Question

【題目】(物質結構與性質)元素周期表中第57號元素鑭到71號元素镥這15種元素統稱為鑭系元素。回答下列問題:

(1)鈥(Ho)可用來制作磁性材料,其基態原子電子排布式為[Xe]4f116s2,鈥(Ho)有___個未成對電子。

(2)釔鋇銅氧(YBa2Cu3O7-x)是一種高溫超導材料(其中Y顯+3價,Cu顯+2、+3價),該材料所含元素中,電負性最大的元素是______(填元素符號),若YBa2Cu3O7-x材料在T ℃下有超導性,當x=0.2時,n(Cu3+)∶n(Cu2+)=_____。

(3)下表是幾種鑭系元素的電離能(單位:kJ·mol-1)

	第一電離能	第二電離能	第三電離能	第四電離能
Ce	527	1047	1949	3547
La	538	1067	1850	4819
Lu	532	1340	2022	4370
Yb	604	1174	2417	4203

據此,判斷形成+3價化合物最穩定的元素是____(填元素符號)。

(4)Sm(釤)的單質與l,2-二碘乙烷可發生如下反應:Sm+ICH2CH2I→SmI2+CH2=CH2。ICH2CH2I中碳原子雜化軌道類型為____,1 mol CH2=CH2中含有的σ鍵數目為_______;常溫下l,2-二碘乙烷為液體而乙烷為氣體,其主要原因是_____。

(5)從磷釔礦中可提取稀土元素釔(Y),某磷釔礦的結構如圖。

該磷釔礦的化學式為____,與PO43-互為等電子體的陰離子有____(寫出兩種離子的化學式)。已知晶胞參數a=0.69 nm,c=0.60 nm,阿伏加德羅常數為NA,則晶胞的密度為____g·cm-3(列出計算式)。

Answer 1

【答案】3 O 1∶4 La sp3 3.01×1024或5NA 二碘乙烷的相對分子質量較大,分子間作用力較強,沸點相對較高 YPO4 SO42-、ClO4- （或BrO4-、IO4-、SiO44-）

【解析】

（1）鈥（Ho）的基態原子電子排布式為[Xe]4f116s2，4f能級存在未成對電子，含有7個軌道，有4個軌道填充2個電子，另外3個軌道均填充1個電子，故一個基態鈥原子所含的未成對電子數為3，故答案為：3；

（2）材料中只有氧元素為非金屬元素，其電負性最大；設+2價的Cu、+3價的Cu的原子數目分別為a、b，則a+b=3，由化合價代數和為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，故答案為：O，1：4；

（3） 原子的第一、第二、第三電離能之間相差較小，第四電離能與第三電離能相差越大，越容易失去3個電子，+3價的可能性越大，在上述表中La的I1、I2和I3最接近，而I4突然變大，故應為La元素，答案為：La；

（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鍵數目為5NA；二碘乙烷的相對分子質量較大，分子間作用力較強，沸點相對較高，所以二碘乙烷在常溫下為液體，
故答案為：sp3；3.01×1024或5NA；二碘乙烷的相對分子質量較大，分子間作用力較強，沸點相對較高；

（5）該晶胞中Y原子位于8個頂點、體心、前后左右4個面上，Y原子個數=8×+1+4×=4，磷酸根離子位于上下面心、4個豎棱上、前后左右面上，磷酸根離子個數=2×+4×+4×=4，二者個數之比為4：4=1：1，據此書寫該磷釔礦的化學式為YPO4；與PO43-互為等電子體的陰離子中含有5個原子、價電子數是30，與其互為等電子體的離子有SO42-、ClO4-等，己知晶胞參數a=0.69nm，c=0.60nm，該晶胞體積=（a×a×c）×10-21 cm3，阿伏加德羅常數為NA，則該磷釔礦的密度==g/cm3=g/cm3，故答案為：YPO4，SO42-、ClO4- （或BrO4-、IO4-、SiO44-），。