Question

【题目】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。

（1）镧系元素位于元素周期表第_______族，镧系元素位于周期表的______区。

（2）钪(Sc)为21号元素，其基态原子M能层电子数为_______；基态镝(Dy)原子的电子排布式为[Xe]4f106s2，一个基态镝原子所含的未成对电子数为______。

（3）稀土元素最常见的化合价为+3价，但也有少数还有+4价。请根据下表中的电离能数据，判断表中最可能有+4价的元素是___。

几种稀土元素的电离能(单位：kJ·mol－1)：

（4）Sm(钐)的单质与1，2-二碘乙烷可发生反应Sm+ICH2CH2I→SmI2+CH2=CH2。ICH2CH2I中碳原子的杂化轨道类型为_____，1 mol CH2=CH2中含有的σ键数目为____。常温下，1，2-二碘乙烷为液体而乙烷为气体，其主要原因是_____。

（5）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_____个氧原子。

（6）Ce(铈)单质为面心立方晶体，其相对原子质量为140，其晶胞参数为α=516pm。晶胞中Ce(铈)原子的配位数为______。列式表示Ce(铈)单质的密度为______g·cm－3(不必计算出结果)。

Answer 1

【答案】IIIB f 9 4 Ce(铈) sp3 5NA 二碘甲烷的相对分子质量较大，分子间作用力较强，沸点相对较高 8 12

【解析】

（1）在元素周期表中，镧系元素位于第IIIB族，属于f区；

（2）钪(Sc)为21号元素，根据构造理论写出核外电子排布式，分析确定其基态原子M能层电子数。f能级最多排14个电子，根据排布规律分析所含的未成对电子数；

（3）第四电离能与第一电离能、第二电离能、第三电离能相差越小，第四个电子越容易失去，+4的可能性越大；

（4）碳原子形成4个单键，杂化轨道类型为sp3；1个CH2=CH2分子中有5个σ键；

由于二碘甲烷对分子质量较大，分子间作用力较强，沸点相对较高；

（5）根据均摊法计算晶胞中含有氧原子数；

（6）根据均摊法计算晶胞中含有Ce原子数，计算一个晶胞的质量和体积，再根据密度=计算。

（1）在元素周期表中，镧系元素位于第IIIB族，属于f区；

故答案为：IIIB ；f；

（2）钪(Sc)为21号元素，根据核外电子排布规律可知核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2，

所以其基态原子M能层电子数为9个。基态镝(Dy)原子的电子排布式为[Xe]4f106s2，由于f能级最多排14个电子，所以根据排布规律可知一个基态镝原子所含的未成对电子数为4个；

故答案为：9；4；

（3）第四电离能与第一电离能、第二电离能、第三电离能相差越小，第四个电子越容易失去，+4的可能性越大，在上述表中Ce的I1、I2、I3和I4最接近，故为Ce元素；

故答案为：Ce(铈)；

（4）在ICH2CH2I分子中碳原子只形成了单键，有4个单键，故碳原子的杂化轨道类型为sp3，1个CH2=CH2分子中有5个σ键，故1 mol CH2=CH2中含有的σ键数目为5NA；

由于二碘甲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 ；二碘甲烷的相对分子质量较大，分子间作用力较强，沸点相对较高；

（5）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，则晶胞中Pr原子数目=8+6=4，而Pr原子与O原子数目之比为1：2，则晶胞中O原子数目为42=8；

故答案为：8；

（6）Ce(铈)单质为面心立方晶体，在Ce晶体的一个晶胞中与它距离相等且最近的Ce原子在通过这个顶点的三个面心上，面心占，通过一个顶点可形成8个晶胞，因此该晶胞中Ce(铈)原子的配位数为83=12；一个晶胞中Ce原子数为8+6=4，因此Ce(铈)单质的密度== g·cm－3。

故答案为：12；；