镧系元素和锕系元素
1.从Ln3+的电子构型，离子电荷和离子半径来说明三价离子在性质上的类似性。
2.试说明镧系元素的特征氧化态是＋3，而铈、镨、铽却常呈现＋4，钐、铕、镱又可呈现＋2。
3.何谓“镧系收缩”，讨论出现这种现象的原因和它对第五、六周期中副族元素性质所产生的影响。
4.稀土元素有哪些主要性质和用途？
5.试述镧系元素氢氧化物Ln(OH)3的溶解度和碱性变化的情况。
6.稀土元素的草酸盐沉淀有什么特性？
7.Ln3+离子形成配合物的能力如何？举例说明它们形成鳌合物的情况与实际应用。
8.锕系元素的氧化态与镧系元素比较有何不同？
9.水合稀土氯化物为什么要在一定真空度下进行脱水？这一点和其他哪些常见的含水氯化物的脱水情况相似？
10.写出Ce4+、Sm2+、Eu2+、Yb2＋基态的电子构型。
11.试求出下列离子成单电子数：La3＋、Ce4＋、Lu3＋、Yb2＋、Gd3＋、Eu2＋、Tb4＋。
12.完成并配平下列反应方程式：
（1）EuCl2＋FeCl3 →
（2）CeO2＋HCl →
（3）UO2(NO3)2 →
（4）UO3 →
（5）UO3＋HF →
（6）UO3＋NaOH →
（7）UO3＋SF4 →
（8）Ce(OH)3＋NaOH＋Cl2 →
（9）Ln2O3＋HNO3 →
13.稀土金属常以＋3氧化态存在，其中有些还有其他稳定氧化态。如Ce4+和Eu2+。Eu2+的半径接近Ba2+。怎样将铕与其他稀土分离？
14.f组元素的性质为什么不同于d组元素？举例说明。 △
△ 15.讨论下列性质
（1）Ln(OH)3的碱强度随Ln原子序数的提高而降低？
（2）镧系元素为什么形成配合物的能力很弱？镧元素配合物中配位键主要是离子性的？
（3）Ln3＋离子大部分是有色的，顺磁性的。
16.回答下列问题：
（1）钇在矿物中与镧系元素共生的原因何在？
（2）从混合稀土中提取单一稀土的主要方法有哪些？
第22--23章：镧系和锕系元素等习题参考答案(共13页)
--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可--
--内页可以根据需求调整合适字体及大小-- 第22章：镧系和锕系元素习题参考答案(P1110-1111)
1. 答：镧系和锕系元素的名称、元素符号和原子序数如下：
镧系元素： 锕系元素：
2. 答：(1) 镧系元素的特征氧化态为+3：
镧系元素原子的(基态)价层结构为：4f 0~14 5d 0~1 6s2 ；
镧系元素原子的基态电子层结构中“最外三个电子层的结构”为：
(4s24p64d10)4f 0~14, (5s25p6)5d 0~1, 6s2 。
由于镧系元素最外两个电子层对4f轨道有较强的屏蔽作用，4f电子与
核的作用较强(即4f电子受核的引力较大)，当镧系元素与其它元素化合时，
它们都是失去最外层的2个6s电子、次外层的1个5d电子或倒数第三层
的1个4f电子(4f轨道中的电子一般只有1~2个能够参与形成化学键)，这 三级电离势之和是比较低的、且都很相近(3450~4190 kJ·mol-1 )，而且它们
的Ln3+离子半径很相近，Ln3+的水合能相近。因此，镧系元素的特征氧化
态为+3。
(2) Ce(铈)、Pr(镨)、Tb(铽)、Dy(镝)还常呈现+4氧化态：
Ce4+(4f 0)、Pr4+(4f 1)、Tb4+(4f 7)、Ce4+(4f 8)，是因为它们的4f能级具有全
空或接近全空、半满或接近半满的结构，这符合Hund规则。
(3) Sm(钐)、Eu(铕)、Tm(铥)、Yb(镱)能呈现+2氧化态：
凡是具有相对稳定电子层结构的镧系元素Ln2+的离子，都是可以形成的。
镧系元素中几乎有一半的元素都能形成+2氧化态的离子，特别是：
Sm2+(4f 6 )、Eu2+(4f 7 )、Tm2+(4f 13 )、Yb2+(4f 14 )。
水合离子半径列表
水合离子是指在水中溶解时与水分子之间发生相互作用形成的离
子化合物。水合离子的稳定性和性质与其周围水分子和离子的相互作
用密切相关。水合离子的大小是评估其性质和稳定性的重要参数之一。
本文将介绍一些常见的水合离子及其估计的半径数值。
(1) 氢离子(H+): 氢离子是最简单的水合离子，其半径较小，约
为0.23 Å。
(2) 氢氧根离子(OH-): 氢氧根离子是水的碱性离子，其半径约为
1.40 Å。
(3) 氨离子(NH4+): 氨离子是一种氮源离子，其半径约为3.01 Å。
(4) 亚硫酸根离子(SO3²⁻): 亚硫酸根离子是含有二氧化硫的阴离
子，其半径约为2.58 Å。
(5) 氯离子(Cl-): 氯离子是一种常见的阴离子，其半径约为3.55
Å。
(6) 钠离子(Na+): 钠离子是一种常见的阳离子，其半径约为4.00
Å。
(7) 硝酸根离子(NO3-): 硝酸根离子是一种常见的阴离子，其半
径约为4.23 Å。
(8) 溴离子(Br-): 溴离子是一种常见的阴离子，其半径约为4.56
Å。
(9) 氢氧根离子(HSO3-): 氢氧根离子是亚硫酸根离子的共轭酸，
其半径约为2.70 Å。
(10) 碳酸根离子(CO3²⁻): 碳酸根离子是一种常见的阴离子，其
半径约为4.57 Å。
本文介绍了一些常见水合离子及其估计的半径数值。水合离子的
半径大小直接影响其在水中的化学性质和稳定性。通过了解水合离子
的半径，可以更好地理解其在化学反应和溶液中的行为。值得注意的
是，水合离子的半径是估计值，实际数值可能因环境和实验条件不同而有所偏差。因此，在具体研究和应用中，需要更加准确地确定水合
离子的半径数值。
氯化镍分子结构
氯化镍是一种无机化合物，化学式为NiCl2。它是一种白色晶体，具有典型的离子晶体结构，每个氯化镍分子中含有一个Ni2+离子和两个Cl-离子。
氯化镍的晶体结构属于立方晶系，空间群Fm3m，其晶胞参数为a=4.209 Å。在晶体中，每个Ni2+离子八面体配位于六个氯离子，同时，每个Cl-离子也八面体配位于六个Ni2+离子。由于Ni2+离子的d电子数量为八个，因此分子中具有典型的八面体构型。
除了晶体结构，氯化镍的分子结构也可以通过理论计算得出。有研究显示，氯化镍的分子结构与晶体结构大致相同，每个Ni2+离子八面体配位于六个Cl-离子。
值得注意的是，由于氯离子的极性较强，氯化镍在水中会产生水合作用，形成氯化镍水合物。根据其水合度的不同，可以得到不同的水合物化合物。例如，当水合度为6时，可以得到[ Ni(H2O)6]Cl2，该化合物中每个Ni2+离子与六个水分子配位形成八面体构型。当水合度为2时，可得到[Ni(H2O)2]Cl2，此时分子中的每个Ni2+离子与两个水分子配位形成四面体构型。
综上所述，氯化镍的分子结构是由一个Ni2+离子与两个Cl-离子构成的。在晶体中，每个Ni2+离子八面体配位于六个氯离子，同时，每个Cl-离子也八面体配位于六个Ni2+离子。在水中，氯化镍会形成不同水合物化合物，分子结构也会因此有所不同。
