Question

稀土元素是指元素周期表中原子序數(shù)為57 到71 的15種鑭系元素，以及與鑭系元素化學(xué)性質(zhì)相似的鈧（Sc）和釔（Y）共17 種元素．稀土有“工業(yè)維生素”的美稱，如今已成為極其重要的戰(zhàn)略資源．
（1）鈧（Sc）為21號元素，其基態(tài)原子M能層電子數(shù)為

 

．鏑（Dy）的基態(tài)原子電子排布式為[Xe]4f¹⁰6s²，一個基態(tài)鏑原子所含的未成對電子數(shù)為

 

．
（2）稀土元素最常見的化合價為+3價，但也有少數(shù)還有+4價．請根據(jù)下表中的電離能數(shù)據(jù)判斷表中最有可能有+4價的元素是

 

．
幾種稀土元素的電離能（單位：kJ?mol^-1）

元素	I1	I2	I3	I1+I2+I3	I4
Sc（鈧）	633	1235	2389	4257	7019
Y（釔）	616	1181	1980	3777	5963
La（鑭）	538	1067	1850	3455	4819
Ce（鈰）	527	1047	1949	3523	3547

（3）離子化合物 Na₃[Sc（OH）₆]中，存在的作用力除離子鍵外還有

 

．
（4）Sm（釤）的單質(zhì)與1，2-二碘乙烷可發(fā)生如下反應(yīng)：Sm+ICH₂CH₂I→SmI₂+CH₂=CH₂．ICH₂CH₂I中碳原子雜化軌道類型為

 

，1mol CH₂=CH₂中含有的σ鍵數(shù)目為

 

．常溫下，2-二碘乙烷為液體而乙烷為氣體，其主要原因是

 

．
（5）PrO₂（二氧化鐠）的晶體結(jié)構(gòu)與CaF₂相似，晶胞中Pr（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．
（6）Ce（鈰）單質(zhì)為面心立方晶體，其胞參數(shù)為a=516pm．晶胞中Ce（鈰）原子的配位數(shù)為

 

，列式表示Ce（鈰）單質(zhì)的密度：

 

g?cm^-3（不必計算出結(jié)果）

Answer 1

考點：位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的相互關(guān)系應(yīng)用

專題：元素周期律與元素周期表專題

分析：（1）鈧為21號元素，核外電子層排布為2、8、9、2，故M能層電子數(shù)為9；在f能級中有7個軌道，而鏑的基態(tài)原子在f能級只排布了10個電子，故未成對電子數(shù)為4；
（2）第四電離能與第一電離能、第二電離能、第三電離能相差越小，第四個電子越容易失去，+4價的可能性越大，在上述表中Ce的I₁+I₂+I₃和I₄最接近，故應(yīng)為Ce元素；
（3）離子化合物 Na₃[Sc（OH）₆]中含有羥基與Sc的配位鍵，羥基中的氫氧元素之間的共價鍵．
（4）在ICH₂CH₂I分子中碳原子只形成了單鍵，有四個單鍵，故碳原子雜化軌道類型為sp³；1個CH₂=CH₂分子中含有5個σ鍵，故1mol CH₂=CH₂中含有的σ鍵數(shù)目為5N_A；二碘乙烷的相對分子質(zhì)量較大，分子間作用力較強(qiáng)，沸點相對較高，所以二碘乙烷在常溫下為液體．
（5）在晶胞中，Y為鐠原子，X為氧原子，可以看到，氧原子在晶胞的內(nèi)部，故此晶胞中應(yīng)有8個氧原子．
（6）Ce（鈰）單質(zhì)為面心立方晶體，以晶胞頂點的鈰原子為例，與之距離最近的鈰原子分布在經(jīng)過該頂點的所有立方體的面心上，這樣的面有12個，晶胞中鈰原子位于頂點和面心，數(shù)目為8×1/8+6×1/2=4，該晶胞體積為a³，該晶胞的質(zhì)量為4M/N_A，根據(jù)ρ=

m

V

可求得密度．

解答： 解：（1）鈧為21號元素，核外電子層排布為2、8、9、2，故M能層電子數(shù)為9；在f能級中有7個軌道，而鏑的基態(tài)原子在f能級只排布了10個電子，故未成對電子數(shù)為4，
故答案為：9；4；
（2）第四電離能與第一電離能、第二電離能、第三電離能相差越小，第四個電子越容易失去，+4價的可能性越大，在上述表中Ce的I₁+I₂+I₃和I₄最接近，故應(yīng)為Ce元素，
故答案為：Ce；
（3）離子化合物 Na₃[Sc（OH）₆]中含有羥基與Sc的配位鍵，羥基中的氫氧元素之間的共價鍵，故答案為：共價鍵和配位鍵；
（4）在ICH₂CH₂I分子中碳原子只形成了單鍵，有四個單鍵，故碳原子雜化軌道類型為sp³；1個CH₂=CH₂分子中含有5個σ鍵，故1mol CH₂=CH₂中含有的σ鍵數(shù)目為5N_A；二碘乙烷的相對分子質(zhì)量較大，分子間作用力較強(qiáng)，沸點相對較高，所以二碘乙烷在常溫下為液體，
故答案為：sp³；5N_A；二碘乙烷的相對分子質(zhì)量較大，分子間作用力較強(qiáng)，沸點相對較高；
（5）在晶胞中，Y為鐠原子，X為氧原子，可以看到，氧原子在晶胞的內(nèi)部，故此晶胞中應(yīng)有8個氧原子，
故答案為：8；
（6）Ce（鈰）單質(zhì)為面心立方晶體，以晶胞頂點的鈰原子為例，與之距離最近的鈰原子分布在經(jīng)過該頂點的所有立方體的面心上，這樣的面有12個，晶胞中鈰原子位于頂點和面心，數(shù)目為8×1/8+6×1/2=4，該晶胞體積為a³，該晶胞的質(zhì)量為4M/N_A，根據(jù)ρ=

m

V

可知，密度為4M/N_A×a³g?cm^-3，即為

4×M NA

a3

=

4×140

6.02×1023×(516×10-10)3

g?cm^-3，
故答案為：12；

4×140

6.02×1023×(516×10-10)3

．

點評：本題主要考查了核外電子排布、電離能、化學(xué)鍵、晶胞的結(jié)構(gòu)和晶胞的計算等知識，中等難度，答題時注意物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識的靈活運(yùn)用．