【題目】鑭系為元素周期表中第ⅢB族、原子序數(shù)為5771的元素。

(1)(Dy)的基態(tài)原子電子排布式為[Xe]4f106s2,畫出鏑(Dy)原子外圍電子排布圖:_____。

(2)高溫超導(dǎo)材料鑭鋇銅氧化物中含有Cu3+,基態(tài)時Cu3+的電子排布式為_______________。

(3)觀察下面四種鑭系元素的電離能數(shù)據(jù),判斷最有可能顯示+3價的元素是_______(填元素名稱)。

幾種鑭系元素的電離能(單位:kJ·mol-1)

元素

I1

I2

I3

I4

Yb()

604

1217

4494

5014

Lu()

532

1390

4111

4987

La()

538

1067

1850

5419

Ce()

527

1047

1949

3547

(4)元素鈰(Ce)可以形成配合物(NH4)2[Ce(NO3)6]。

①組成配合物的四種元素,電負(fù)性由大到小的順序為_______________(用元素符號表示)。

②元素Al也有類似成鍵情況,氣態(tài)氯化鋁分子表示為(AlCl3)2,分子中Al 原子雜化方式為________,分子中所含化學(xué)鍵類型有______________(填字母)。

a.離子鍵 b.極性鍵 C.非極性鍵 d.配位鍵

(5)PrO2(二氧化鐠)的晶體結(jié)構(gòu)與CaF2相似,晶胞中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;已知晶胞參數(shù)為a pm,密度為ρg·cm-3,NA=________ (用含a、ρ的代數(shù)式表示)。

【答案】 [Ar]3d8(1s22s22p63s23p63d8) O>N>H>Ce sp3 bd 8

【解析】

(1)根據(jù)鏑(Dy)的基態(tài)原子電子排布式為[Xe]4f106s2可知,鏑原子外圍4f能級上有10個電子,6s能級上有2個電子,則其外圍電子排布圖:。

(2)銅是29號元素,基態(tài)原子的電子排布式為[Ar]3d104s1,高溫超導(dǎo)材料鑭鋇銅氧化物中含有Cu3+,說明銅失去3個電子,則基態(tài)時Cu3+的電子排布式為[Ar]3d8(或1s22s22p63s23p63d8)。

(3)第三電離能與第一電離能、第二電離能相差越小,第三個電子越容易失去,+3價可能性越大,在上述表中,鑭的I1、I2、I3最接近,則最有可能顯示+3價的元素是鑭。

(4)①元素鈰(Ce)可以形成配合物(NH4)2[Ce(NO3)6],組成配合物的四種元素中,因元素非金屬性越強,電負(fù)性越大,則O>N>H,又因Ce是金屬,其電負(fù)性在四種元素中最小。

②氣態(tài)氯化鋁分子中,每個Al原子與4個Cl原子形成4個δ鍵,則Al原子的雜化方式為sp3,在該分子中,與Al原子形成極性共價鍵的兩個Cl原子中,有一個是配位鍵。

(5)PrO2(二氧化鐠)的晶體結(jié)構(gòu)與CaF2相似,晶胞中鐠原子位于面心和頂點,所以晶胞中鐠原子的個數(shù)為6×1/2+8×1/8=4,則氧原子的個數(shù)為4×2=8。

(1)根據(jù)鏑(Dy)的基態(tài)原子電子排布式為[Xe]4f106s2可知,鏑原子外圍4f能級上有10個電子,6s能級上有2個電子,則其外圍電子排布圖:,故答案為:。

(2)銅是29號元素,基態(tài)原子的電子排布式為[Ar]3d104s1,高溫超導(dǎo)材料鑭鋇銅氧化物中含有Cu3+,說明銅失去3個電子,則基態(tài)時Cu3+的電子排布式為[Ar]3d8(或1s22s22p63s23p63d8),故答案為:[Ar]3d8(或1s22s22p63s23p63d8)。

(3)第三電離能與第一電離能、第二電離能相差越小,第三個電子越容易失去,+3價可能性越大,在上述表中,鑭的I1、I2、I3最接近,則最有可能顯示+3價的元素是鑭,故答案為:鑭。

(4)①元素鈰(Ce)可以形成配合物(NH4)2[Ce(NO3)6],組成配合物的四種元素中,因元素非金屬性越強,電負(fù)性越大,則O>N>H,又因Ce是金屬,其電負(fù)性在四種元素中最小,所以電負(fù)性大小順序為:O>N>H>Ce,故答案為:O>N>H>Ce。

②氣態(tài)氯化鋁分子中,每個Al原子與4個Cl原子形成4個δ鍵,則Al原子的雜化方式為sp3,在該分子中,與Al原子形成極性共價鍵的兩個Cl原子中,有一個是配位鍵,氯原子提供電子,Al原子提供空軌道,故答案為:sp3;bd。

(5)PrO2(二氧化鐠)的晶體結(jié)構(gòu)與CaF2相似,晶胞中鐠原子位于面心和頂點,所以晶胞中鐠原子的個數(shù)為6×1/2+8×1/8=4,則氧原子的個數(shù)為4×2=8;根據(jù)上述分析可知,一個二氧化鐠晶胞中含有4個PrO2,則ρ=n×M/V=(4/NA)×173/(a×10-10)3,則NA=,故答案為:8;。

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