Question

稀土元素是指元素周期表中原子序数为57到71的15种镧系元素，以及与镧系元素化学性质相似的钪(Sc)和钇(Y)共17种元素。回答下列问题：

（1）钪(Sc)元素的原子核外电子排布式为______________________。镝(Dy)的基态原子电子排布式为[Xe]4f¹⁰6s²，一个基态镝原子所含的未成对电子数为________。

（2）稀土元素最常见的化合价为+3价，但也有少数还有+4价。请根据下表中的电离能数据判断表中最有可能有+4价的元素是________。几种稀土元素的电离能(单位：kJ·mol^-1)

元素	I1	I2	I3	I4
Sc(钪)	633	1 235	2 389	7 019
Y(钇)	616	1 181	1 980	5 963
La(镧)	538	1 067	1 850	4 819
Ce(铈)	527	1 047	1 949	3 547

（3）离子化合物Na₃[Sc(OH)₆]中，存在的作用力除离子键外还有____________。

（4）Sm(钐)的单质与1，2-二碘乙烷可发生如下反应：

Sm+ICH₂CH₂ISmI₂+CH₂＝CH₂。ICH₂CH₂I中碳原子杂化类型为______________，1 mol CH₂＝CH₂中含有的σ键数目为________。

（5）PrO₂(二氧化镨)的晶体结构与CaF₂相似，晶胞中镨原子位于面心和顶点。则PrO₂(二氧化镨)的晶胞中有________个氧原子。

（6）Ce(铈)单质为面心立方晶体，晶胞参数为a=516 pm，晶胞中Ce(铈)的配位数为________，列式表示Ce(铈)单质的密度：_______g·cm^-3(不必计算出结果)。

Answer

（1）1s22s22p63s23p63d14s2 ；4 ；（2）Ce(铈)；（3）共价键、配位键

（4）sp3；5NA ； （5）8 （6）12 ； ；

【解析】

试题分析：（1）钪为21号元素，核外电子层排布为1s22s22p63s23p63d14s2；在f能级中有7个轨道，而镝的基态原子在f能级只排布了10个电子，故未成对电子数为4，故答案为：1s22s22p63s23p63d14s2；4；

（2）第四电离能与第一电离能、第二电离能、第三电离能相差越小，第四个电子越容易失去，+4价的可能性越大，在上述表中Ce的I1+I2+I3和I4最接近，故应为Ce元素，故答案为：Ce；

（3）离子化合物 Na3[Sc(OH)6]中含有羟基与Sc的配位键，羟基中的氢氧元素之间的共价键，故答案为：共价键和配位键；

（4）在ICH2CH2I分子中碳原子只形成了单键，有四个单键，故碳原子杂化轨道类型为sp3；1个CH2=CH2分子中含有5个σ键，故1mol CH2=CH2中含有的σ键数目为5NA； 故答案为：sp3；5NA；

（5）在晶胞中，Y为镨原子，X为氧原子，可以看到，氧原子在晶胞的内部，故此晶胞中应有8个氧原子，故答案为：8；

（6）Ce(铈)单质为面心立方晶体，以晶胞顶点的铈原子为例，与之距离最近的铈原子分布在经过该顶点的所有立方体的面心上，这样的面有12个，晶胞中铈原子位于顶点和面心，数目为8×1/8+6×1/2=4，该晶胞体积为a3，该晶胞的质量为4M/NA，根据ρ=可知，密度为4M/NA×a3g•cm-3，即为=g•cm-3，故答案为：12；。

【考点定位】考查元素周期律与元素周期表

【名师点晴】本题主要考查了核外电子排布、电离能、化学键、晶胞的结构和晶胞的计算等知识，中等难度，答题时注意物质结构的基础知识的灵活运用，本题的难点是（5）（6），要记住常见晶胞的结构，和晶胞计算的基本方法。