题目内容

13．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．请回答下列问题：
（1）钪（Sc）元素的原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2．钬（Ho）的基态原子电子排布式为[Xe]4f116s2，一个基态钬原子所含的未成对电子数为3．
（2）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，判断表中最可能有+4价的元素是Ce．
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
（3）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．
（4）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．
（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9个氧原子．
（6）Ce（铈）单质为面心立方晶体，其晶胞参数为a=516pm．晶胞中Ce（铈）原子的配位数为12．列式表示Ce（铈）单质的密度为$\frac{4×140}{6.02×1{0}^{23}×（516×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm-3（不必计算出结果）．

分析 （1）Sc元素原子核外电子数为21，根据核外电子排布规律书写；4f能级存在未成对电子，含有7个轨道，结合洪特规则判断；
（2）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价的可能性越大，根据表中数据判断；
（3）离子化合物 Na3[Sc（OH）6]中含有OH-与Sc3+形成的配位键，氢氧根离子中的氢氧元素之间的共价键；
（4）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；
（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，根据均摊法计算晶胞中Pr原子数目，再根据化学式中原子数目之比计算晶胞中O原子数目；
（6）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位于立方体的面心上，每个顶点为8故晶胞共用，每个面心为2个晶胞共有，结合均摊法计算配位数；
利用均摊法计算晶胞中Ce原子数目，可以计算晶胞质量，根据ρ=$\frac{m}{V}$计算密度．

解答 解：（1）Sc元素原子核外电子数为21，核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d14s2，钬（Ho）的基态原子电子排布式为[Xe]4f116s2，4f能级存在未成对电子，含有7个轨道，有4个轨道填充2个电子，另外3个轨道均填充1个电子，故一个基态钬原子所含的未成对电子数为3，
故答案为：1s22s22p63s23p63d14s2；3；
规律书写；4f能级存在未成对电子，含有7个轨道，结合洪特规则判断；
（2）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价的可能性越大，在上述表中Ce的I1+I2+I3和I4最接近，故应为Ce元素，
故答案为：Ce；
（3）离子化合物 Na3[Sc（OH）6]中含有OH-与Sc3+形成的配位键，氢氧根离子中的氢氧元素之间的共价键，
故答案为：共价键和配位键；
（4）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，
故答案为：sp3；5NA；
（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×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=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4×2=8，
故答案为：8；
（6）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位于立方体的面心上，每个顶点为8故晶胞共用，每个面心为2个晶胞共有，晶胞中Ce（铈）原子的配位数为$\frac{3×8}{2}$=12；
晶胞中铈原子位于顶点和面心，数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，晶胞质量为4×$\frac{140}{6.02×1{0}^{23}}$g，该晶胞体积为（516×10-10cm）3，则密度ρ=4×$\frac{140}{6.02×1{0}^{23}}$g÷（516×10-10cm）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 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、电离能、化学键、晶胞的结构和晶胞的计算等知识，侧重考查对基础知识的应用，需要学生具备扎实的基础，难度中等．

练习册系列答案
相关题目
10．分类是重要的科学研究方法，下列物质归类正确的是（　　）
A．碱：苛性碱、纯碱、火碱
B．碱性氧化物：氧化铜、氧化铁、七氧化二锰、二氧化硅
C．混合物：水煤气、矿泉水、盐酸
D．无丁达尔现象的分散系：氯化铁溶液、碘的四氯化碳溶液、蒸馏水
4．PETG是一种新型材料，可回收利用，对环境不构成任何威胁，其结构简式如下：
已知：RCOOR1+R2OH-→RCOOR2+R1OH（R、R1、R2表示烃基）．采用如图所示的合成路线可合成PETG：

试回答下列问题：
（1）上述各步反应中，属于取代反应的有②③⑦（填写编号）．
（2）写出结构简式：B、I．
（3）写出化学方程式：
反应④
反应⑤．
（4）合成时应控制的单体的物质的量n（D）：n（F）：n（H）=m：n：（m+n）（用m、n表示）．
1．X、Y和W为原子序数依次递增的短周期主族元素，X和Y同主族，且能形成气态化合物YX2．试回答下列问题：
（1）W的原子序数为17 
（2）某同学将足量的YX2通入一支装有氯化钡溶液的试管，未见沉淀生成，再向该试管中加入AC（填字母），可以看到白色沉淀生成． 
A．氨水　　　B．稀盐酸　　　C．硝酸钠　　　D．氯化钙溶液
（3）某小组设计如图所示的装置图（图中夹持和加热装置略去），研究W2的性质．

①装置A、D中观察到的现象分别为品红溶液褪色、产生棕黄色的烟
②若装置B中装有5.0 mL 1.0×10-3 mol•L-1碘水，当通入足量W2完全反应后，转移了5.0×10-5 mol电子，则该反应的化学方程式为5Cl2+I2+6H2O=2HIO3+10HCl
（4）若由元素Y和X组成-2价酸根离子M，M中Y和X的质量比为4：3，已知1 mol W2与含1 mol M的溶液能恰好完全反应，反应时仅观察到有浅黄色沉淀产生．取反应后的上层清液加入盐酸酸化的氯化钡溶液，有白色沉淀产生．则W2与含M的溶液反应的离子方程式为S2O32-+Cl2+H2O=SO42-+S↓2Cl-+2H+．
8．如图是某空间站能量转化系统的局部示意图，其中燃料电池采用KOH为电解液，下列有关说法中不正确的是（　　）
A．该能量转化系统中的水也是可以循环的
B．燃料电池放电时的负极反应：H2-2e-+2OH-═2H2O
C．水电解系统中的阳极反应：4OH--4e-═2H2O+O2↑
D．燃料电池系统产生的能量实际上来自于水
18．在下列反应中，水作氧化剂的是（　　）
A．2K+2H2O═2KOH+H2↑B．Cl2+H2O═HCl+HClO
C．2F2+2H2O═4HF+O2D．2H2O2═2H2O+O2↑
5．回答下列问题．
（1）如图，某温度（t℃）时水的图象如下，a点离子积KW=1.0×10-12mol2•L-2；该温度下，pH=12的NaOH与pH=2的H2SO4等体积混合，溶液显碱性．
（2）25℃时，向0.1mol•L-1氨水中加入少量NH4Cl固体，当固体溶解后，测得溶液pH减小，NH+4的物质的量浓度增大．（填增大、减小或不变）
（3）体积相等的稀NaOH和CH3COOH溶液混合，若溶液中c（Na+）=c（CH3COO-），则该溶液显中性（填“酸性”、“碱性”、“中性”），则混合前c（NaOH）＜C（CH3COOH）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（4）常温时，Fe（OH）3的Ksp=1×10-38，要使溶液中的Fe3+沉淀完全（残留在溶液中的c（Fe3+）＜10-5mol•L-1），则溶液的pH最小为3．
（5）用可溶性碳酸盐，可以浸取CaSO4固体，则溶液浸取过程中会发生反应：
 CaSO4（s）+CO2-3（aq）?CaCO3（s）+SO2-4（aq）．
已知298K时，KSP（CaCO3）=2.80×10-9，KSP（CaSO4）=4.90×10-5，则此温度下该反应的平衡常数K为1.75×104（计算结果保留三位有效数字）．
2．在一容积为2L的密闭容器中，加入0.2mol的N2和0.6mol的H2，在一定条件下发生如下反应：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜0，反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如图所示，请回答下列问题：

（1）根据上图，计算从反应开始到平衡时，平衡反应速率v（NH3）为0.025mol/（L•min）．
（2）该反应达到平衡时H2的转化率为50%．
（3）反应达到平衡后，第5分钟末，保持其他条件不变，若改变反应温度，则NH3的物质的量浓度不可能为ac．（填序号）
a．0.20mol•L-1      b．0.12mol•L-1c．0.10mol•L-1     d．0.08mol•L-1
（4）反应达到平衡后，第5分钟末，保持其他条件不变，若只把容器的体积缩小一半，平衡向正反应方向移动（填“向逆反应方向”、“向正反应方向”或“不”）．
3．工业上从铝土矿（主要成分是Al2O3，还含有SiO2、Fe2O3等杂质）中提取铝可采用如下工艺流程：

请回答下列问题：
（1）步骤（Ⅱ）中加入的烧碱溶液应该是过量（填“少量”或“过量”） 其反应的离子方程式为Al3++4OH-=AlO2-+2H2O，得到沉淀C的颜色红褐色；
（2）沉淀B和NaOH焙烧制备一种有黏性的化工原料，其反应的化学方程式为SiO2+2NaOH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2SiO3+H2O，可采用的装置为B（填代号）；

（3）溶液D中含铝元素的溶质属于盐（填“酸”、“碱”、“盐”）类物质．溶液D中通入过量CO2生成沉淀F的离子方程式为：AlO2-+CO2+2H2O═Al（OH）3↓+HCO3-．
（4）请写出上述流程中涉及的氧化还原反应的化学方程式：2Al2O3$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Al+3O2↑．

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网