第十八章 F区元素

第十八章 f 区元素?? 镧系元素的基本性质镧系元素的重要化合物镧系元素的相互分离镧系元素的存在提取和应用锕系元素概况重点难点：镧系元素电子结构名称镧系收缩概念及其产生原因和影响镧系元素的存在制备及用途镧系元素氧化物氢氧化物的性质镧系元素的分离方法及原理锕系元素电子结构名称及与镧系元素的相似性熟悉镧系元素电子结构名称镧系收缩概念及其产生原因和影响了解镧系元素的存在制备及用途重点掌握镧系元素氧化物氢氧化物的性质了解镧系元素的分离方法特别注意溶剂萃取法及离子交换法的原理简单了解锕系元素电子结构名称及与镧系元素的相似性 2学时§18.1 镧系元素18.1.1 基本性质概述有关f 区元素定义的争论仍在继续一种意见将镧系和锕系分别界定为La 之后的14 种元素和Ac 之后的14种元素结果是镧系不包括La 而锕系不包括Ac 另一种意见是镧系应包括La 而锕系应包括Ac 各有15 个元素“稀土” —别致有趣的名字稀土的英文是Rare Earths 18 世纪得名“稀”原指稀贵“土” 是指其氧化物难溶于水的“土” 性其实稀土元素在地壳中的含量并不稀少性质也不象土而是一组活泼金属“稀土” 之称只是一种历史的习惯Hf4 周期表元素中基态f 轨道最先在镧系元素出现，镧系元素的某些基本性质，可见书里表中所列。

对镧系元素的基本性质，着重强调规律性。

1. 镧系元素分组二分组三分组和四分组现象及其产生原因2. 镧系元素的电子构型和性质3. 氧化态特性4. 单向变化与离子半径（镧系收缩）要讲清其概念产生原因和产生的后果5. 峰谷变化与原子半径6. 周期变化和离子的颜色Ln3离子的颜色在晶体和水溶液中很有规律可从电子构型上讲7. 奇偶变化与元素的地壳丰度18.1.2 重要化合物1 氢氧化物和氧化物Ln3的盐溶液中加入氨水或NaOH 等得到镧系元素的氢氧化物沉淀LnOH3 这些氢氧化物的碱性与CaOH2 接近但溶解度却要小得多LnOH3 开始沉淀的pH 值由LaOH3 至LuOH3 依次减小LnOH3 的溶度积也按同一方向减小镧系元素的氧化物可由氢氧化物加热脱水或某些含氧酸盐如草酸盐碳酸盐硝酸盐甚至硫酸盐加热分解的方法制备通式通常为Ln2O3 三价铈盐在空气中加热分解生成CeO2白色或淡黄色而镨盐和铽盐则得到混合价态氧化物Pr6O114PrO2 Pr2O3 棕黑色和Tb4O72TbO2 Tb2O3 暗棕色镧系元素氧化物属碱性氧化物不溶于碱而溶于强酸中高温灼烧过的CeO2 难溶于强酸需加入还原剂如H2O2 以助溶镧系元素氧化物是一种盐转化为另一种盐的重要中间体 2 LnIII的重要盐类化合物重要的可溶盐有如氯化物硫酸盐和硝酸盐重要的难溶盐有如草酸盐碳酸盐氟化物和正磷酸盐镧系元素氧化物氢氧化物碳酸盐与盐酸反应均可得到氯化物酸性水溶液通过浓缩可得氯化物结晶LnCl3 nH2On6 或7 直接加热LnCl3 nH2O 时发生部分水解LnCl3 nH2OLnOCl2HCln-1H2O 无水氯化物是电解法制备金属的起始物通常要在氯化氢气流中或NH2Cl 存在下或真空脱水的方法制备NH4Cl 存在下抑制LnOCl 生成的反应如下LnOCl2NH4ClLnCl3H2O2NH3 从水溶液中析出的硫酸盐通常是水合硫酸盐除硫酸铈为九水合物外其余皆形成八水合物Ln2SO4 8H2O 硫酸盐的溶解度随温度升高而下降XLn2SO43yM2SO4zH2OxLn2SO43 yM2SO4 zH2O 式中的M 代表Na或K或NH4 碱金属硫酸盐浓度较低时xyz 值分别为1 1 2 或1 1 4 硫酸复盐的溶解度随原子序数的增大而增大处理以镧铈镨钕等为主的矿物时利用硫酸复盐较低的溶解度与溶液中的大量Fe3分离水溶液中的Ln3离子与H2C2O4 生成难溶于水的水合草酸盐Ln2C2O43 nH2O 一般情况下n10 但也有n679 和11 的由于草酸盐在酸性溶液中也难溶可使镧系元素与许多其他金属离子分离开来3 CeIV和EuII的化合物与酸性介质相比碱性环境实现CeIII至CeIV的转化容易得多例如空气能将LnIII溶液中沉淀出来的LnOH3k r OHC3 氧化为CeOH4 4CeOH3O22H2O4CeOH4 白色黄色CeOH4 开始沉淀的pH 值约为0.71.0 比LnOH3 低得多工业上分离铈利用CeOH4 与LnOH3 碱度的差别控制pH 约为2.5 用稀硝酸可溶解LnOH3 而将CeOH4 留在沉淀中与CeIII转化为CeIV的条件不同相反的转化往往在酸性介质中进行酸性溶液中的Ce4为强氧化剂以铈IV 盐溶液进行氧化还原滴定的方法叫铈量法用铈量法测定铁的反应为Ce4Fe2Ce3Fe3 铈量法的优点是容易提纯CeSO42 2NH4SO4 2H2O 配制标准溶液时可以直接称量而不必用其他基准物标定标准溶液可较长时间放置加热煮沸也不易分解与KMnO4法不同可在HCl 介质中滴定Fe2 这是因为稀HCl 介质中Ce4与Cl-的反应缓慢而且发生在与Fe2反应完成之后不生成中间氧化态副反应少Ln3离子中只有Eu3能被Zn锌粉锌粒或锌汞齐还原还原反应为2Eu3 aq Zns2Eu2aqZn2aq 与Eu3相比Eu2aq与Ln3aq的分离要容易得多EuOH2 开始沉淀的pH 值较LnOH3 高得多以这种差别为基础的分离方法叫碱度法Eu2离子表现出与碱土金属特别是与Sr2和Ba2离子相似的性质例如EuSO4 和BaSO4的溶解度都很小而且属于类质同晶碱度法分离后得到的Eu2溶液中加BaCl2 和Na2SO4可使EuSO4 和BaSO4 共沉淀用稀HNO3 洗涤时沉淀中的Eu2被氧化至Eu3而进入溶液Eu2aq亦可被Fe3aq氧化Eu2aqFe3aqEu3aqFe2aq 该反应可用于Eu2的氧化还原滴定以NH4CNS 为指示剂在过量Fe3存在时出现的红色指示终点到达Eu2空气中不稳定分离和分析操作应在惰性气氛保护下进行。

无机化学练习题（含答案）第1章 原子结构与元素周期系1-1 1-1 试讨论，试讨论，试讨论，为什么有的元素的相对原子质量为什么有的元素的相对原子质量为什么有的元素的相对原子质量（原子量）（原子量）（原子量）的有效数字的位数多达的有效数字的位数多达9位，而有的元素的相对原子质量（原子量）的有效数字却少至3~4位？位？ 1-2 Br 2分子分解为Br 原子需要的最低解离能为190kJ/mol 190kJ/mol，求引起溴分子解离，求引起溴分子解离需要吸收的最低能量子的波长与频率。

1-3 1-3 氢原子核外电子光谱中的莱曼光谱中有一条谱线的波长为氢原子核外电子光谱中的莱曼光谱中有一条谱线的波长为103nm 103nm，问：它，问：它相应于氢原子核外电子的哪一个跃迁？1-4 1-4 周期系中哪一个元素的电负性最大？哪一个元素的电负性最小？周期系从周期系中哪一个元素的电负性最大？哪一个元素的电负性最小？周期系从左到右和从上到下元素的电负性变化呈现什么规律？为什么？1-5 1-5 什么叫惰性电子对效应？它对元素的性质有何影响？什么叫惰性电子对效应？它对元素的性质有何影响？1-6 当氢原子的一个电子从第二能级层跃迁至第一能级层时发射出光子的波长是121.6nm ；当电子从第三能级层跃迁至第二能级层时，发射出光子的波长是656.3nm 。

问哪一个光子的能量大？。

问哪一个光子的能量大？1-7 有A,B,C,D 四种元素。

四种元素。

其中其中A 为第四周期元素，为第四周期元素，与与D 可形成1:1和1:2原子比的化合物。

B 为第四周期d 区元素，最高氧化数为7。

C 和B 是同周期元素，具有相同的最高氧化数。

D 为所有元素中电负性第二大元素。

为所有元素中电负性第二大元素。

给出四种元素的元给出四种元素的元素符号，并按电负性由大到小排列之。

1-8有A,B,C,D,E,F 元素，试按下列条件推断各元素在周期表中的位置、元素符号，给出各元系的价电子构型。

高中《无机化学》第十六至十八章测试题及答案(d区元素、f区元素)(总9页)-本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-高中《无机化学》第十六至十八章测试题及答案（d区元素、f区元素）第十六章 d区元素（一）一、填空题1、在所有过渡元素中，熔点最高的金属是 W ，熔点最低的是 Hg ，硬度最大的是 Cr ，密度最大的是 Os ，导电性最好的是 Ag ，耐海水腐蚀的是Ti 。

2、分别写出下列离子的颜色：[Fe(H2O)6]2+淡绿色，FeO42-紫色，[FeCl4]-黄色，[Fe(H2O)6]3+淡紫色，[Ti(H2O)6]3+紫色，VO43-淡黄色，[Co(H2O)6]2+粉红色，[Mn(H2O)6]2+粉红色，[Ni(H2O)6]2+绿色。

3、CrCl3溶液与氨水反应生成灰绿色的 Cr(OH)3沉淀该产物与NaOH溶液反应生成亮绿色的 Cr(OH)4-。

4、锰在自然界主要以软锰矿的形式存在，在强氧化剂(如KClO3)作用下碱熔时只能得到 +6 价锰的化合物，而得不到高锰酸盐，这是因为后者在碱中和受热均分解。

5、K2Cr2O7(s)与浓H2SO4反应生成的氧化物为 CrO3，它为橙红色，遇酒精立即着火，生成铬的一种绿色氧化物，其化学式为 Cr2O3。

KMnO4(s)与浓H2SO4作用生成的氧化物为 Mn2O7；MnO2与浓H2SO4反应生成的气体是O2。

6、高锰酸钾是强氧化剂，它在酸性溶液中与H2O2反应的主要产物是 O2和 Mn2+，它在中性或弱碱性溶液中与Na2SO3反应的主要产物为 SO42-和MnO2。

7、在强碱性条件下，KMnO4溶液与MnO2反应生成绿色的 K2MnO4；在该产物中加入硫酸后生成紫色的 KMnO4和褐色的 MnO2。

8、三氯化铁蒸气中含有的聚合分子化学式为 Fe2Cl6，其结构与金属 Al 的氯化物相似。

FeCl3能溶于有机溶剂。

9、既可用于鉴定Fe3+，又可用于鉴定Co2+的试剂是 KCNS ，当Fe3+存在时，能干扰Co2+的鉴定，可加入 NaF 因生成 FeF63-而将Fe3+掩蔽起来，消除对Co2+鉴定的干扰。