Question

【題目】鑭系為元素周期表中第ⅢB族、原子序數為57至71的元素。

(1)鏑(Dy)的基態原子電子排布式為[Xe]4f106s2，畫出鏑(Dy)原子外圍電子排布圖：_____。

(2)高溫超導材料鑭鋇銅氧化物中含有Cu3+，基態時Cu3+的電子排布式為_______________。

(3)觀察下面四種鑭系元素的電離能數據，判斷最有可能顯示+3價的元素是_______(填元素名稱)。

幾種鑭系元素的電離能(單位：kJ·mol-1)

元素	I1	I2	I3	I4
Yb(鐿)	604	1217	4494	5014
Lu(镥)	532	1390	4111	4987
La(鑭)	538	1067	1850	5419
Ce(鈰)	527	1047	1949	3547

(4)元素鈰(Ce)可以形成配合物(NH4)2[Ce(NO3)6]。

①組成配合物的四種元素，電負性由大到小的順序為_______________(用元素符號表示)。

②元素Al也有類似成鍵情況，氣態氯化鋁分子表示為(AlCl3)2，分子中Al 原子雜化方式為________，分子中所含化學鍵類型有______________(填字母)。

a.離子鍵 b.極性鍵 C．非極性鍵 d.配位鍵

(5)PrO2(二氧化鐠)的晶體結構與CaF2相似，晶胞中鐠原子位于面心和頂點，則PrO2(二氧化鐠)的晶胞中有______個氧原子；已知晶胞參數為a pm，密度為ρg·cm-3，NA=________ (用含a、ρ的代數式表示)。

Answer 1

【答案】 [Ar]3d8(或1s22s22p63s23p63d8) 鑭 O>N>H>Ce sp3 bd 8

【解析】

（1）根據鏑(Dy)的基態原子電子排布式為[Xe]4f106s2可知，鏑原子外圍4f能級上有10個電子，6s能級上有2個電子，則其外圍電子排布圖：。

（2）銅是29號元素，基態原子的電子排布式為[Ar]3d104s1，高溫超導材料鑭鋇銅氧化物中含有Cu3+，說明銅失去3個電子，則基態時Cu3+的電子排布式為[Ar]3d8(或1s22s22p63s23p63d8)。

（3）第三電離能與第一電離能、第二電離能相差越小，第三個電子越容易失去，+3價可能性越大，在上述表中，鑭的I1、I2、I3最接近，則最有可能顯示+3價的元素是鑭。

（4）①元素鈰(Ce)可以形成配合物(NH4)2[Ce(NO3)6]，組成配合物的四種元素中，因元素非金屬性越強，電負性越大，則O>N>H，又因Ce是金屬，其電負性在四種元素中最小。

②氣態氯化鋁分子中，每個Al原子與4個Cl原子形成4個δ鍵，則Al原子的雜化方式為sp3，在該分子中，與Al原子形成極性共價鍵的兩個Cl原子中，有一個是配位鍵。

（5）PrO2(二氧化鐠)的晶體結構與CaF2相似，晶胞中鐠原子位于面心和頂點，所以晶胞中鐠原子的個數為6×1/2+8×1/8=4，則氧原子的個數為4×2=8。

（1）根據鏑(Dy)的基態原子電子排布式為[Xe]4f106s2可知，鏑原子外圍4f能級上有10個電子，6s能級上有2個電子，則其外圍電子排布圖：，故答案為：。

（2）銅是29號元素，基態原子的電子排布式為[Ar]3d104s1，高溫超導材料鑭鋇銅氧化物中含有Cu3+，說明銅失去3個電子，則基態時Cu3+的電子排布式為[Ar]3d8(或1s22s22p63s23p63d8)，故答案為：[Ar]3d8(或1s22s22p63s23p63d8)。

（3）第三電離能與第一電離能、第二電離能相差越小，第三個電子越容易失去，+3價可能性越大，在上述表中，鑭的I1、I2、I3最接近，則最有可能顯示+3價的元素是鑭，故答案為：鑭。

（4）①元素鈰(Ce)可以形成配合物(NH4)2[Ce(NO3)6]，組成配合物的四種元素中，因元素非金屬性越強，電負性越大，則O>N>H，又因Ce是金屬，其電負性在四種元素中最小，所以電負性大小順序為：O>N>H>Ce，故答案為：O>N>H>Ce。

②氣態氯化鋁分子中，每個Al原子與4個Cl原子形成4個δ鍵，則Al原子的雜化方式為sp3，在該分子中，與Al原子形成極性共價鍵的兩個Cl原子中，有一個是配位鍵，氯原子提供電子，Al原子提供空軌道，故答案為：sp3；bd。

（5）PrO2(二氧化鐠)的晶體結構與CaF2相似，晶胞中鐠原子位于面心和頂點，所以晶胞中鐠原子的個數為6×1/2+8×1/8=4，則氧原子的個數為4×2=8；根據上述分析可知，一個二氧化鐠晶胞中含有4個PrO2，則ρ=n×M/V=(4/NA)×173/(a×10-10)3，則NA=，故答案為：8；。