题目内容

3.稀土元素是指元素周期表中原子序数为57到71的15种镧系元素,以及与镧系元素化学性质相似的钪(Sc)和钇(Y)共17 种元素.稀土有“工业维生素”的美称,如今已成为极其重要的战略资源.
几种稀土元素的电离能(单位:kJ•mol-1
元素I1I2I3I1+I2+I3I4
Sc(钪)6331235238942577019
Y(钇)6161181198037775963
La(镧)5381067185034554819
Ce(铈)5271047194935233547
(1)离子化合物 Na3[Sc(OH)6]中,存在的作用力除离子键外还有共价键和配位键.
(2)Sm(钐)的单质与1,2-二碘乙烷可发生如下反应:Sm+ICH2CH2I→SmI2+CH2=CH2
ICH2CH2I中碳原子杂化轨道类型为sp3,1mol CH2=CH2中含有的σ键数目为5NA.常温下1,2-二碘乙烷为液体而乙烷为气体,其主要原因是二碘乙烷的相对分子质量较大,分子间作用力较强,沸点相对较高.
(3)PrO2(二氧化镨)的晶体结构与CaF2相似,晶胞中Pr(镨)原子位于面心和顶点.则PrO2(二氧化镨)的晶胞中有8个氧原子.
(4)Ce(铈)单质为面心立方晶体,其胞参数为a=516pm.晶胞中Ce(铈)原子的配位数为12,列式表示Ce(铈)单质的密度:$\frac{4×140}{6.02×1{0}^{23}×({516×1{0}^{-10})}^{3}}$g•cm-3(不必计算出结果).

分析 (1)离子化合物 Na3[Sc(OH)6]中含有羟基与Sc的配位键,羟基中的氢氧元素之间的共价键.
(2)在ICH2CH2I分子中碳原子只形成了单键,有四个单键,故碳原子杂化轨道类型为sp3;1个CH2=CH2分子中含有5个σ键;晶体结构相似时,相对分子质量越大,熔沸点越高;
(3)CaF2晶胞如图中,则图中Y为镨原子,X为氧原子,据此判断晶胞中氧原子数;
(4)Ce(铈)单质为面心立方晶体,以晶胞顶点的铈原子为例,与之距离最近的铈原子分布在经过该顶点的所有立方体的面心上,根据ρ=$\frac{m}{V}$可求得密度.

解答 解:(1)离子化合物 Na3[Sc(OH)6]中含有羟基与Sc的配位键,羟基中的氢氧元素之间的共价键,
故答案为:共价键和配位键;
(2)在ICH2CH2I分子中碳原子只形成了单键,有四个单键,故碳原子杂化轨道类型为sp3;1个CH2=CH2分子中含有5个σ键,故1mol CH2=CH2中含有的σ键数目为5NA,由于二碘乙烷的相对分子质量较大,分子间作用力较强,沸点相对较高,所以常温下1,2-二碘乙烷为液体而乙烷为气体,
故答案为:sp3;5NA;二碘乙烷的相对分子质量较大,分子间作用力较强,沸点相对较高;
(3)在晶胞中,Y为镨原子,X为氧原子,可以看到氧原子在晶胞的内部,故此晶胞中应有8个氧原子,
故答案为:8;
(4)Ce(铈)单质为面心立方晶体,以晶胞顶点的铈原子为例,与之距离最近的铈原子分布在经过该顶点的所有立方体的面心上,这样的面有12个,晶胞中铈原子位于顶点和面心,数目为8×1/8+6×1/2=4,该晶胞体积为a3,该晶胞的质量为4M/NA,根据ρ=$\frac{m}{V}$可知,密度为4M/NA×a3g•cm-3,即为$\frac{\frac{4×M}{{N}_{A}}}{{a}^{3}}$=$\frac{4×140}{6.02×1{0}^{23}×({516×1{0}^{-10})}^{3}}$g•cm-3
故答案为:12;$\frac{4×140}{6.02×1{0}^{23}×({516×1{0}^{-10})}^{3}}$.

点评 本题主要考查了核外电子排布、电离能、化学键、晶胞的结构和晶胞的计算等知识,中等难度,答题时注意物质结构的基础知识的灵活运用.

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