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无机化学课外作业（第25章）黄冈师范学院出题人：夏海建一.选择题（选出一个最合适的答案，并将其代号写在答题纸上。
）1.下列元素分别属于镧系元素和锕系元素的是（D）A. La、Ce、Pr和Os、Ir、PtB. La、Ce、Pr和Ru、Rh、PdC. Cu、Ag、Hg和Ac、Th、PaD. La、Ce、Pr和Ac、Th、Pa2.下列镧系和锕系元素的电子构型有误的是（A）A.镧 La 4f16s2B.锕 Ac 6d17s2C.铈 Ce 4f15d16s2D.铀 U 5f36d17s23.玻璃中因含有三价铁的化合物而使玻璃呈现黄绿色对玻璃的透明度有很大影响为了改善玻璃的透明度工业上常用的脱色剂是（B）A. ThO2B.CeO2C. Ce2O3D.Ce4.下列说法不正确的是（C）A.金属铕和镱的密度较低、熔点也比较低、升华能也比相邻的元素低.B.镧系金属离子一般具有很漂亮的颜色.C.镧系金属元素一般能形成稳定的+Ⅱ、+Ⅲ氧化态.D.镧系元素的原子半径和离子半径随着原子序数的增加而保持较小的趋势变化。
5.下列稀土元素中能形成氧化数为 +2 的是（D）A.CeB.PrC.TbD.Yb二、填空题（在空白处填上你认为合理的答案。
）1.镧系和锕系分属第六周期和第七周期同属于ⅢB 族元素统称 f区或内过渡元素。
2.稀土元素是指周期表中镧系元素镧在内的 15 种元素和ⅢB 族中的钪（Sc）、钇（Y）共 17 种元素。
3.稀土元素的分离、提取的方法很多，其中有化学分离法、离子分离法、溶剂萃取法。
4.d 区金属元素中密度最大的是锇（Os），熔点最高的是钨（W），硬度最大的是铬（Cr），原子化热最大的是钨（W），展性较好的是金（Au），延性较好的是铂（Pt）。
5.铂系金属一般是优良的催化剂（易于变价）、生成配位化合物（d轨道未充满电子）、磁性（d轨道有未成对电子）。
三、问答题（按要求作答，合理就可。
）1. 为什么La3+的化学类似于轻镧系元素而Y3+的化学却反而类似于重镧系元素？答：ⅢB 族元素从上到下离子半径增大而因镧系收缩重镧系元素的离子半径都小于轻镧系元素的离子半径这样Y3+的离子半径与重镧系元素相似故其化学元素类似于重镧系元素La3+在镧系最前列半径与轻镧系离子相近故其化学类似于轻镧系元素。
元素周期表中的内过渡金属元素特性元素周期表是化学家们用来分类和组织化学元素的一张表格。
通过对元素周期表的研究，科学家们逐渐了解了不同元素的特性和行为。
在元素周期表中，内过渡金属元素是一类重要的元素，具有独特的特点和性质。
本文将介绍内过渡金属元素的特性，包括电子结构、化学反应和应用领域。
一、电子结构内过渡金属元素是指周期表中d区的元素，包括镧系和锕系元素。
它们的电子结构具有一定的特点，主要体现在d轨道的使用上。
内过渡金属元素的轨道层级为(n-2)f^(1-14)(n-1)d^0-10ns^0-2，其中n表示元素所在的主能级。
由于f轨道占据在d轨道之前，内过渡金属元素的电子结构复杂多样，使其具有丰富的化学行为和多种配位方式。
二、化学反应内过渡金属元素在化学反应中表现出独特的特性。
首先，内过渡金属元素的化合价较高，常见的化合价为+2和+3。
内过渡金属元素可以通过氧化还原反应改变氧化态，以适应不同环境的要求。
此外，内过渡金属元素还可以形成不同的配合物，与其他原子或离子形成稳定的配位化合物。
内过渡金属元素也具有良好的催化性能。
许多内过渡金属元素在化学反应中作为催化剂发挥重要作用。
例如，铁、铂和铑等元素被广泛应用于氢气的加氢反应和有机物的氧化反应。
内过渡金属元素的催化性能主要与其电子结构和配位方式有关。
三、应用领域内过渡金属元素具有广泛的应用领域，主要体现在以下几个方面。
1. 金属合金：内过渡金属元素具有良好的强度和耐腐蚀性，在金属合金中起到增加硬度和耐久性的作用。
例如，钛合金中的钛是一种重要的内过渡金属元素，具有轻质、高强度和耐热性的特点，被广泛应用于航空航天工业和生物医学领域。
2. 催化剂：如前所述，内过渡金属元素在化学反应中具有良好的催化性能。
它们可以提高反应速率、降低反应温度，并在合成化学、能源转化和环境保护等领域起到重要作用。
3. 发光材料：内过渡金属元素可以作为荧光粉等发光材料的组成部分。
例如，铑和镧被广泛用于制备LED、荧光灯等发光材料，具有高亮度和长寿命的特点。
第二十三章镧系元素和锕系元素周期表中，ⅢB 族有32 种元素，包括钪、钇、镧、锕，其中镧这一格代表15 种镧系元素（ 71 ~ 57 = Z ），锕这一格代表15 种锕系元素（ 103 ~ 89 = Z ），下面分别讨论镧系和锕系元素。
23-1 镧系元素1、通性：（1）概念：镧系包括从Lu La ~ 的15 种元素，用Ln 表示，又由于Y 在矿物中的与镧系共生，其原子半径和离子半径与镧系元素接近，所以又把Y 和镧系元素合称希土元素，用RE 表示。
（2）电子层结构镧系内，自La 以后，增加的电子填充在f 4 亚层上， f 有t 个轨道，共可容纳14个电子，所以La 后出现14 种元素，称为第一内过渡系。
锕系后14 种元素称第二内过渡元素，92 号U 以后的元素又叫超铀元素。
镧系元素原子的最外面两层的电子结构相似，不同在于f 4 内层，因此化学性质非常相似，在周期表中占一格。
（3）氧化态：主要价态为+Ⅲ，+Ⅳ，但不及+Ⅱ稳定，+Ⅱ价态为很强的还原剂+ 2 Sm （钐），+Ⅳ为很强的氧化剂如： + 4 Ce （铈）（能存在于溶液中）， + 2 Eu （铕）， + 2 Yb （镱）能存在于溶液中。
它们的氧化态与电子层的构型有关，如14 7 0 , , f f f 特别稳定，另外还与其热力学和动力学因素有关。
（4）原子半径和离子半径：镧系元素的原子半径和离子半径随着原子序数的增加而逐渐减小的现象称为镧系收缩。
随着原子序数的增加，电子填入f 4 层，而f 4 电子对核的屏蔽不如内层电子，因而随着原子序数的增加，对外层电子吸引力增加，原子半径、离子半径逐渐减小。
其中铕（Eu ）和镱（Yb ）的原子半径变化趋势反常，是因为它们分别具有7 4 f 和14 4 f 的稳定结构，对原子核有较大的屏蔽作用。
另外，在它们的金属晶体中它们仅能给出2 个s 电子形成金属键，原子之间的结合力不像其他镧系元素那样强，所以金属铕和镱的密度较低，熔点也较低，升华能也比相邻的元素低。
第22章镧系元素和锕系元素[ 教学要求 ]1 ．掌握镧系和锕系元素的电子构型与性质的关系。
2 ．掌握镧系收缩的实质及其对镧系化合物性质的影响。
3 ．了解镧系和锕系以及与d过渡元素在性质上的异同。
4 ．一般了解它们的一些重要化合物的性质。
[ 教学重点 ]1 ．镧系和锕系元素的电子构型与性质的关系2 ．镧系收缩的实质及其对镧系化合物性质的影响。
[ 教学难点 ]镧系收缩的实质[ 教学时数 ] 4学时[ 教学内容 ]1 ．镧系元素2 ．锕系元素3 ．钍和铀的化合物22-1 镧系元素22-1-1 镧系元素的通性镧系元素中是否包括镧（Z＝57），至今还没有一致的意见。
一种意见认为镧原子基态不存在f电子(4f0)，因此把镧排除在镧系元素之外，镧系元素只包括14个元素（Z＝58—71）；另一种意见认为虽然镧在基态时不存在f电子，但镧与它后面的14个元素性质很相似，所以应把镧作为镧系元素。
此外，第三副族镧之上的元素为钇(Z＝39)，由于镧系收缩(后面讨论)的影响，使得钇的原子半径(181pm)、三价离子半径(89．3pm)接近铽(Tb)和镝(Dy)的原子半径和三价离子半径，因此钇在矿物中与镧系共生。
通常把钇和镧系元素称为希土元素。
至于钪(Z＝21)，它的离子半径比较小(73．2pm)，其化学性质介于铝和镧系元素之间。
一般不把它列入希土元素。
通常镧系元素用Ln表示希土元素用RE表示。
1、电子层结构IIIB族元素基态价电于层结构为：Sc Z＝21 3d14s2Y Z＝39 4d15s2La Z＝57 5d16s2Ac Z＝89 6d 17s2周期表中，这一副族中的四个元素是四个过渡系的第一个成员。
在Sc和Y之后，随着原于序数增加，电子相应地填充在3d和4d层，构成第一和第二过镀系(或称3d过渡系和4d过渡系)。
但在镧以后，增加的电子填充在4f层，当4f层填满以后，再填人5d层。
f有7个轨道，每个轨道可容纳二个电子，因此在镧以后会出现14个元素，称为第一内过渡系或4f过渡系。
