Question

[化學(xué)──選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)](15分)

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1，2-二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

（1）9（2分）； 4（1分） （2）Ce（鈰）（2分）；

（3）共價鍵和配位鍵（2分。一個1分，少一個扣1分，多寫則0分）

（4）sp3（1分）；5NA（1分）；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。（1分） （5）8（2分） （6）12（1分）； （2分，注：答案中140或M均給分）

【解析】

試題分析：（1）鈧（Sc）為21號元素，根據(jù)核外電子排布規(guī)律可知核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d14s2，所以其基態(tài)原子M能層電子數(shù)為9個。鏑（Dy）的基態(tài)原電子排布式為[Xe]4f106s2，由于f能級最多排14個電子，所以根據(jù)排布規(guī)律可知一個基態(tài)鏑原子所含的未成對電子數(shù)為4個。

（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知Ce元素的第三電離能與第四電離能差距最小，所以Ce元素最可能有＋4價。（3）離子化合物 Na3[Sc(OH)6]中，存在的作用力除離子鍵外還有O與H之間的共價鍵，以及Sc與氫氧根之間的配位鍵。

（4）ICH2CH2I中碳原子是飽和碳元素，其雜化軌道類型為sp3；單鍵都是σ鍵，雙鍵中還含有1個σ鍵，所以1mol CH2=CH2中含有的σ鍵數(shù)目為5NA。由于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，所以常溫下1，2-二碘乙烷為液體而乙烷為氣體。

（5）PrO2（二氧化鐠）的晶體結(jié)構(gòu)與CaF2相似，氟化鈣的晶胞中含有8個F原子，則PrO2（二氧化鐠）的晶胞中有8個氧原子。

（6）Ce（鈰）單質(zhì)為面心立方晶體，在Ce晶體的一個晶胞中與它距離相等且最近的Ce原子在通過這個頂點的三個面心上，面心占1/2，通過一個頂點可形成8個晶胞，因此該晶胞中Ce原子的配位數(shù)為8×3×1/2＝12；一個晶胞中Ce原子數(shù)為8×1/8+6×1/2＝4，因此Ce的密度ρ＝m÷V＝。

考點：考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊的分析與應(yīng)用