2022年高三化学一轮复习第章过渡元素第节稀土元素简介习题详解 .pdf

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1、- 1 - 第六节稀土元素简介一、非选择题12002 年世界上第一台磁冰箱问世。磁冰箱的概念形成于1996 年，美国、中国、西班牙、荷兰和加拿大都进行了研究，最低制冷温度已达140，能量利用率比传统冰箱高13。1997年，美国 Ames实验室设计出磁冰箱原型，其制冷装置可简单地用图11-15 表示。一转轮满载顺磁性物质，高速旋转，其一侧有一强大磁场，顺磁性物质转入磁场为状态A，转出磁场为状态B，即： AB。 “”表示未成对电子。回答下列问题：（1）从能量角度定性地解释：磁制冷物质发生AB 的状态变化为什么会引起冰箱制冷？不要忘记指出磁场是在冰箱内还是在冰箱外。（ 2） Ames 实验室的磁致冷

2、物质最早为稀土金属钆（Gd ） ，后改为其合金，其通式为514GdSi Gexx，最近又研究了以2MA为通式的合金，A为铝、钴或镍。根据原子结构理论，Gd 应为元素周期表第几号元素？为什么？（3）简述开发磁冰箱的意义。本题答案为：（1）当磁冰箱在A状态时，未成对电子排列有序，内能低；而在B状态时，排列无序，内能高。因此由AB 时，要吸收能量，此时制冷，反之，放出能量。磁铁在冰箱外。（2）钆（ Gd ）电子排布式为：712Xe 4f 5d 6s ，有未成对电子数8 个。（3）取代了含氟冰箱，替代了制冷剂氟利昂，从而保护了臭氧层。2钇（Y）元素是激光和超导的重要材料。我国蕴藏有丰富的含钇矿石（22

3、10Y FeBe Si On） ，其中 Be与Al相似，具有两性。现取9.36g 矿样与过量的NaOH 共熔，反应后加适量的水溶解过滤，滤渣中有3Y OH、23Fe O （反应中 Fe由2价变为3价） ，滤液中有23Na SiO 、22Na BeO等。将滤液配成1L溶液，测得其 pH 为 13，往此溶液中加入2.3mol / L 盐酸 200mL ，得混合溶液的 pH 为 1，并有硅酸析出。试计算n值和钇（Y）元素的相对原子质量（假设反应中溶液体积变化忽略不计） 。本题答案为：（1）2210Y FeBe Si On写成氧化物形式：232BeO 2SiOFeO Y On，2n，钇为3价； （2）

4、89。3镧（ La ）是一种活泼性比锌更强的稀土元素，它的氧化物分子式为23La O ，3La OH是不溶于水的碱；而3LaCl 、33La NO都溶于水。现有下列几种组合名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - - 2 - 23La OHCl LaHCl3La OHHCl3NaClLa OH2LaCl23La OKCl能直接制得3LaCl 的反应是（） 。ABCD解析：3La OH是不溶于水的物质，碱与盐反应时，反应物必

5、须都溶于水，所以不能直接反应制取3LaCl ，故错误；23La O 与 KCl 不能发生反应，不能制取3LaCl ，错误。本题答案为选项B。4镧系元素的含水氯化物32LaClH On，加热脱水时，易发生水解。为了制得无水3LaCl ，常常加入的脱水剂为（） 。A HCl （气流）B4NH Cl （固体）C25PO （固体）D浓24H SO解析：为了抑制脱水过程中产物发生水解，脱水可在氯化氢气流中或在氯化铵的存在下进行，如果有氯氧化物生成，可按照下式反应消除：32LaOCl2HClLaClH O ；4332LaOCl2NH ClLaCl2NHH O 。本题答案为选项A、B。5我国拥有世界上最大的

6、稀土矿，品位甚高。若以Re表示稀土元素，则向Re的硫酸盐溶液中 加 入 粉 状 的24Na SO， 可 以 使 稀 土 元 素 转 为 沉 淀 ， 反 应 的 化 学 方 程 式 为242422424233ReSONa SOH OReSONa SOH Oxx（1x，2） 。下列有关叙述中正确的是（） 。A该反应为复分解反应B该反应一定在强碱溶液中进行C产生的沉淀物为复盐D产生的沉淀物一定是难溶性物质解析：根据复分解反应定义可知选项A错误；在强碱溶液中稀土元素会形成沉淀，所以选项B错误；该复盐在特定条件下是沉淀，但是不一定代表它是难溶性物质，比如在侯德榜制碱法中生成了碳酸氢钠沉淀，但是碳酸氢钠不

7、是难溶性物质。本题答案为选项C、A。6 将 5 m L0 . 1 m o lL 氯化铈（ CeClx） 溶液分别注入7 支各盛有不同体积 （分别是2mL、4mL、6mL 、 8mL 、10mL 、12mL、14mL） 0.25mol / L 硝酸银溶液的试管中。右图表示生成氯化银沉淀的质量与所用硝酸银溶液体积的关系。则化学式中x的值是（） 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - - 3 - A1 B2 C3 D4 解析

8、：由图可知：加入大于 8mL3AgNO， 不再有沉淀生成， 说明 5mL 0.1molL/氯化铈（ CeClx）会与 8mL3AgNO正好反应。本题答案为选项D。7稀土元素是指元素周期表中_族中的 _种金属元素。我国有世界上最丰富的稀土矿资源， 稀土元素是钇 （Y）和镧系元素的总和，它们在化合物中最稳定的价态是3价。稀土化合物的二氧化铈（2CeO ）是强氧化剂，它与硫酸在水溶液中反应的化学方程式是_。本题答案为：B；17；224242234CeO6H SO2CeSOO6H O 。8为什么镧系元素的氧化物23Ln O 不具有同23Al O 一样的酸性？本题答案为：镧系元素位于元素周期表的下方且都

9、处于B族，因此它们的碱性比铝强（因为其原子半径大，更易失去价电子）。9在镧系元素中哪个3价离子最易与二氯化铬反应？其产物是什么？并解释原因。本题答案为：镧系元素中最易与强还原剂反应的是具有稳定的2价的元素Sm 、 Eu 和Yb 。10大量研究证明：稀土离子对植物具有促进生根发芽、增加叶绿素含量、增强光合作用强度、改善植物对大量营养元素吸收的作用，从而促进作物对干物质的积累，使其产量和质量得到提高与改进。目前有关稀土元素对植物光合作用机理的研究取得了一些新进展。我国科学家通过研究提出一种机理是，稀土离子替代镁离子而配位到叶绿素（见图1）的卟啉环上，形成叶绿素a稀土配合物。已合成了镨叶绿素a（Pr

10、 Chla ） （见图 2） ，并证明Pr Chla具有双层夹心结构。Pr（）夹于两个卟啉环之间，与上下卟啉环上共8 个 N 原子配位，Pr N 键平均键长为0.242 nm 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - - 4 - 元素名称、离子镁、2Mg镧、3La铈、3Ce镨、3Pr钐、3Sm钙、2Ca离子半径 （pm）66 106.1 103.4 101.3 96.4 99 一些元素的离子半径如上表所示。有专家提出上述

11、夹心物形成除它们的激发态能量与叶绿素配体三重态能量相当，能量转移效率较高因素外，还与元素的离子势（即离子吸引电子的能力）相关，离子势与离子电荷成正比，与离子半径成反比。请根据本题所给信息和上表中数据，回答下列问题：（1）专家首先选择元素3Pr替代2Mg，且获得了成功，请简述首选3Pr的原因；（2）植物体内有大量钙元素，钙和镁同族，简述2Ca是否容易形成钙叶绿素(CaChla)a？本题答案为：（1）3Pr与2Mg的离子势最接近，分别为2.962 和 3.030 。（2）钙和镁虽属同族元素，但离子势相差较大，吸引电子能力及成键能力有差别。故不易取代叶绿素中镁。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -