Question

3．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．
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

（1）離子化合物 Na₃[Sc（OH）₆]中，存在的作用力除離子鍵外還有共價(jià)鍵和配位鍵．
（2）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sp³，1mol CH₂=CH₂中含有的σ鍵數(shù)目為5N_A．常溫下1，2-二碘乙烷為液體而乙烷為氣體，其主要原因是二碘乙烷的相對(duì)分子質(zhì)量較大，分子間作用力較強(qiáng)，沸點(diǎn)相對(duì)較高．
（3）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(diǎn)．則PrO₂（二氧化鐠）的晶胞中有8個(gè)氧原子．
（4）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12，列式表示Ce（鈰）單質(zhì)的密度：$\frac{4×140}{6.02×1{0}^{23}×（{516×1{0}^{-10}）}^{3}}$g•cm^-3（不必計(jì)算出結(jié)果）．

Answer 1

分析 （1）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(jià)鍵．
（2）在ICH₂CH₂I分子中碳原子只形成了單鍵，有四個(gè)單鍵，故碳原子雜化軌道類型為sp³；1個(gè)CH₂=CH₂分子中含有5個(gè)σ鍵；晶體結(jié)構(gòu)相似時(shí)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔沸點(diǎn)越高；
（3）CaF₂晶胞如圖中，則圖中Y為鐠原子，X為氧原子，據(jù)此判斷晶胞中氧原子數(shù)；
（4）Ce（鈰）單質(zhì)為面心立方晶體，以晶胞頂點(diǎn)的鈰原子為例，與之距離最近的鈰原子分布在經(jīng)過(guò)該頂點(diǎn)的所有立方體的面心上，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可求得密度．

解答 解：（1）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(jià)鍵，
故答案為：共價(jià)鍵和配位鍵；
（2）在ICH₂CH₂I分子中碳原子只形成了單鍵，有四個(gè)單鍵，故碳原子雜化軌道類型為sp³；1個(gè)CH₂=CH₂分子中含有5個(gè)σ鍵，故1mol CH₂=CH₂中含有的σ鍵數(shù)目為5N_A，由于二碘乙烷的相對(duì)分子質(zhì)量較大，分子間作用力較強(qiáng)，沸點(diǎn)相對(duì)較高，所以常溫下1，2-二碘乙烷為液體而乙烷為氣體，
故答案為：sp³；5N_A；二碘乙烷的相對(duì)分子質(zhì)量較大，分子間作用力較強(qiáng)，沸點(diǎn)相對(duì)較高；
（3）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(gè)氧原子，
故答案為：8；
（4）Ce（鈰）單質(zhì)為面心立方晶體，以晶胞頂點(diǎn)的鈰原子為例，與之距離最近的鈰原子分布在經(jīng)過(guò)該頂點(diǎn)的所有立方體的面心上，這樣的面有12個(gè)，晶胞中鈰原子位于頂點(diǎn)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=$\frac{m}{V}$可知，密度為4M/N_A×a³g•cm^-3，即為$\frac{\frac{4×M}{{N}_{A}}}{{a}^{3}}$=$\frac{4×140}{6.02×1{0}^{23}×（{516×1{0}^{-10}）}^{3}}$g•cm^-3，
故答案為：12；$\frac{4×140}{6.02×1{0}^{23}×（{516×1{0}^{-10}）}^{3}}$．

點(diǎn)評(píng) 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(jì)算等知識(shí)，中等難度，答題時(shí)注意物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí)的靈活運(yùn)用．