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【题目】镧系为元素周期表中第ⅢB族、原子序数为5771的元素。

(1)(Dy)的基态原子电子排布式为[Xe]4f106s2,画出镝(Dy)原子外围电子排布图:_____

(2)高温超导材料镧钡铜氧化物中含有Cu3+,基态时Cu3+的电子排布式为_______________

(3)观察下面四种镧系元素的电离能数据,判断最有可能显示+3价的元素是_______(填元素名称)。

几种镧系元素的电离能(单位: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)元素铈(Ce)可以形成配合物(NH4)2[Ce(NO3)6]。

①组成配合物的四种元素,电负性由大到小的顺序为_______________(用元素符号表示)。

②元素Al也有类似成键情况,气态氯化铝分子表示为(AlCl3)2,分子中Al 原子杂化方式为________,分子中所含化学键类型有______________(填字母)。

a.离子键 b.极性键 C.非极性键 d.配位键

(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;已知晶胞参数为a pm,密度为ρg·cm-3NA=________ (用含a、ρ的代数式表示)。

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

【解析】

(1)根据镝(Dy)的基态原子电子排布式为[Xe]4f106s2可知,镝原子外围4f能级上有10个电子,6s能级上有2个电子,则其外围电子排布图:

(2)铜是29号元素,基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s1,高温超导材料镧钡铜氧化物中含有Cu3+,说明铜失去3个电子,则基态时Cu3+的电子排布式为[Ar]3d8(或1s22s22p63s23p63d8)。

(3)第三电离能与第一电离能、第二电离能相差越小,第三个电子越容易失去,+3价可能性越大,在上述表中,镧的I1、I2、I3最接近,则最有可能显示+3价的元素是镧。

(4)①元素铈(Ce)可以形成配合物(NH4)2[Ce(NO3)6],组成配合物的四种元素中,因元素非金属性越强,电负性越大,则O>N>H,又因Ce是金属,其电负性在四种元素中最小。

②气态氯化铝分子中,每个Al原子与4个Cl原子形成4个δ键,则Al原子的杂化方式为sp3,在该分子中,与Al原子形成极性共价键的两个Cl原子中,有一个是配位键。

(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,所以晶胞中镨原子的个数为6×1/2+8×1/8=4,则氧原子的个数为4×2=8。

(1)根据镝(Dy)的基态原子电子排布式为[Xe]4f106s2可知,镝原子外围4f能级上有10个电子,6s能级上有2个电子,则其外围电子排布图:,故答案为:

(2)铜是29号元素,基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s1,高温超导材料镧钡铜氧化物中含有Cu3+,说明铜失去3个电子,则基态时Cu3+的电子排布式为[Ar]3d8(或1s22s22p63s23p63d8),故答案为:[Ar]3d8(或1s22s22p63s23p63d8)。

(3)第三电离能与第一电离能、第二电离能相差越小,第三个电子越容易失去,+3价可能性越大,在上述表中,镧的I1、I2、I3最接近,则最有可能显示+3价的元素是镧,故答案为:镧。

(4)①元素铈(Ce)可以形成配合物(NH4)2[Ce(NO3)6],组成配合物的四种元素中,因元素非金属性越强,电负性越大,则O>N>H,又因Ce是金属,其电负性在四种元素中最小,所以电负性大小顺序为:O>N>H>Ce,故答案为:O>N>H>Ce。

②气态氯化铝分子中,每个Al原子与4个Cl原子形成4个δ键,则Al原子的杂化方式为sp3,在该分子中,与Al原子形成极性共价键的两个Cl原子中,有一个是配位键,氯原子提供电子,Al原子提供空轨道,故答案为:sp3;bd。

(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,所以晶胞中镨原子的个数为6×1/2+8×1/8=4,则氧原子的个数为4×2=8;根据上述分析可知,一个二氧化镨晶胞中含有4个PrO2,则ρ=n×M/V=(4/NA)×173/(a×10-10)3,则NA=,故答案为:8;

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