第2章
２．某试样经分析测得含锰质量分数（%）为：41.24，41.27，41.23，41.26。求分析结果的平均偏差、标准偏差和变异系数。
解: )(4
26
.4123.4127.4124.41+++=x % = 41.25% 各次测量偏差分别是
d 1=-0.01% d 2=+0.02% d 3=-0.02% d 4=+0.01%
d
)(4
01
.002.002.001.01
+++=∑
=
=n
di n
i % = 0.015% 1
4)
01.0()
02.0()
02.0()
01.0(1
2
2
2
2
1
2
-+++-=
∑
=
=n di
n
i s %=0.018%
CV=
x
S ×100%=
25
.41018.0?100%=0.044%
３．某矿石中钨的质量分数（%）测定结果为：20.39，20.41，20.43。计算标准偏差s 及置信度为95%时的置信区间。
解：x =
3
43
.2041.2039.20++%=20.41% s=
1
3)
02.0()02.0(2
2-+%=0.02%
查表知，置信度为95%，n=3时，t=4.303 ∴ μ=(3
02
.0303.441.20?±
)% =(20.41±0.05)%
６．测定试样中P 2O 5质量分数（%），数据如下：8.44，8.32，8.45，8.52，8.69，8.38 ．用Grubbs 法及Q 检验法对可疑数据决定取舍，求平均值、平均偏差d 、标准偏差s 和置信度选90%及99%的平均值的置信范围。
解：将测定值由小到大排列 8.32，8.38，8.44，8.45，8.52，8.69．可疑值为x n （1） 用Grubbs 法决定取舍 8.69为可疑值
由原始数据求得 x =8.47% s=0.13% G 计算=
s
x x n -=
13
.047
.869.8-=1.69
查表2-3，置信度选95%，n=6时, G 表=1.82 G 计算＜G 表, 故8.69%应予保留。 （2） 用Q 值检验法
Q 计算 =
1
1x x x x n n n ---=
32
.869.852.869.8--=0.46
查表2-4，n=6时, Q 0.90=0.56 Q 计算＜Q 表 故8.69%应予保留。两种判断方法所得结论一致。
（3） )(6
)
38.869.852.845.832.844.8+++++=x %=8.47%
)6
09
.022.005.002.015.003.0(
+++++=d %=0.09%
s=
%1
6)
09.0()22.0()05.0()02.0()15.0()03.0(2
2
2
2
2
2
-+++++=0.13%
（4） 查表2-2，置信度为90%，n=6时，t=2.015
因此 μ=（8.47±
6
13
.0015.2?）=（8.47±0.11）%
同理，对于置信度为99%，可得 μ=（8.47±
6
13
.0032.4?）%=（8.47±0.21）%
3.1章《第12题没有
4．从下列物质中，找出共轭酸碱对：
HOAc ，NH 4+，F -，(CH 2)6N 4H +，H 2PO 4-，CN -,OAc -，HCO 3-，H 3PO 4，(CH2)6N 4，NH 3，HCN ，HF ，CO 3-
答：HOAc － OAc -，NH 4+
－NH 3，F - －HF ，(CH 2)6N 4H +
－(CH 2)6N 4，H 2PO 4-
－H 3PO 4，CN - －HCN,，HCO 3-－CO 3-
6．写出下列物质在水溶液中的质子条件：
(1) NH 3·H 2O; (2)NaHCO 3；(3)Na 2CO 3。
答： NH 3·H 2O 〔H +〕+〔NH 4+〕=〔OH -〕
NaHCO 3 〔H +〕+〔H 2CO 3〕=〔CO 3-〕+〔OH -〕
Na 2CO 3 〔HCO 3-〕+〔H +
〕+2[H 2CO 3] =〔OH -〕
4.4 分别计算H 2CO 3(p K a1=6.38，pK a2=10.25)在pH=7.10，8.32及9.50时，H 2CO 3，HCO 3-和CO 32-的分布系数δ2` δ1和δ0。
解：pH=7.10 38
.625
.1010
.738
.6210
.72
10
.732210
10
10
10
)10
()
10
()(------?+?+=
CO H δ
=0.16
25
.1038
.610
.738
.6210
.738
.610
.73
110
10
10
10
)10
(10
10
)(--------?+?+?=
HCO
δ
=0.84
25
.1038
.610
.738
.6210
.725
.1038
.623
010
10
10
10
)10
(10
10
)(--------?+?+?=
CO
δ
=5.94×10-4
pH=8.32
38
.625
.1032
.838
.6232
.82
32
.832210
10
10
10
)10
()
10
()(------?+?+=
CO H δ
=0.0112
25
.1038
.632
.838
.6232
.838
.632
.83
110
10
10
10
)10
(10
10
)(--------?+?+?=
HCO
δ
=0.979
25
.1038
.632
.838
.6232
.825
.1038
.623
010
10
10
10
)10
(10
10
)(--------?+?+?=
CO
δ
=0.0115
pH=9.50
38
.625
.1050
.938
.6250
.92
50
.932210
10
10
10
)10
()
10
()(------?+?+=
CO H δ
=6.34×10-4
25
.1038
.650
.938
.6250
.938
.650
.93
110
10
10
10
)10
(10
10
)(--------
?+?+?=
HCO
δ
=0.851
25
.1038
.650
.938
.6250
.925
.1038
.623
010
10
10
10
)10
(10
10
)(--------?+?+?=
CO
δ
=0.150
4.5 已知HOAc 的p K a =4.74，NH 3·H 20的p K b =4.74。计算下列各溶液的pH ： (1)0.10 mol ·L -1HOAc ； (2)0.10 mol ·L -1NH 3·H 2O ； (3)0.15 mo1·L -1NH 4Cl ； (4)0.15 mol ·L -1NaOAc 。 解：(1) 0.1mol·L -1HAc
∵ Kw K c K c
a a
1010
1.010
10
1.074
.45
??=??=--
∴〔H +〕=
1
3
74
.410
35.1101.0---??=?L mol
pH=2.87
(2) 0.10 mol ·L -1NH 3·H 2O
[]13
.1110
35.1101.010101.0105
10
1.01
3
74
.474
.474
.4=??=?=
∴??=??=
----
--pH L
mol OH
K K c K c
w
b b
(3) 0.15 mo1·L -1
NH 4Cl
[]04
.510
03.910
15.0101015.0105
10
15.01
6
26
.926
.926
.9=??=?=
∴??=??=---+
--pH L
mol H
K K c K c
w
a a
(4) 0.15 mol ·L -1
NaOAc
[]96
.810
03.91015.01010
15.0105
10
15.01
6
26
.926
.926
.9=??=?=
∴??=??=
----
--pH L
mol OH
K K c K c
w
b b
4.10 一溶液含1.28g ·L -1苯甲酸和3.65g ·L -1苯甲酸钠，求其pH 。 解：c (苯甲酸)=
1
01048.012
.12228.1-?=L mol c ((苯甲酸钠)=
102533.01
.14465
.3-?=L mol
[]1
59
.321
.410
02533
.001048.010
---+
?=?
==L mol c c K
H b
a
a
pH=3.59 由于c a 〉〉〔OH -〕－〔H +〕,且c b 〉〉〔OH -〕－〔H +〕
所以最简式计算是合理的
4.18 将一弱碱0.950g 溶解成100mL 溶液，其pH 为11．0，已知该弱碱的相对分子质量为125，求弱碱的p K b 。 解：
[]88
.410
32.1076
.010
10
0.11076.010
.0125950.05
3
3
1=?=?=
∴==?==
----
-b
b b b b pK
K K c OH pH L mol c 比较大
4.1 用0.01000mol ·L -1HNO 3溶液滴定20.00mL0.01000 mol·L -1NaOH 溶液时，化学计量点时pH 为多少?化学计量点附近的滴定突跃为多少?应选用何种指示剂指示终点?
解：HNO 3 + NaOH → NaNO 3 + H 2O
化学计量点的pH=7.00 计量点前NaOH 剩余0.1﹪时
[]6
10
00.598
.1900.2002.001000.0--
?=+?=
OH
pH=8.70
计量点后，HNO 3过量0.02mL
[]6
10
0.502
.2000.2002.001000.0-+
?=+?=
H
pH=5.30
滴定突跃为8.70-5.30,选中性红为指示剂
1．NaOH 标准溶液如吸收了空气中的CO 2，当以其测定某一强酸的浓度，分别用甲基橙或酚酞指示终点时，对测定结果的准确度各有何影响?
答：NaOH 标准溶液如吸收了空气中的CO 2，会变为Na 2CO 3,当用酚酞指示终点时，Na 2CO 3
与强酸只能反应到NaHCO 3,相当于多消耗了NaOH 标准溶液，此时，测定强酸的浓度偏高。
如用甲基橙指示终点时，NaOH 标准溶液中的Na 2CO 3可与强酸反应生成CO 2和水，此时对测定结果的准确度无影响。
2．当用上题所述的NaOH 标准溶液测定某一弱酸浓度时，对测定结果有何影响? 答：当测定某一弱酸浓度时，只能使用酚酞指示终点，故测定弱酸的浓度偏高。
3．标定NaOH 溶液的浓度时，若采用：〈1)部分风化的H 2C 204·2H 2O ；
(2)含有少量中性杂质的H 2C 204·2H 2O ；
则标定所得的浓度偏高，偏低，还是准确?为什么? 答：（1）因为c (NaOH)=
)
()2()
2(22222422NaOH V O H O C H M O H O C H m ???
当H 2C 204·2H 2O 有部分风化时，V (NaOH)增大，使标定所得NaOH 的浓度偏低。
（2）当H 2C 204·2H 2O 含有少量中性杂质时，V (NaOH)减少，使标定所得NaOH 的浓度偏高。
4．用下列物质标定HCl 溶液浓度：
(1)在110℃烘过的Na 2C03；
(2)在相对湿度为30％的容器中保存的硼砂， 则标定所得的浓度偏高，偏低，还是准确?为什么? 答：（1）)
()()()(3232HCl V CO Na M CO Na m HCl c ?=
Na 2C03应在270℃烘干，当用110℃烘过的Na 2C03作基准物时，Na 2C03中可能有一些水分，滴定时消耗HCl 溶液减少，使标定HCl 溶液浓度偏高。
（2）当空气相对湿度小于39%时，硼砂容易失去结晶水，故用在相对湿度为30％的容器中保存的硼砂标定HCl 溶液浓度时，会使标定HCl 溶液浓度偏低。
4.1 标定HCI 溶液时，以甲基橙为指示剂，用Na 2C03为基准物，称取Na 2C03 0.613 5g ，用去HCI 溶液24.96mL ，求HCl 溶液的浓度。 解：反应方程式
Na 2CO 3 + 2HCl →2NaCl + CO 2 + H 2O
(2
1n HCl)= n(Na 2CO 3)
(HCl)10
96.242
199
.1056135.03
c ???=-
c (HCl)=0.4638mol ?L -1
4.2 以硼砂为基准物，用甲基红指示终点，标定HCl 溶液。称取硼砂0.985 4g 。用去HCI 溶液23.76mL ，求HCI 溶液的浓度。
解：反应方程式
Na 2B 4O 7?10H 2O + 2HCl →4H 3BO 3 + 10H 2O + 2NaCl
()(2
1n HCl n = Na 2B 4O 7?10H 2O)
)(10
76.232
137
.3869854
.03
HCl c ???=-
c (HCl)=0.2175 mol ?L
-1
4.3 标定NaOH 溶液，用邻苯二甲酸氢钾基准物0.502 6g ，以酚酞为指示剂滴定至终点，
用去NaOH 溶液21.88 mL 。求NaOH 溶液的浓度。
解：n (NaOH)=n (邻苯二甲酸氢钾) )
(10
88.2123
.2045026.03
NaOH c ??=-
c (NaOH)=0.1125 mol ?L -1
4.4 称取纯的四草酸氢钾(KHC 204·H 2C 204·2H 20)0.6174g ，用NaOH 标准溶液滴定时，用去26.35 mL 。求NaOH 溶液的浓度。
解：反应方程式
2KHC 2O 4?H 2C 2O 4?2H 2O +6NaOH →3Na 2C 2O 4 + K 2C 2O 4 + 8H 2O
n (KHC 2O 4?H 2C 2O 4?2H 2O)=)(3
1
NaOH n
)(10
35.263
119
.2546174.03
NaOH c ???=
-
c (NaOH)=0.2765 mol ?L -1
4.9 吸取10mL 醋样，置于锥形瓶中，加2滴酚酞指示剂，用0.163 8mol ·L —1
NaOH 溶液滴定醋中的HOAc ，如需要28.15 mL ，则试样中HOAc 浓度是多少?若吸取的HOAc 溶液ρ=1.004g ·mL -1
，试样中HOAc 的质量分数为多少? 解：c (HOAc)=
3
3
10
1010
15.281638.0--???=0.4611 mol ?L -1
HOAc 质量分数=
%10010
004.105
.6010
104611.03
?????-
=2.76%
4.12 往0.3582 g 含CaC03及不与酸作用杂质的石灰石里加入2
5.00 mL 0.147 1mol ·L —1
HCI 溶液，过量的酸需用10.15mLNaOH 溶液回滴。已知1 mLNaOH 溶液相当于1.032mLHCl 溶液。求石灰石的纯度及C02的质量分数。
解：反应方程式
2HCl + CaCO 3 → H 2O + CO 2 + CaCl 2
2
1n (HCl)=n (CaCO 3)
CaCO 3%=
%1003582
.01
.1002
11471.0)032.110
15.002500.0(3
??????--
=29.85%
CO 2%=
%1003582
.001
.442
11471.0)032.110
15.002500.0(3
??????--
=13.12%
4.15 称取混合碱试样0.9476g ，加酚酞指示剂，用0.278 5 mol ·L —1HCI 溶液滴定至终点，计耗去酸溶液34.12mL ，再加甲基橙指示剂，滴定至终点，又耗去酸23.66 mL 。求试样中各组分的质量分数。
解：因为V 1=34.12mL 〉V 2=23.66mL, 所以，混合碱中含有NaOH 和Na 2CO 3
Na 2CO 3%=
1009476
.099
.1052785.010
66.233
????-%
=73.71%
NaOH%=
1009476
.001
.402785.010
)66.2312.34(3
????--%
=12.30%
4.25 阿司匹林即乙酰水杨酸，其含量可用酸碱滴定法测定。称取试样0.2500 g ，准确加入50．00mL 0．102 0mol ·L -1的NaOH 溶液，煮沸，冷却后，再以C （H 2SO 4）二0.052
64mol ·L -1
的H 2SO 4溶液23.75mL 回滴过量的NaOH ，以酚酞指示终点，求试样中乙酰水杨酸的质量分数。
已知：反应式可表示为
HOOCC 6H 4OCOCH 3→NaOOCC 6H 40Na
HOOCC 6H 4OCOCH 3的摩尔质量为180.16g ·mol —1。 解：n (乙酰水扬酸)=
2
1n(NaOH)=n (H 2SO 4)
乙酰水扬酸% =
1002500
.06
.1802
1)210
75.235264.010
00.501020.0(3
3
???
???-??--%
= 93.67%
4.26 一份1.992g 纯酯试样，在2
5.00 mL 乙醇—KOH 溶液中加热皂化后，需用14.73mL
0.3866mol ·L -1
H 2SO 4溶液滴定至溴甲酚绿终点。25.00 mL 乙醇—KOH 溶液空白试验需用34.54mL 上述酸溶液。试求酯的摩尔质量。
解：n (酯)=(34.54-14.73)×10-3
×0.3866×2=0.1532 mol ?L -1
M =
01532
.0992.1=130.1(g·m oL -1
)
3.2章
5.1计算pH=5时EDTA 的酸效应系数αY(H)。若此时
EDTA 各种存在形式的总浓度为
0.0200mol ·L -1，则[Y 4-]为多少？ 答案：（1）EDTA 的61~K K ：1010.26
，10
6.16
，10
2.67
，102.0
，101.6
，100.9
61~ββ：10
10.26
，1016.42，1019.09，1021.09，1022.69，1023.59
pH=5.0时：
()[]
[]
[]
[]
[]
[]
6
6
55
44
33
22
1H Y H
H
H
H
H
H 1ββββββ++++++++++++=α
=1+105.26+106.42+104.09+101.09+10-2.31+10-6.41
=10
6.45
（2）[Y 4-
]=45.610
020.0=7.1×10-9
mol ·L -1
5.2 pH=5时，锌和EDTA 配合物的条件稳定常数是多少？假设Zn 2+
和EDTA 的浓度皆为10-2
mol ·L -1（不考虑羟基配位等副反应）。pH=5时，能否用EDTA 标准溶液滴定Zn 2+？
答案： 查表5-2: 当pH=5.0时，lg αY(H)=6.45，Zn 2+与EDTA 浓度皆为10-2mol ·L -1
， lgK ’=lgK 稳- lg αY(H)=16.50-6.46=10.05﹥8，可以滴定。
5.5计算用0.0200 mol ·L -1 EDTA 标准溶液滴定同浓度的Cu 2+离子溶液时的适宜酸度范围。 答案：（1）lg αY(H)
= lgcK 稳-6=lg(0.0200×1018.80)-6=11.1，查表5-2得pH ≈2.8 （2）[OH -]=
]
[2+
Cu
K sp =
0200
.010
2.220
-?=1.1×10-9， pH=5.0，∴pH 范围：2.8～5.0
5.7用配位滴定法测定氯化锌（ZnCl 2）的含量。称取0.2500g 试样，溶于水后，稀释至250mL ，吸取25.00mL ，在pH=5～6时，用二甲酚橙作指示剂，用0.01024 mol ·L -1
EDTA 标准溶液滴定，用去17.61mL 。试计算试样中含ZnCl 2的质量分数。 答案：
ωZnCl2=
s
ZnCl m M cV 00
.250.2502
3
10
?
??-×100%=
2500
.03.13610
61.1701024.000
.250
.250
3
????-×100%=98.31%
5.8称取1.032g 氧化铝试样，溶解后移入250mL 容量瓶，稀释至刻度。吸取25.00mL ，加入T Al2O3=1.505mg/mL 的EDTA 标准溶液10.00mL ，以二甲酚橙为指示剂，用Zn(OAc)2标准溶液进行返滴定，至红紫色终点，消耗Zn(OAc)2标准溶液12.20mL 。已知1mL Zn(OAc)2溶液相当于0.6812mL EDTA 溶液。求试样中Al 2O 3的质量分数。
答案：25.00mL 溶液中Al 2O 3的质量为m =1.505×(10.00-0.6812×12.20)=2.542mg ，
ωAl2O3=
s
m m 3
00
.250.25010
-??
×100%=
032
.110542.23
00
.250
.250-??×100%=2.46%
5.11称取含Fe 2O 3和Al 2O 3试样0.2015g ，溶解后，在pH=2.0时以磺基水杨酸为指示剂，加热至50℃左右，以0.02008 mol ·L -1
的EDTA 滴定至红色消失，消耗EDTA15.20mL 。然后加入上述EDTA 标准溶液25.00mL ，加热煮沸，调节pH=4.5，以PAN 为指示剂，趁热用0.02112 mol ·L -1 Cu 2+
标准溶液返滴定，用去8.16mL 。计算试样中Fe 2O 3和Al 2O 3的质量分数。 答案：（1）ωFe2O3=s
O Fe m M
cV 3
23
2
110
??-×100%=
2015
.069
.15910
20.1502008.03
2
1????-×100%=12.09%
（2）ωAl2O3=
s
O Al Cu
Cu
EDTA EDTA m M
V
c
V c 3
23
222
1
10
)(??--+
+×100%
=
2015
.096
.10110
)16.802112.000.2502008.0(3
2
1???-??-×100%=8.34%
3.3章《无第9题
=
2015
.096
.10110
)16.802112.000.2502008.0(3
2
1???-??-×100%=8.34%
6.1 计算在H 2SO 4介质中，H +
浓度分别为1 mol ·L -1
和0.1 mol ·L -1
的溶液中VO 2+
/VO 2+
电对的条件电极电位。（忽略离子强度的影响，已知?θ=1.00 V ）
答案： O H VO
e
H VO 2222+
-
+
=++
［H +］= 1mol ·L -1 ?θ’=1.0 + 0.059lg12 = 1.00 V
［H +］= 0.1mol ·L -1 ?θ’=1.0 + 0.059lg0.012 = 0.88 V 6.2 根据?θHg 22+/Hg 和Hg 2Cl 2的溶度积计算?θHg 2Cl 2/Hg 。如果溶液中Cl -浓度为0.010 mol ·L -1，
Hg 2Cl 2/Hg 电对的电位为多少？ 答案：
Hg 2Cl 2 + 2e - = 2Hg + 2Cl - (?θHg 22+/Hg =0.796 V K sp = 1.3?10-18)
[
][]
2
/22
/lg
2
059.0lg 2
059.022
22
-+
+
=+
=+
+
Cl K Hg sp
Hg
Hg
Hg
Hg θθ
?
??
[Cl -
]=1 mol ·L -1
: ?
θ
Hg 2Cl 2/Hg = 0.796 + (0.059lg1.3?10
-18
)/2 = 0.268 V
[Cl -]=0.01mol ·L -1: ?θHg 2Cl 2/Hg=0.796 + (0.059lg1.3?10-18)/2 -(0.059lg0.012
)/2
= 0.386 V
6.5 计算pH = 10.0，c NH 3= 0.1 mol.L -1 Zn 2+/Zn 的溶液中电对的条件电极电位（忽略离子强度的影响）。已知锌氨配离子的各级累积稳定常数为：lg β1 =2.27, lg β2 =4.61, lg β3 =
7.01, lg β4 = 9.067；NH 4+的离解常数为K a =10-9.25。
答案：
Zn 2+ + 2e - ＝ Zn （?θ = -0.763 V ）
+
+
=2lg
2
059.0'
Zn Zn αα?
?
θ
θ ()
[][][]()
[]
+
+
+
+++==
+
+
22
33
22223Zn NH Zn ZnNH Zn Zn
C Zn Zn NH α
[]
+
++
+=2
2
2lg
059.0'
VO
H VO αα??
θ
θ
[][][]43
42
323
11NH
NH NH
βββ++++=
而()
[][][][][]
[]071
.034
33
4
10
1
113=+=+=+=
+
++H Ka
NH NH NH NH NH H NH
α
又αNH 3(H) = c NH 3/ [NH 3] 则[NH 3]= 0.1/10
0.071
= 10
-0.93
()
(
)
()
(
)
37
.54
0.93
9.06
3
0.93
7.01
2
0.93
4.61
0.93
2.27
NH Zn
110
10
10
10
10
10
10
10
1α
32=?+?+?+?+=∴----+
V 920.010
1lg
2
059.0763.037
.5'-=+-=θ?
6.7 称取软锰矿试样0.5000 g ，在酸性溶液中将试样与0.6700 g 纯Na 2C 2O 4充分反应，最后以
0.02000 mol.L -1 KMnO 4溶液滴定剩余的Na 2C 2O 4，至终点时消耗30.00 mL 。计算试样中MnO 2
的质量分数。 答案：
有关反应为：MnO 2 + C 2O 42- + 4 H + ＝ Mn 2+ + 2 CO 2 ↑ + 2 H 2O MnO 42- + 5 C 2O 42- + 16 H + ＝ 2 Mn 2+ +10 CO 2 ↑ + 8 H 2O
故： MnO 2 ~ C 2O 4
2-
MnO 42- ~ 5C 2O 42-
%
60.86100%0.5000
86.94210530.000.02134.000.6700100%m M
n 25n ω3
样
MnO
MnO O C MnO 2
42422=?????
?
?
????-=
????
?
??-=---
6.12 10.00 mL 市售H 2O 2（相对密度1.010）需用36.82 mL 0.02400 mol.L -1 KMnO 4溶液滴定，
计算试液中H 2O 2的质量分数。
答案：5 H 2O 2 + 2 MnO 4- + 6 H + ＝ 5 O 2 + 2 Mn 2+ + 8 H 2O 故：5 H 2O 2 ~ 2 MnO 4-
%
7441.0%10000
.10010.102
.3410
82.3602400.02
5
%1002
5
3
2
24
2
2=??????=??=--样
m M n O H MnO O H
ω
6.15 称取含有As 2O 3与As 2O 5的试样1.500 g ，处理为含AsO 33-和AsO 43-
的溶液。将溶液调节为
弱碱性，以0.05000 mol.L -1碘溶液滴定至终点，消耗30.00 mL 。将此溶液用盐酸调节至酸性并加入过量KI 溶液，释放出的I 2再用0.3000 mol.L -1 Na 2S 2O 3溶液滴定至终点，消耗30.00mL 。计算试样中As 2O 3与As 2O 5的质量分数。 答案：
有关反应：H 3AsO 3 + I 2 + H 2O ＝ H 3AsO 4 + 2 I - + 2 H + (弱碱介质中) (1)
H 3AsO 4 + 2 I - + 2 H + ＝ H 3AsO 3 + I 2 + H 2O (酸性介质中) (2) I 2
+ 2 S 2O 32
- ＝ 2 I - + S 4O 62
- (3)
故：2 As 2O 3 ~ H 3AsO 3 ~ 2 I 2
%
89.9%100500
.184
.19710
00.3005000.02
1
%100.21
3
3
22
2
32=?????==
??=
∴-样
m M
V C O As I I
O As ω
又：2 As 2O 5 ~ 2 H 3AsO 4 ~ 2 I 2 ~ 4 S 2O 32-
参与（2）式反应的H 3AsO 4也包括（1）生成的H 3AsO 4
%
1002
1
2
1
5
22
2
23
2
23
2
5
2
?????? ???-?=
∴--样
m M
V C V C O As I I O S O S O As ω
%
98.22%100500
.184.2292
1
1000.300500.01000.303000.02
1
3
3
=?????? ????-???=
--
6.18 化学耗氧量（COD ）测定。今取废水样100.0 mL 用H 2SO 4酸化后，加入25.00mL 0.01667mol.L -1
K 2Cr 2O 7溶液，以Ag 2SO 4为催化剂，煮沸一定时间，待水样中还原性物质较完
全地氧化后，以邻二氮杂菲-亚铁为指示剂，用0.1000mol.L -1
FeSO 4溶液滴定剩余的K 2Cr 2O 7，用去15.00 mL 。计算废水样中化学耗氧量，以mg·L -1表示。
答案：
有关反应为：2Cr 2O 72
- + 3C
+ 16 H +
＝ 4 Cr 3+
+ 3 CO 2 + 8 H 2O`
Cr 2O 72
- + 6 Fe 2+
+ 14 H +
＝ 2 Cr 3+
+ 6 Fe 2+
+ 7 H 2O`
故： 3 C~ 2 Cr 2O 72- 6 Fe ~ Cr 2O 72-
()样
剩总V M
n n
COD O O Cr K
O Cr K 2
7
22
7
222
3??-=
∴
1
33
3
04.801000
10010322
31000.151000.06
11000.2501667.0---?=?????? ?
?
???-
??=
L
mg
6.25 甲酸钠和在中性介质中按下述反应式反应
3 HCOO - + 2 MnO 42- + H 2O ＝ 2 MnO 2 +3 CO 2 + 5 OH -
称取HCOONa 试样0.5000g ，溶于水后，在中性介质中加入过量的0.06000mol ·L -1KMnO 4
溶液50mL ，过滤除去MnO 2沉淀，以H 2SO 4酸化溶液后，用0.1000mol ·L -1H 2C 2O 4溶液滴定过量的KMnO 4至终点，消耗25.00mL 。计算试样中HCOONa 的质量分数。 答案： 有关反应为： 3 HCOO - + 2 MnO 42- + H 2O ＝ 2 MnO 2 +3 CO 2 + 5 OH -
%
79.40%1005000
.099.6710
00.251000.05
21000.5006000.023%
1005
2233
3
24
24
=????
?
?
?
????=
????
? ??-
=
-
-样
m M n n HCOONa
O C
MnO
HCOONa ω
3.4章
7．1 下列情况，有无沉淀生成？
（1）0.001mol ·L －1Ca(NO 3)2溶液与0.01mol ·L －1NH 4HF 2溶液以等体积相混合； （2）0.01mol ·L －1
MgCl 2溶液与0.1mol ·L －1
NH 3－1mol ·L －1
NH 4Cl 溶液等体积相混合。 解：（1）已知：K sp (CaF 2)=3.4×10－11
两溶液等体积混合后:
[Ca 2+]=5.0×10－4mol ·L －1, [F －]=5.0×10－3mol ·L －1, [Ca 2+][F －]2=5.0×10－4×(5.0×10－3)2=2.5×10－8＞K sp (CaF 2)=3.4×10－11
O
H 8+CO
10+Mn
2=H
16+MnO
2+O C 522
+
2+
-4
-24
2
∴有沉淀生成。
（2）已知：K b(NH3)=1.8×10－5 K sp (Mg(OH)2)=1.8×10－11
[Mg2+]=5.0×10－3mol·L－1, [NH3]=0.05mol·L－1, [NH4]=0.5mol·L－1,
[OH－]=K b(NH3)×[NH3]
=1.8×10－5×
0.05
=1.8×10－6mol·L－1 [NH4+] 0.5
[Mg2+][OH－]2=5.0×10－3×(1.8×10－6)2=1.6×10－14＜K sp
∵Q ＜K sp∴无沉淀生成。
7．5 为了使0.2032g (NH4)2SO4中的SO42－沉淀完全,需要每升含63g BaCl2·2H2O的溶液多少亳升?
解：已知M((NH4)2SO4)=132.14, M(BaCl2·2H2O)2SO4)=244.3
考虑问题的思路是，沉淀剂过量20%～50% 。
[SO42－]= 0.2032
=1.538×10－3mol·L－1=1.54×10－3mol·L－1 132.14
[Ba2+]=
63
=0.258 mol·L－1 244.3
1000/0.258=x/1.54×10－3
x=1.54×10－3×1000/0.258=5.96(mL)
加入BaCl2的量按[SO42－]的量过量20~30%,即为7~8ml
7．6以过量的AgNO3处理0.3500g的不纯KCl试样,得到0.6416gAgCl, 求该试样中KCl 的质量分数。
解：设：纯KCl的质量为m（g），KCl的质量分数w；
m(KCl)纯
= 0.6416×
74.56
=95.38%
143.32
0.3500 0.3500
7．9 有纯的CaO和BaO的混合物2.212g，转化为混合硫酸盐后重5.023g，计算原混合物中CaO和BaO的质量分数.
解设混合物中CaO的质量为x(g), BaO(2.212－x)g.
m(MgSO4)= x×M(CaSO4) M(CaO)
m(BaSO4)=(2.212－x) ×M(BaSO4) M(BaO)
x M(CaSO4)
+ (2.212－x) ×
M(BaSO4)
=5.023 M(CaO) M(BaO)
将各物质的化学式量代入上式:求得x = 1.844(g)
∴w (CaO)=1.844／2.212=83.36% w(BaO)=(2.212－x) ／2.212=16.64%
7．10 有纯的AgCl和AgBr混合试样质量为0.8132g，在Cl2气流中加热，使AgBr转化为AgCl，则原试样的质量减轻了0.1450g，计算原试样中氯的质量分数。.
解：2AgBr + Cl2 = 2AgCl + 2Br－质量减轻
2×187.8 2×143.32 2×44.5(g)
设m(AgBr) 0.145(g)
m(AgBr)=0.145×(187.8／44.5)=0.6119(g)
m(AgCl)=0.8132－0.6119=0.2013(g) m(Cl)=0.2013×(35.45／143.32)=0.04979(g) ∴w(Cl)=6.12%
7．18 将0.1159 mol·L－1 AgNO
3
溶液30.00mL加入含有氯化物试样0.2255g的溶液中,然
后用3.16mL0.1033 mol·L－1NH
4SCN溶液滴定过量的AgNO
3
。计算试样中氯的质量分数。
解：W(Cl)= (0.1159×30.00－0.1033×3.16) ×M(Cl)
=49.54%
0.2255
7．20 称取一定量的约含52% NaCl和44% KCl的试样。将试样溶于水后,加入0.1128 mol·L
－1 AgNO
3溶液30.00mL。过量的AgNO
3
需用10.00mL标准NH
4
SCN溶液滴定.已知1.00mL
标准NH
4SCN相当于1.15mL AgNO
3
.应称取试样多少克?
解：设称取试样x(g)（∵NaCl和KCl与Ag+均1∶1为反应）
52%·x
+ 44%·x
=0.1128×(30.00－11.50)×10－3
58.44 74.56
解之：x =0.14(g)
7．{22 称取含有NaCl和NaBr的试样0.5776g, 用重量法测定, 得到二者的银盐沉淀为
0.4403g；另取同样质量的试样，用沉淀滴定法滴定，消耗0.1074mol·L－1AgNO
3
25.25mL
溶液。求NaCl和NaBr的质量分数。
解：设m(AgCl)为x(g), AgBr的质量为(0.4403－x)g
已知：M（AgCl）=143.32,M(AgBr)=187.78,M(NaCl)=58.44,M(NaBr)=102.9
x
+ 0.4403－x
=0.1074×25.25×10－3
M（AgCl）M(AgBr)
解之得：x = 0.2222（g） m(AgBr)=0.2181(g)
W(NaCl)= M(NaCl)
=
0.2222×
M(NaCl)
= 15.68%
M(AgCl)
试样0.5776
同理：W(NaBr)=20.69%
7．23某混合物仅含NaCl和NaBr.称取该混合物0.3177g,以0.1085 mol·L－1AgNO
3
液滴定,用去38.76mL.求混合物的组成.
解：思路同上（略）。NaCl 0.1518g 47.79%,NaBr 0.1659g 52.21%}
7．24将12.34L的空气试样通过H
2O
2
溶液,使其中的SO
2
转化为H
2
SO
4
,以0.01208mol·L－
1Ba(ClO
4)
2
溶液7.68mL滴定至终点.计算空气试样中SO
2
的质量和1L空气试样中SO
2
的质量.
解 H
2O
2
+ SO
2
+ H
2
O = H
2
SO
4
+ H
2
O ( H
2
O
2
+ SO
2
= H
2
SO
4
)
SO
2
的质量：m(SO2)=0.01208×7.68×M(SO2)=5.954mg;
1L空气试样中SO
2
的质量为：5.945／12.34=0.4818 mg·L－1
《地球化学》实习测验 REE图表处理及参数计算 一、实习目的 1、掌握稀土元素组成模式图的制作方法。 2、掌握表征稀土元素组成的基本参数。 3、培养独立查阅文献及处理数据的能力。 二、基本原理 1、稀土元素组成模式图 1、原子序数为横坐标 2、标准化数据为纵坐标 3、对数刻度 2、表征稀土元素组成的基本参数 3、稀土总量 4、轻重稀土比值 5、轻稀土分异指数 6、重稀土分异指数 7、铕、铈异常 三、实习测验内容 1、绘制各类侵入岩的稀土元素组成模式图； 2、计算各类侵入岩稀土元素组成的基本参数； 3、对已绘制的图表和计算出的数据进行解释。 4、在以上实习内容掌握之后，自行查阅文献一篇，并进行以上3项操作。
四、实习测验步骤 1、根据查阅文献数据，找到自己想要的数据 表1 蒙库铁矿床岩石、矿石、矿物稀土元素成分分析（ppm） 2、选出自己要的数据建立表格 表2 稀土元素组成模式图（ppm） 3、对数据进行球粒陨石标准化 表3球粒陨石标准化后稀土元素组成模式图(ppm) 图1 蒙库铁矿床稀土元素配分图 5、计算稀土元素基本参数 表4 表征稀土元素组成的基本参数 6、数据及图表的解析 （1）绿帘石：∑REE=266.49ppm，表明稀土元素含量较高；LR/HR=4.98，表明轻重稀土元素间发生了较大的分异，轻稀土元素相对富集；(La/Sm)N=2.26，(Gd/Lu)N=1.47，显示轻重稀土元素内部都发生了分异作用，轻稀土元素分异更明显。Eu异常值=1.23，为强正异常；Ce异常值=0.95，表明Ce基本无异常；稀土元素配分模式为轻稀土富集，重稀土相对亏损的右倾型，图像具有左陡右缓特点，Eu正异常明显特征。 （2）磁铁矿矿石：∑REE=10.75ppm，表明稀土元素含量较低；LR/HR=3.15，表明轻重稀土元素间发生了较大的分异，轻稀土元素相对富集；(La/Sm)N=1.47， (Gd/Lu)N=0.88，显示轻重稀土元素内部都发生了分异作用，轻稀土元素分异更明显。 Eu异常值=1.8，为强正异常；Ce异常值=0.84，位弱Ce异常；稀土元素配分模式为轻稀土富集，重稀土相对亏损的右倾型，图像具有左陡右缓特点，Eu正异常明显特征。
稀土在高分子材料中的应用 王鹏 （天水师范学院生命科学与化学学院化学二班20102030231） 【摘要】: 由于稀土元素基本相同的外层电子排布和独特的内层4f 电子结构, 赋予了稀土元素及其化合物独特的电、光、磁、热等性能, 以及界面效应、屏蔽作用和化学活泼性等多种特殊的功能, 使其在高分子材料的合成、改性等方面有广泛的应用。作者综述了稀土化合物在高分子催化、聚合物填充、改性等方面的应用。 【关键词】: 稀土化合物; 催化剂; 聚合物; 聚氯乙烯 Abstract: Basically the same as the outer layer of rare earth electronic arrangement and the unique inner4f electronic structure o f rare earth element s g iv e the unique electrical, optical, magnetic, thermal and other properties; and the interface effect, shielding effect , chemical activity and a variety o f special features to rare earth compounds, which has ex tensive applications in polymer synthesis, modification and so on. This paper review s the applications o f rare earth compounds in the polymer catalysis, polymer filling polymer modifying and so on. Key words: Rare earth compound; Catalyst ; Polymer; PVC 稀土元素指元素周期表中ó B 的钪( 21 Sc) 和钇( 39Y) 及原子序数从57La∽71Lu的15个镧系元素, 由于其基本相同的外层电子排布和独特的内层4f 电子层结构,具有丰富的能级跃迁,大的原子磁矩,很强的自旋轨道耦合等特性,与其它元素形成稀土配合物时, 配位数可在3∽12 间变化, 使稀土化合物晶体结构多样化。这些特性赋予了稀土元素及其化合物独特的电、光、磁、热等性能【1】,以及界面效应、屏蔽作用和化学活泼性等多种特殊的功能。在一些体系中加入少量的稀土化合物往往会出现意想不到的效果, 产生明显不同于原体系的独特性能, 因而有工业味精之称【2】。 稀土高分子泛指稀土金属掺杂或键合于高分子中的聚合物, 主要分为两大类型: 一是稀土化合物作为掺杂剂均匀地分散在单体或聚合物中, 制成以掺杂方式存在的掺杂型稀土高分子; 二是稀土化合物以单体形式参与聚合或缩合, 或稀土化合物配位在聚合物侧链上, 获得以键合方式存在的含稀土的聚合物, 称为键合型稀土高分子【3,4】。 1 稀土催化高分子材料 Zieglar-Nat ta催化剂的组成自1953年问世以来,已有成千种类型,但当时的催化剂组成中并未包括位于ó B 的稀土化合物, 最早见诸报道的是1956年Saldick【5】用铈盐引发丙烯腈聚合, 接着1958 年Venkatakr ishman 等【6】以水溶液中的铈离子引发得到聚甲基丙烯酸, 同年Mino 等【7】采用铈离子氧化还原体系制备聚丙烯酰胺和聚乙烯醇的共聚物; 1960 年Finch【8】率先用稀土催化剂来合成聚乙烯, 以及Anderson、Merckling【9】和Stuart【10】关于此项技术专利,开辟了稀土催化合成聚烯烃的新纪元。20世纪60年代初,沈之荃、欧阳均等采用YCl3 与AlEt3 组成的催化体系制备高顺式含量的聚丁二烯【11】,开辟了稀土催化剂在高分子合成中的应用。70 年代初, 长春应用化学研究所开展了稀土催化体系合成双烯烃聚合物的研究工作, 发现了该体系的某些突出的优点, 取得了一些成果【12,13】。80 年代起, 浙江大学将Zieglar-Natta 型稀土催化剂应用于炔烃聚合, 环氧烷烃、环硫丙烷和丙交酯的开环聚合, 二氧化碳与环氧烷烃共聚合成聚碳酸酯, 环氧烷烃与马来酸酐共聚合成不饱和聚酯, A-烯烃和极性单体的齐聚、均聚和共聚等, 获得了一系列富有特定性能的新型高分子【14】。经过近半个世纪的探索, 人们对稀土催化剂的制备, 稀土催化稀烃的聚合反应动力学、反应机理有了深入的了解, 相继开发了一些聚合物,取得了丰硕的成果,如稀土催化的顺丁橡胶和异戊橡胶分别在锦州石化公司和吉林石化公司研究院实现了中试规模的长周期运转,各
1.试述稀土元素的原子序数、符号、名称、分类方法及其依据。 镧系元素：位于周期表的第六周期的57号位置上。57镧(La)，58铈(Ce)，59镨(Pr)，60钕(Nd)，61钷(Pm)，62钐(Sm)，63铕(Eu)，64钆(Gd)，65铽(Tb)，66镝(Dy)，67钬(Ho)，68铒(Er)，69铥(Tm)，70镱(Yb)，71镥(Lu) 。 非镧系稀土元素：21钪(Sc)，39钇(Y)。 分类方法及依据： 国际理论与应用化学联合会(IUPAC)为了避免名称上的混乱，在1968年推荐把镧以后的原子序数为58—71铈至镥等14个元素称为镧系元素，把钪、钇、镧和镧系元素一起称为稀土元素。 稀土分组 按化学性质： 轻稀土(铈组)La~Eu；重稀土(钇组)Gd~Lu, Y 按分离工艺： 轻稀土La~Pm, 中稀土Sm~Dy, 重稀土Ho~Lu, Y 2.稀土元素电子层结构有何特点？它与稀土元素间化学性质的相似性及相异点有何关系？何为镧系收缩？产生的原因是什么？ 根据能量最低原理，镧系元素自由原子的基态 电子组态有两种类型： [Xe]4fn6s2和[Xe]4fn-15d16s2 其中[Xe]＝1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6。 La后其它的元素，电子填充4f轨道，两种情况4fn-15d16s2 ；4fn6s2 ШB族基态价电子层结构 21 Sc 3d14s2 1s22s22p63s23p63d14s2 39 Y 4d15s2 1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2 57 La 5d16s2 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p65d16s2 89 Ac 6d17s2 遵循洪特规则，即等价轨道全充满、半充满或全空的状态比较稳定。 三价镧系离子的基组态、基谱项和基支谱项在镧系中从镧至钆（或铕）和从钆至镥的周期性变化的这种离子内部结构的特征，正是镧系元素分为轻镧系元素（镧至钆）和重镧系元素（钆至镥）的内在原因，是镧系元素化合物性质在该系列中变化的某些规律性（如四分组效应等）的内在特性的反映。 镧系元素的原子半径和离子半径随原子序数的增加而逐渐减少的现象称为镧系收缩。 产生的原因：镧系元素中，原子核每增加一个质子，相应的有一个电子进入4f轨道，而4f电子对核的屏蔽不如内层电子，因而随原子序数的增加，有效核电荷增加，核对最外层电子的吸引增强，使原子半径和离子半径逐渐减少。 3.稀土元素有哪些重要化合物？试述其与冶炼有关的重要性质。 氧化物：不溶于水，但能和水化合生成氢氧化物，镧的碱性最强，轻稀土氢氧化物的碱性比碱土金属氢氧化物的碱性稍弱。碱性，La →Lu碱性递减 氧化物在空气中能吸收CO2生成碱式碳酸盐，La2O3的吸收能力最强，La →Lu递减易和其它金属氧化物生成复合氧化物 。氢氧化物：随着RE金属离子半径减小，碱度减弱，开始沉淀的pH值La →Lu降低。硫酸盐：RE2(SO4)3 容易吸水，溶于水时放热。 RE2(SO4)3?nH2O的溶解度随温度的升高而降低，因此易于重结晶。 溶解度Ce →Eu下降，Gd →Lu升高。
第二章 2.1 扩散常常是固相反应的决速步骤，请说明： 1) 在用MgO 和32O Al 为反应物制备尖晶石42O MgAl 时，应该采用哪些方法加快 固相反应进行？ 2) 在利用固相反应制备氧化物陶瓷材料时，人们常常先利用溶胶-凝胶或共沉 淀法得到前体物，再于高温下反应制备所需产物，请说明原因。 3) “软化学合成”是近些年在固体化学和材料化学制备中广泛使用的方法，请 说明“软化学”合成的主要含义，及其在固体化学和材料化学中所起的作用 和意义。 答： 1. 详见P6 A.加大反应固体原料的表面积及各种原料颗粒之间的接触面积； B.扩大产物相的成核速率 C.扩大离子通过各种物相特别是产物物相的扩散速率。 2. 详见P7最后一段P8 2.2节一二段 固相反应中反应物颗粒较大，为了使扩散反应能够进行，就得使得反应温度 很高，并且机械的方法混合原料很难混合均匀。共沉淀法便是使得反应原料在高 温反映前就已经达到原子水平的混合，可大大的加快反应速度； 由于制备很多材料时，它们的组分之间不能形成固溶的共沉淀体系，为了克 服这个限制，发展了溶胶-凝胶法，这个方法可以使反应物在原子水平上达到均 匀的混合，并且使用范围广。 3. P22 “软化学”即就是研究在温和的反应条件下，缓慢的反应进程中，采取迂回 步骤以制备有关材料的化学领域。 2.2 请解释为什么在大多数情况下固体间的反应很慢，怎样才能加快反应速 率？ 答：P6 以MgO 和32O Al 反应生成42O MgAl 为例，反应的第一步是生成42O MgAl 晶核， 其晶核的生长是比较困难的，+2Mg 和+3Al 的扩散速率是反应速率的决速步，因 为扩散速率很慢，所以反应速率很慢，加快反应速率的方法见2.1（1）。 第三章 （张芬华整理） 3.1 说明在简单立方堆积、立方密堆积、六方密堆积、体心立方堆积和hc 型堆 积中原子的配位情况。 答：简单立方堆积、 6 立方密堆积、 12
元素化学 32：钛和稀土元素 （时间：2.5 小时 满分：100 分） 第一题（18 分）回答一组理论性问题 1．在绝大多数化合物中镧系元素是以＋3 价态存在的，但有时在少数几种离子型化合物中 也 能发现 Ce 4＋和 Eu 2＋，试用价电子构型解释这些离子的变价行为？ 2．美国哥伦比亚大学的科学家根据对沉积物中稀土元素钕（Nd ）的分析发现，北大西洋 和 太平洋海水中的 143Nd 和 144Nd 比例差异很明显，由此得出周围大陆的岩石中 143Nd 和 144Nd 含 量不同的结论。该结论在地理学上有什么意义？ 3．为什么镧系元素的氧化物 Ln 2O 3 不具有同 Al 2O 3 一样的酸性？ 4．金属在水溶液中的还原性强弱，在一定程度上取决于金属的升华能、电离能和气态金 属 离子的水合能三者之和。例如 25℃时： Eu （铕） Yb （镱） Lu （镥） 升华能＋电离能（kJ/mol ） 4236.9 4372.7 4362.6 水合能（kJ/mol ） 3623.1 3848.3 3844.3 根据上表所列数据，判断 3 种金属还原性的强弱顺序。 5．三氧化铀是一种两性氧化物，它在溶液中可以以 UO 2＋ 和 U 2O 72－形式存在，按要求写 出 UO 3 与强酸、强碱反应的离子方程式： （1）UO 3 表现酸性： （2）UO 3 表现碱性： 6．化学中经常会使用到类比的方法，镧系元素铕（Eu ）的电子结构为[Xe]4f 76s 2，有＋2、 ＋3 的氧化态，当用 Zn 、M g 还原 Eu 3＋（aq ）离子，可以得到 Eu 2＋（aq ）离子 （1）Eu 2＋（aq ）离子是否有颜色？为什么？ （2）EuSO 4 与 EuCO 3 是否易溶于水？ （3）Eu 2＋（aq ）能否与 EDTA 形成配离子，与 Eu 3＋相比有何不同？
稀土元素的化验测试方法探究 发表时间：2018-05-22T16:04:01.773Z 来源：《基层建设》2018年第6期作者：蔡靓 [导读] 摘要：在化工业领域，稀土元素具有非常独特的光学、电磁性质，用途非常广泛。本文总结了自然界和实验过程常用的几种应对稀土元素化验测试。 中国煤炭地质总局一四七勘探队江苏省徐州市 221611 摘要：在化工业领域，稀土元素具有非常独特的光学、电磁性质，用途非常广泛。本文总结了自然界和实验过程常用的几种应对稀土元素化验测试。 关键字：稀土元素；化验；测试 1自然界稀土元素分馏分析方法 1.1岩矿中稀土元素分馏分析 为了更清楚示踪地球化学分馏作用和指示各类岩石的成因，常常在地质体REE含量分析数据基础上，通过计算得出一些参数和图示。目前在地球化学中常用的图示和REE组成参数有：REE组成模式图、表征REE组成的参数及异常指数。REE组成模式的图示方法有两类，均以选定一种参照物质，用其中REE含量对样品中相应REE含量进行标准化，即用样品中REE的含量除以参照物质中各REE含量；然后以原子序数和标准化数据分别为横纵坐标作图。A.增田和C.D.科里尔（MasudaCoryell）图解是最常用的一种表示REE组成模式的图解，该图解选择球粒陨石为参考物质。的优点是：能消除元素奇偶规律造成的REE丰度随原子序数增长的锯齿变化，能使样品中REE间的任何分离都清楚显示出来。另一种图示是以研究体系的一部分（可以是一种特殊岩石或矿物）作为参考物质，这种图示能清楚显示不同矿物间REE 分异程度。 表征REE组成的参数有：总稀土元素含量（∑REE）、轻重稀土比（LREE/HREE或者∑LREE/∑HREE）、（La/Yb）N、（La/Lu）N、（Ce/Yb）N、（La/Sm）N、（Gd/Lu）N（下标N为标准化）。其中（La/Yb）N、（La/Lu）N和（Ce/Yb）N均能反映LREE和HREE 的分异程度；（La/Sm）N和（Gd/Lu）N分别能对LREE和HREE内部分馏程度提供信息。吴成斌等利用∑REE和（La/Yb）N得出河南方城鱼池正长岩体总量较高，轻稀土元素强烈富集。异常指数主要有：δCe（Ce/Ce*）和δEu（Eu/Eu*），计算式见公式（1）和公式（2）。由于Ce3+在氧化条件下容易氧化为Ce4+而出现分异，Eu3+在还原条件下容易被还原为Eu2+而出现分异，故铈异常（δCe）和铀异常（δEu）能够很好的反应岩矿的沉积环境的氧化还原条件。 1.2地质变迁中稀土元素分馏分析 岩石的化学风化是元素地球化学循环中的重要过程，研究比较成熟。密度测量等容法和固定元素法是元素迁移评估常用的两种方法。没有在风化剖面外部发生沉积，且风化剖面没有发生膨胀和收缩，使用密度测量的等容法对评估元素迁移率是十分有用。但恒定体积的假定是难以明确证明，且处理具有不同程度硬度、相干性或孔隙度的岩石时，根据等体积方法的取样是非常麻烦的，即样品不相干可能干扰密度测量。固定元素法公式其主要应用于分析风化过程中REE的移动和重新分配，能测量相对于母岩中元素浓度的变化。因为所有元素在某种程度上都是可溶的，所以一些元素的不动行为的基本假设无效。然而，在地质背景下，风化剖面通常仅存在于短时间内，并且具有极低含水溶解度的组分将不会被显著移动。元素的比例不受其他成分的量（即去除）的变化的影响；因此，当应用于风化剖面的相关样品时，比率的变化特别有用。Nesbitt、Middelburg和Weijden等利用固定元素法选择Ti作为参比元素研究了花岗岩风化过程常微量元素分馏情况、Braun和Pagel等利用固定元素法选择钍（Th）作为参比元素研究了正长岩风化过程元素分馏情况。 1.3化学分析过程中稀土元素分馏分析 化学分析过程中的稀土元素分馏是普遍存在，但其原理复杂，目前研究甚少。REE理化性质存在差异：轻稀土元素离子比重稀土元素离子水解能力强，故LREE离子更容易随pH增高而形成沉淀；重稀土元素离子优于轻稀土元素离子与常见的阴离子（如：CO32-、HCO3-和F-等）形成配合物。根据实验目的建立合适的实验方法才能有效的减小稀土元素分馏对化学分析结果的干扰。陈琳莹等采用不同浓度醋酸、盐酸和硝酸在不同反应时间下检测碳酸盐矿物溶解情况及其稀土元素含量。对同一泥灰岩样品用2%和5%硝酸、5%盐酸和5%醋酸进行溶解，方解石均可完全溶解。少量溶解的粘土即会影响碳酸盐矿物中REE的测定，影响利用δCe示踪沉积环境氧化还原条件的准确性。由此得出，泥灰岩自生方解石的REE分析的理想条件为：0.5-1.0g样品，5%醋酸，反应1h。该条件对示踪沉积环境的δCe影响不大。 2感耦等离子体质谱技术实验 将实验用稀矿溶液采样后的细孔过滤和原子纤维光学离子膜分别等分为4份，用经标化的试管从其中任意一份试液中吸取4ML，加入3%亚硝酸，置于温度在45度左右的水分子溶液中。通过物理压迫技术，进行活性萃取，并用玻棒搅拌，将活性试剂进行分子粉碎。并再次使用物理压迫技术用1%硝酸稀活性液，将溶液稀释成含量小于78.6%高密度分子稀释液。取10ml高密度分子稀释溶液置于样品收集管中放置待测，测定前需要再进行一次震荡，并加入浓度为10.2%的亚硝酸盐进行提炼，最后在选定仪器工作条件下进行测定。取1份1/3空白微孔滤膜和样品滤膜分别加入，稀土矿标准实验工作液100μg/L，按上述分析步骤进行样品溶液的制备。稀元素空白回收率和样品回收率，除样本特殊情况外，均在95%～105%的范围内，满足分析的要求。将样品模均分成6等份，取其中份进行批次相同方法精密度测定。在测定的稀土矿金属元素中三次测定标准值之间的相对误差值均在0.25%到0.55%之间。由于微孔过滤波样品无法完全等分，同膜之间的样品量也不尽相同，所以真实结果应该优于测量结果。ICP-MS技术结果的干扰主要包括有序性干扰和无序性干扰两种。有序性干扰主要原因是质异序元素的有序重叠和测试过程中不规则分子体接头处形成的分子粒性干扰。无锡性干扰主要表现为，同质序元素无序重叠，其不规则分子随机匹配等分子序列。如Au酸化物对Eu的干扰就比较严重。因为在一般非序性基体中Au的含量比稀土元素要高。Au的酸化物和氢氧化物分别干扰Eu的两个非序性元素15Eu和13Eu。尤其当样品中Eu含量很低时，Au的酸化物干扰会更明显。在测量时选定的仪器条件下，当Au 浓度<4mg/L时，Au的干扰不重，可以进行计算。在样品中等插入以氢元素为吸附元素的氢氧水，混合稀土标准测试液，以对标准溶液的校正。 3结论 稀土元素的开发和利用对我国国民经济生产具有重要意义，因此利用感耦等离子体质谱技术（ICP—MS）准确测量稀土矿中的其他金属元素对稀土元素提纯具有重要意义。地表水体样品中稀土元素含量较少，稀土元素地球化学发展早期主要集中在对固体岩矿样品的研究上，对水体中REE的研究却起步较晚，数据较少，随着Gray等在等离子体质谱仪（ICP-MS）的基础上结合激光剥蚀的进样方法，开创了激
Eu （铕） 4236.9 3623.1 Yb （镱） 4372.7 3848.3 Lu （镥） 4362.6 3844.3 升华能＋电离能（kJ/mol ） 水合能（kJ/mol ） 2 元素化学 32：钛和稀土元素 （时间：2.5 小时 满分：100 分） 第一题（18 分）回答一组理论性问题 1．在绝大多数化合物中镧系元素是以＋3 价态存在的，但有时在少数几种离子型化合物中 也能发现 Ce 4＋和 Eu 2＋，试用价电子构型解释这些离子的变价行为？ 2．美国哥伦比亚大学的科学家根据对沉积物中稀土元素钕（Nd ）的分析发现，北大西洋 和 太平洋海水中的 143Nd 和 144Nd 比例差异很明显，由此得出周围大陆的岩石中 143Nd 和 144Nd 含 量不同的结论。该结论在地理学上有什么意义？ 4．金属在水溶液中的还原性强弱，在一定程度上取决于金属的升华能、电离能和气态金 属离子的水合能三者之和。例如 25℃时： 根据上表所列数据，判断 3 种金属还原性的强弱顺序。 5．三氧化铀是一种两性氧化物，它在溶液中可以以 UO 2＋ 出 UO 3 与强酸、强碱反应的离子方程式： 和 U 2O 7 2－形式存在，按要求写 6．化学中经常会使用到类比的方法，镧系元素铕（Eu ）的电子结构为[Xe]4f 76s 2 ，有＋2、 ＋3 的氧化态，当用 Zn 、Mg 还原 Eu 3＋（aq ）离子，可以得到 Eu 2＋（aq ）离子 （1）Eu 2＋（aq ）离子是否有颜色？为什么？ （3）Eu 2＋（aq ）能否与 EDTA 形成配离子，与 Eu 3＋ 相比有何不同？ 3．为什么镧系元素的氧化物 Ln 2O 3 不具有同 Al 2O 3 一样的酸性？ （1）UO 3 表现酸性： （2）UO 3 表现碱性： （2）EuSO 4 与 EuCO 3 是否易溶于水？
初三化学物质构成的奥秘精选练习题及答案 一、选择题 1．淀粉溶液遇碘变蓝色。实验表明，无论是固体碘还是碘蒸气，均能使淀粉溶液变蓝色。这一现象说明( ) A．同种分子质量相等B．同种分子体积相等C．同种分子性质相同D．同种分子运动速度相同 2．保持氢气化学性质的粒子是( ) A．H B．H2 O C．H2D．2 H 3．下列关于NaNO2、Na2O2、SO2、O2等四种物质的组成的叙述中正确的是( ) A．都含有氧气B．都含有氧元素C．都含有氧分子D．都含有2个氧原子 4．下列说法正确的是（） A．净化后的空气是纯净物 B．氧气的质量占空气质量的21％ C．空气是几种单质和几种化合物组成的混合物 D．空气是几种元素组成的混合物 5.某药品说明书中标有:本品每克含碘150毫克、镁65毫克、锌1.5毫克、锰1毫克。这里的碘、镁、锌、锰是指 ( ) A．原子B．元素C．分子D．离子 6．以下生活、学习经验，不能说明分子间有空隙的是（） A．打气筒能将气体压缩 B．酒精和水混合后，总体积变小 C．物体有热胀冷缩的现象 D．海绵能吸水 7．元素在自然界里分布并不均匀，如智利富藏铜矿，澳大利亚多铁矿，山东的黄金储量居我国首位，但从整个的地壳含量的多少分析，最丰富的金属元素是( ) A．Si B．Fe C．O D．AL 8．物质A里只含有6×1023个分子，在这些分子里共含有12×1023个原子，那么A物质一定是 ( ) A．单质 B．纯净物 C．混合物 D．不能断定 9.原子R核外有26个电子，核内有30个中子，它的质子数为______，相对原子质量约为_________. 某些花岗岩石材中含有放射性元素氡。一种氡原子的质子数为86，中子数为136，这种氡原子核外电子数为( ) A.50 B.86 C.136 D.222 10.有两种不同的铀原子，一种原子核内有92 个质子和143 个中子，另一种原子核内有92个质子和146 个中子，则它们不相等的是 A.原子的质量 B.核电荷数 C.核内质子数 D.核外电子数 11.下列关于分子、原子、离子的说法，正确的是 A.原子是微小的实心球体，可以再分 B.单个SO2分子有刺激性气味 C.纯净的氢气在氧气中完全燃烧后，生成的物质是由同一种粒子构成的 D.离子是原子失去电子后生成的粒子 12．(10年北京中考)压瘪的乒乓球放入热水中重新鼓起，是因为球内的气体分子( ) A．体积增大B．质量增大C．间隔增大D．个数增多 13．生活中的下列现象，用分子的相关知识加以解释，其中不正确的是( ) A．室内插花，满室飘香，说明分子不断地运动B．热胀冷缩，说明分子大小随温度而改变 C．10 mL酒精和10 mL水混合后，体积小于20 mL，说明分子之间有间隔 D．湿衣服放在火炉旁，干得较快，说明分子运动速率随温度升高而增大 14．(09年莆田中考)中国科学院院士徐光宪研究稀土理论，荣获2008年度国家最高科技奖。下图是稀土元素钇在元素周期表中的相关信息，下列说法错误的是( ) A．钇元素的原子序数为39 B．钇元素属于非金属元素C．钇元素的元素符号为Y D．钇元素的相对原子质量为88.9l 15.意大利科学家最近合成子一种新型氧分子，其化学式为O4。对其说法正确的是 A.O4是一种化合物 B.O4是由O2组成的混合物 C.O4是一种单质 D.一个O4分子是由两个O2分子构成的 16.氯原子与氟原子在结构上的相同点是 A.核电荷数 B.电子层数 C.核内质子数 D.最外层电子数
地球化学稀土元素配分分 析 Final revision by standardization team on December 10, 2020.
《地球化学》实习测验 REE图表处理及参数计算 一、实习目的 1、掌握稀土元素组成模式图的制作方法。 2、掌握表征稀土元素组成的基本参数。 3、培养独立查阅文献及处理数据的能力。 二、基本原理 1、稀土元素组成模式图 1、原子序数为横坐标 2、标准化数据为纵坐标 3、对数刻度 2、表征稀土元素组成的基本参数 3、稀土总量 4、轻重稀土比值 5、轻稀土分异指数 6、重稀土分异指数 7、铕、铈异常 三、实习测验内容 1、绘制各类侵入岩的稀土元素组成模式图； 2、计算各类侵入岩稀土元素组成的基本参数； 3、对已绘制的图表和计算出的数据进行解释。 4、在以上实习内容掌握之后，自行查阅文献一篇，并进行以上3项操作。 四、实习测验步骤 1、根据查阅文献数据，找到自己想要的数据 表1 蒙库铁矿床岩石、矿石、矿物稀土元素成分分析（ppm） 2、选出自己要的数据建立表格 表2 稀土元素组成模式图（ppm） 3、对数据进行球粒陨石标准化 表3球粒陨石标准化后稀土元素组成模式图(ppm) 图1 蒙库铁矿床稀土元素配分图 5、计算稀土元素基本参数
表4 表征稀土元素组成的基本参数 6、数据及图表的解析 （1）绿帘石：∑REE=，表明稀土元素含量较高；LR/HR=，表明轻重稀土元素间发生了较大的分异，轻稀土元素相对富集；(La/Sm)N=，(Gd/Lu)N=，显示轻重稀土元素内部都发生了分异作用，轻稀土元素分异更明显。Eu异常值=，为强正异常；Ce异常值=，表明Ce基本无异常；稀土元素配分模式为轻稀土富集，重稀土相对亏损的右倾型，图像具有左陡右缓特点，Eu正异常明显特征。 （2）磁铁矿矿石：∑REE=，表明稀土元素含量较低；LR/HR=，表明轻重稀土元素间发生了较大的分异，轻稀土元素相对富集；(La/Sm)N=， (Gd/Lu)N=，显示轻重稀土元素内部都发生了分异作用，轻稀土元素分异更明显。Eu异常值=，为强正异常；Ce异常值=，位弱Ce异常；稀土元素配分模式为轻稀土富集，重稀土相对亏损的右倾型，图像具有左陡右缓特点，Eu正异常明显特征。 （3）块状黄铁矿：∑REE=225ppm，表明稀土元素含量较高；LR/HR=，表明轻重稀土元素间发生了较大的分异，轻稀土元素相对富集；(La/Sm)N=，(Gd/Lu)N=，显示轻重稀土元素内部都发生了分异作用，轻稀土元素分异更明显。Eu异常值=，为强正异常；Ce异常值=，为Ce弱异常；稀土元素配分模式为轻稀土富集，重稀土相对亏损的右倾型，Eu正异常明显特征。 五、结论 1、绿帘石、磁铁矿矿石、块状黄铁矿的配分模式具有相似性，均为右倾型，正Eu 异常，富集轻稀土元素。差别在于（1）稀土元素含量，绿帘石和块状黄铁矿具有较丰
XB/T XXX—201X 附录A （规范性） 硅酸钇镥晶体回收料中稀土总量的测定 A.1方法原理 试样经酸分解后，氨水沉淀稀土，以分离钙、镁等。以盐酸溶解稀土，在pH1.8～2的条件下用草酸沉淀稀土，以分离铁等。于950℃将草酸稀土灼烧成氧化物，称其质量。用ICP-OES法测定滤液中残留稀土量，补正结果。硅酸钇镥中稀土总量等于灼烧后氧化物重量与滤液中稀土含量之和。 A.2试剂 除非另有说明，在分析中仅使用确认为分析纯的试剂和蒸馏水或去离子水或相当纯度的水。 A.2.1高氯酸（ρ1.67g/mL）。 A.2.2过氧化氢（30%）。 A.2.3盐酸（1+1）。 A.2.4盐酸（2+98） A.2.5硝酸（1+1）。 A.2.6氨水（1+1）。 A.2.7草酸溶液（50g/L）。 A.2.8氯化铵-氨水洗液：100mL水中含2g氯化铵和2mL氨水。 A.2.9草酸洗液（2g/L）。 A.2.10盐酸洗液：100mL水中含2mL盐酸（A.2.3）。 A.2.11精密pH试纸（0.5～5.0）。 A.2.12甲酚红溶液（2g/L），50%乙醇溶液。 A.2.13氧化镥标准贮存溶液：准确称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化镥[w（Lu2O3/REO）≥99.99%;w(REO）≥99.5%]置于100mL烧杯中，加少量水湿润，加入5mL盐酸（A.2.3），低温加热至溶解完全，冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化镥。 A.2.14移取10.00mL氧化镥标准贮存溶液（A.2.13）于100mL容量瓶中，用盐酸（A.2.4）稀释至刻度，摇匀。此1mL溶液含氧化镥100μg。 A.3仪器设备 A.3.1分析天平感量0.1mg。 A.3.2高温炉温度>950℃。 A.4试样 A.4.1粉料直接称量。 A.4.2晶块料先于球磨机粉碎成粉末后称量。
第九章稀土元素 【习题答案】 9.1 什么叫内过渡元素？什么叫镧系元素？什么叫稀土元素？ 解：内过渡元素：指镧系和锕系元素，位于f区，也称为内过渡元素。 镧系元素：从57号元素镧到第71号元素镥，共15种元素，用Ln表示。 稀土元素：是15个镧系元素加上钪（Sc）和钇（Y），共计17个元素。 9.2 从稀土元素的发现史，你能得到何种启示？ 解：请阅读“9.1.1 稀土元素的发现”一节的内容，体会科学研究的精神。 9.3 稀土元素在地壳中的丰度如何？主要的稀土矿物有哪些？世界和我国的稀土矿藏分布 情况如何？ 解：稀土元素在地壳中的丰度如下表所示： 元素名称Sc Y La Ce Pr Nd Pm Sm 丰度/g·t－1 5 28.1 18.3 64.1 5.53 23.9 4.5×10－20 6.47 元素名称Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 丰度/g·t－1 1.06 6.36 0.91 4.47 1.15 2.47 0.20 2.66 0.75 主要的稀土矿物有独居石、氟碳铈矿、磷酸钇矿等。 我国稀土资源极其丰富，其特点可概括为：储量大、品种全、有价值的元素含量高、分 布广。已在18个省市发现蕴藏各类稀土矿，储量占世界已探明稀土矿藏的55％左右。南方 以重稀土为主，内蒙古以轻稀土为主。在内蒙古包头市北边白云鄂博，称为“世界稀土之都”， 储量占全国储量70％以上。国外稀土资源集中在美国、印度、巴西、澳大利亚和俄罗斯等国。 9.4 如何从稀土矿物中提取稀土元素？ 解：从稀土矿物中提取稀土元素主要包括三个阶段： （1）精矿的分解：利用化学试剂与精矿作用使稀土元素富集在溶液或沉淀中，与伴生元 素分离开来。方法可分为干法和湿法。 （2）化合物的分离与纯化：从混合稀土氧化物或混合稀土盐中分离出单一的稀土元素。 方法有分级结晶法、分级沉淀法、选择性氧化还原法、离子交换法、溶剂萃取法等。 （3）稀土金属的制备：通常采用熔融盐电解和热还原法。
表中数据为山东济南辉长岩、沂南花岗岩7件样品的REE组成(ppm) 1，用球粒陨石值对样品的REE组成进行标准化，作其分配模式图，对图件中表达的地球化学特征进行说明； 2，计算各样品的Eu/Eu*，并对其地球化学意义进行说明； ,3，假设辉长岩中造岩矿物的组成为：CPX45%，PL35%，OL20%。结合课件中提供的REE在矿物和熔体间的分配系数，计算与辉长岩平衡的熔体的REE组成，并作REE配分模式图。
解答： 1，如下表1-1为常用球粒陨石和原始地幔稀土元素组成，我采用C1 球粒陨石数据（Sun & McDonough,1989）对样品的REE进行标准化，得到了下表1-2，再根据对样品REE标准化的数据进行作样品的分配模式图，得到了图1-1 表1-1 表1-2
图1-1 通过对样品配分模式图进行分析可知道，沂南花岗岩样品中富集轻稀土元素而亏损重稀土元素，这与花岗岩的成分岩性有一定关系，花岗岩为酸性岩，主要矿物为长石、石英和云母，而这矿物主要富集轻稀土元素，并且从图中可以看出Eu的负异常，说明在岩浆结晶形成花岗岩之前就有长石结晶出来，使岩浆呈Eu 的负异常。济南辉长岩的样品配分模式图表现出来的富集轻稀土元素没有沂南花岗岩样品那么显著，富集程度较低，这也与辉长岩的岩性成分有关，辉长岩中主要矿物为辉石和长石，长石富集轻稀土元素较为显著，而辉石相对较富集重稀土元素，但程度不是很显著，所以岩石总体表现较为富集轻稀土元素，但程度不是那么显著。并且从图中可以看出Eu的正异常，只是不是很显著，说明长石结晶出来使岩石呈Eu的正异常。 2，Eu/Eu*=2×Eu/(Sm+Gd)(其中Eu、Sm、Gd都是为球粒陨石标准化值)，根据这个求出各样品中的Eu/Eu*，如下表1-3： 表1-3 由上表中的Eu/Eu*值可知山东济南的辉长岩为Eu的正异常，说明在岩浆结晶时，长石和辉石先结晶出去形成辉长岩，而长石中富集Eu元素，所以在辉长岩中Eu为正异常，而后期岩浆因长石的结晶分异而呈Eu的负异常，并且逐渐向酸性过渡，结晶形成酸性岩。可以推测这样品为同源岩浆所形成，主要是形成
稀土元素的发现、种类和用途稀土一词是历史遗留下来的名称。稀土元素是从18世纪末叶开始陆续发现，当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。稀土一般是以氧化物状态分离出来的，又很稀少，因而得名为稀土。这些稀土元素的发现，从1794年芬兰人加多林(J.Gadolin)分离出钇到1947年美国人马林斯基(J.A.Marinsky)等制得钷，历时150多年。其中大部分稀土元素是欧洲的一些矿物学家、化学家、冶金学家等发现制取的。钷是美国人马林斯基、格兰德宁(L.E.Glendenin)和科列尔(C.D.Coryell)用离子交换分离，在铀裂变产物的稀土元素中获得的。过去认为自然界中不存在钷，直到1965年，芬兰一家磷酸盐工厂在处理磷灰石时发现了痕量的钷。 1.稀土种类 镧系元素：镧（La）、铈（Ce）、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)共15种元素。 与镧系的15个元素密切相关的：钪（Sc）和钇（Y）共17种元素，称为稀土元素（Rare Earth）。简称稀土（RE或R）。 2.稀土分类 (1)轻稀土（又称铈组）：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆 (2)重稀土（又称钇组）：铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇 铈组与钇组之别，是因为矿物经分离得到的稀土混合物中，常以铈或钇比例多的而得名。 也有的根据稀土元素物理化学性质的相似性和差异性，除钪之外(有的将钪划归稀散元素)，划分成三组： (1)除钪之外(有的将钪划归稀散元素) (2)轻稀土组：为镧、铈、镨、钕、钷； (3)中稀土组：钐、铕、钆、铽、镝； (4)重稀土组：钬、铒、铥、镱、镥、钇。
一、实习目的 由于稀土元素的原子结构、原子半径、离子半径及化合价的相似性，导致它们在自然界中常常紧密共生在一起。因镧系收缩的缘故，使得稀土元素的离子半径从La→Lu逐渐减小，于是在岩浆过程中，这些元素在固相和液相间的分配呈现出明显的规律性变化。Ce和Eu在自然界具有变价（Ce4+、Eu2+）的特征，Ce 和Eu的相对富集与亏损程度往往反映了特殊的地质背景。 本次实习要求掌握稀土元素的计算和作图方法，理解稀土元素的富集程度、分馏程度的地质意义，掌握Eu的亏损与富集的地质背景。 二、实习内容 某地区的岩浆岩种类极为发育（表1—１和表1—２），请画出各岩类的稀土配分曲线图、结合稀土元素参数进行地质过程分析。两种方法所得到的稀土元素参数 表1—1 岩浆岩稀土元素成分表（×10-6） 注：１－橄榄苏长岩，２－钾长花岗岩，３－H型花岗岩，４－A型花岗岩，５－石英闪长岩(M型花岗岩)。稀土元素由某单位等离子光谱方法分析。 表1—2 岩浆岩稀土元素成分表（×10-6） 注：表中数据由中子活化方法分析
一、基本原理 稀土元素通常指的是镧系元素的(La 、Ce 、Pr 、Nd 、Pm 、Sm 、Eu 、Gd 、Tb 、Dy 、Ho 、Er 、Tm 、Yb 、Lu ，其中Pm 在自然界无天然同位素)，由于稀土元素的原子结构、原子半径、离子半径（RE 3+变化于0.86?—1.14?）及化合价的相似性使得它们在自然界往往紧密共生。因镧系收缩造成稀土元素的离子半径从La →Lu 逐渐减小，Ce 和Eu 在自然界具有变价（Ce 4+、Eu 2+）的特征，以及介质（岩石、土壤、矿物等）的不同而引起稀土元素在自然界的分离。 为便于研究稀土元素在某介质中的分配型式，必须排除“偶数规则”的影响，最常用的方法是利用球粒陨石丰度值对稀土元素进行标准化。 这里向大家推荐W.V .Boynton(1984)提出的球粒陨石丰度值（×10-6）： La 0.31；Ce 0.808；Pr 0.122；Nd 0.6；Sm 0.195；Eu 0.0735；Gd 0.259；Tb 0.047；Dy 0.322；Ho 0.0718；Er 0.21；Tm 0.0324；Yb 0.209；Lu 0.0322。 1.计算球粒陨石标准化有关的稀土元素地球化学参数 N RE RE RE = 式中 RE ——某稀土元素的丰度； RE N ——某稀土元素轻球粒陨石标准化以后的丰度； RE 0——某稀土元素的球粒陨石丰度值。 )Pr (La 2 1Ce *Ce Ce Ce N N N N +==δN N N Pr La 2Ce += 式中：Ce δ——铈异常系数； Ce*——铈的理想值。 )Gd (Sm 2 1Eu *Eu Eu Eu N N N N +==δN N N Gd Sm 2Eu += Eu δ——铕异常系数；Eu*——铕的理想值。
稀土在电镀中的应用 摘要：稀土在材料科学领域中受到各国科学工作者的极大关注，尤其在电镀中发挥了特殊作用，在镀锌及锌基合金、镀钴合金、镀铝合金、镀镍铁合金中主要有改善镀层性能、改进工艺条件、改善镀液性能、提高经济效益几个方面的作用。稀土对电镀金刚石工具的作用很大，提高镀液的深度能力、提高镀层耐磨性，从而提高工具的切削性能。为了更加有效开发利用稀土资源，开拓新的稀土功能镀层研究是势在必行的。 关键词：稀土；电镀；应用 稀土元素包括原子序数从57到71的15个镧系元素：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥以及与镧系元素在化学性质上相似的钪和钇，共17个元素。稀土元素独特的4f层电子结构和化学性能使得稀土金属或合金具有独特的功能：高催化活性、高磁性、超导性、光电转化、光磁记忆、高储氢量、耐蚀耐磨等，使稀土及其化合物在材料科学领域中的应用越来越广泛，成为发展现代科学技术不可缺少的功能材料，是材料科学领域中的一个热门研究课题，受到各国科学工作者的极大关注。 早期开发的镀铬稀土添加剂主要是铈、镧等单一稀土的简单盐类，近年来稀土镀铬添加剂的研究又前进了一大步，开发出了多种稀土复合添加剂。尤其是稀土在电沉积过程中的研究及应用正日趋深入。在电镀溶液中加入少量的稀土化合物后，可以改善镀液的分散能力和深镀能力，提高电镀的电流效率，增加镀层的硬度和耐蚀性能等。不仅性能上有了大幅度提高，而且已由试验转入了大批量的工业生产，形成了系列产品。通过多年的生产实践表明，这是一项低温、低电耗、低成本、低污染、高质量、高稳定性、高效率，经济效益显著的新工艺。研究结果表明，镀铬技术中添加稀土主要有以下几个方面的作用：改善镀层性能、改进工艺条件、改善镀液性能、提高经济效益。 稀土在镀锌及锌基合金中的应用研究也比较成功。微量的稀土加入镀液可使镀层晶粒细小、均匀、致密，从而提高镀锌层的耐蚀性能。在锌镍合金电镀中，加入少量(小于1.0g/L)硫酸铈可以提高镀液的电流效率，使镀层中的含镍量有所提高，铈还有利于提高锌镍合金的阴极极化值，含铈的镀层在高温高压的盐水中具有优良的耐腐蚀性能。在铝合金基体上镀镍的应用研究中，利用热冲击法测得稀土有提高基体与镀层结合强度的作用。 在硫酸盐体系中可获得含钴量小40％(质量)的镍。钴合金镀层，其共沉积过程属于“异常共沉积”。在基础镀液中加入少量的稀土化合物，由于稀土化合物在阴极表面的特征吸附，降低了合金电沉积过程的阴极极化。在KOH 溶液中，把合金作为电解阴极，在高电流密度区的析氢超电势，与Fe电极相比，Ni- Co电极的过电位降低约200mV，
实习一稀土元素分配型式及地球化学参数的计算 一、实习目的 由于稀土元素的原子结构、原子半径、离子半径及化合价的相似性，导致它们在自然界中常常紧密共生在一起。因镧系收缩的缘故，使得稀土元素的离子半径从La→Lu逐渐减小，于是在岩浆过程中，这些元素在固相和液相间的分配呈现出明显的规律性变化。Ce和Eu在自然界具有变价（Ce4+、Eu2+）的特征，Ce 和Eu的相对富集与亏损程度往往反映了特殊的地质背景。 本次实习要求掌握稀土元素的计算和作图方法，理解稀土元素的富集程度、分馏程度的地质意义，掌握Eu的亏损与富集的地质背景。 二、实习内容 某地区的岩浆岩种类极为发育（表1—１和表1—２），请画出各岩类的稀土配分曲线图、结合稀土元素参数进行地质过程分析。两种方法所得到的稀土元素参数 表1—1 岩浆岩稀土元素成分表（×10-6） 注：１－橄榄苏长岩，２－钾长花岗岩，３－H型花岗岩，４－A型花岗岩，５－石英闪长岩(M型花岗岩)。稀土元素由某单位等离子光谱方法分析。 表1—2 岩浆岩稀土元素成分表（×10-6）
注：表中数据由中子活化方法分析 实习一 稀土元素分配型式及地球化学参数的计算 一、基本原理 稀土元素通常指的是镧系元素的(La 、Ce 、Pr 、Nd 、Pm 、Sm 、Eu 、Gd 、Tb 、Dy 、Ho 、Er 、Tm 、Yb 、Lu ，其中Pm 在自然界无天然同位素)，由于稀土元素的原子结构、原子半径、离子半径（RE 3+变化于0.86?—1.14?）及化合价的相似性使得它们在自然界往往紧密共生。因镧系收缩造成稀土元素的离子半径从La →Lu 逐渐减小，Ce 和Eu 在自然界具有变价（Ce 4+、Eu 2+）的特征，以及介质（岩石、土壤、矿物等）的不同而引起稀土元素在自然界的分离。 为便于研究稀土元素在某介质中的分配型式，必须排除“偶数规则”的影响，最常用的方法是利用球粒陨石丰度值对稀土元素进行标准化。 这里向大家推荐W.V.Boynton(1984)提出的球粒陨石丰度值（×10-6）： La 0.31；Ce 0.808；Pr 0.122；Nd 0.6；Sm 0.195；Eu 0.0735；Gd 0.259；Tb 0.047；Dy 0.322；Ho 0.0718；Er 0.21；Tm 0.0324；Yb 0.209；Lu 0.0322。 1.计算球粒陨石标准化有关的稀土元素地球化学参数 N RE RE RE = 式中 RE ——某稀土元素的丰度； RE N ——某稀土元素轻球粒陨石标准化以后的丰度； RE 0——某稀土元素的球粒陨石丰度值。 )Pr (La 2 1Ce *Ce Ce Ce N N N N +==δN N N Pr La 2Ce += 式中：Ce δ——铈异常系数； Ce*——铈的理想值。