子位于面心和頂點(diǎn)，則晶胞中Pr原子數(shù)目=8+6=4，而Pr原子與O原子數(shù)目之比為1：2，則晶胞中O原子數(shù)目為42=8；

故答案為：8；

（6）Ce(鈰)單質(zhì)為面心立方晶體，在Ce晶體的一個(gè)晶胞中與它距離相等且最近的Ce原子在通過這個(gè)頂點(diǎn)的三個(gè)面心上，面心占，通過一個(gè)頂點(diǎn)可形成8個(gè)晶胞，因此該晶胞中Ce(鈰)原子的配位數(shù)為83=12；一個(gè)晶胞中Ce原子數(shù)為8+6=4，因此Ce(鈰)單質(zhì)的密度== g·cm－3。

故答案為：12；；