Question

【题目】(物质结构与性质)元素周期表中第57号元素镧到71号元素镥这15种元素统称为镧系元素。回答下列问题:

(1)钬(Ho)可用来制作磁性材料,其基态原子电子排布式为[Xe]4f116s2,钬(Ho)有___个未成对电子。

(2)钇钡铜氧(YBa2Cu3O7-x)是一种高温超导材料(其中Y显+3价,Cu显+2、+3价),该材料所含元素中,电负性最大的元素是______(填元素符号),若YBa2Cu3O7-x材料在T ℃下有超导性,当x=0.2时,n(Cu3+)∶n(Cu2+)=_____。

(3)下表是几种镧系元素的电离能(单位:kJ·mol-1)

	第一电离能	第二电离能	第三电离能	第四电离能
Ce	527	1047	1949	3547
La	538	1067	1850	4819
Lu	532	1340	2022	4370
Yb	604	1174	2417	4203

据此,判断形成+3价化合物最稳定的元素是____(填元素符号)。

(4)Sm(钐)的单质与l,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____,1 mol CH2=CH2中含有的σ键数目为_______;常温下l,2-二碘乙烷为液体而乙烷为气体,其主要原因是_____。

(5)从磷钇矿中可提取稀土元素钇(Y),某磷钇矿的结构如图。

该磷钇矿的化学式为____,与PO43-互为等电子体的阴离子有____(写出两种离子的化学式)。已知晶胞参数a=0.69 nm,c=0.60 nm,阿伏加德罗常数为NA,则晶胞的密度为____g·cm-3(列出计算式)。

Answer 1

【答案】3 O 1∶4 La sp3 3.01×1024或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 YPO4 SO42-、ClO4- （或BrO4-、IO4-、SiO44-）

【解析】

（1）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：3；

（2）材料中只有氧元素为非金属元素，其电负性最大；设+2价的Cu、+3价的Cu的原子数目分别为a、b，则a+b=3，由化合价代数和为0 可得：3+2×2+2a+3b=（7-0.2）×2，解得a=2.4，b=0.6，故n（Cu3+）：n（Cu2+）=0.6：2.4=1：4，故答案为：O，1：4；

（3） 原子的第一、第二、第三电离能之间相差较小，第四电离能与第三电离能相差越大，越容易失去3个电子，+3价的可能性越大，在上述表中La的I1、I2和I3最接近，而I4突然变大，故应为La元素，答案为：La；

（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；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，所以二碘乙烷在常温下为液体，
故答案为：sp3；3.01×1024或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；

（5）该晶胞中Y原子位于8个顶点、体心、前后左右4个面上，Y原子个数=8×+1+4×=4，磷酸根离子位于上下面心、4个竖棱上、前后左右面上，磷酸根离子个数=2×+4×+4×=4，二者个数之比为4：4=1：1，据此书写该磷钇矿的化学式为YPO4；与PO43-互为等电子体的阴离子中含有5个原子、价电子数是30，与其互为等电子体的离子有SO42-、ClO4-等，己知晶胞参数a=0.69nm，c=0.60nm，该晶胞体积=（a×a×c）×10-21 cm3，阿伏加德罗常数为NA，则该磷钇矿的密度==g/cm3=g/cm3，故答案为：YPO4，SO42-、ClO4- （或BrO4-、IO4-、SiO44-），。