第9章稀土元素-习题答案

《第9章稀土元素-习题答案》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、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ScYLaCePrNdPmSm－1－2

2、0丰度/g·t528.118.364.15.5323.94.5×106.47元素名称EuGdTbDyHoErTmYbLu－1丰度/g·t1.066.360.914.471.152.470.202.660.75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

3、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。19.5简述目前使用的分离提纯单一稀土元素的方法所依据的原理。解：（1）分级结晶法将稀土盐溶液多次蒸发浓缩结晶，利用稀土盐溶解度的差异，使稀土分离。（2）分级

4、沉淀法利用稀土盐溶解度的差异，通过添加沉淀剂，多次溶解、沉淀，使稀土分离。（3）选择性氧化还原法对于易变价的+3价镧系离子，可用适当的氧化剂或还原剂改变其价态，使其形成在性质上与其它+3价离子有明显区别的化合物，从而达到分离的目的。（4）离子交换法利用镧系离子在阳离子交换树脂上吸附强弱的不同分离单一的镧系离子。（5）液－液溶剂萃取法3+利用不同镧系离子的配合物在有机相和水相中分配系数的不同，将各种Ln离子萃取分离出来。9.6何谓轻稀土？何谓重稀土？它们各包括哪些元素？I解：根据稀土硫酸复盐RE2（SO4）3·M2SO4·xH2O在饱和碱金属硫酸盐溶液中的溶解度的

5、不同，可把17种稀土元素分为两组。常温时不溶的为铈组（轻稀土），包括La～Sm等6种元素，常称铈组。而常温微溶或可溶的为钇族（重稀土），包括Eu～Lu、Y、Sc等11种元素，常称钇组。9.7如何制备下列镧系金属？LaDySmEuYb1000°C解：（1）2LaCl+3Ca⎯⎯→⎯2La+3CaCl32~1500°C（2）2DyF+3Ca⎯⎯→⎯⎯2Dy+3CaF322DyF+3Mg⎯⎯→2Dy+3MgF32（3）2La+LnO⎯⎯→2Ln+LaO2323因为La的蒸汽压比Sm、Eu和Yb的低，故可使还原出的Sm、Eu和Yb蒸馏出来而与La分开。3＋9.8镧系金属

6、原子的基态电子构型有何特征？Ln离子的电子构型有何特征？2解：基态电子结构具有三个显著特点：（1）原子最外层都是6s结构，因此类似于碱土金0∼1263＋3＋0属，性质活泼；（2）原子次外层具有5d5s5p结构，从La到Lu，价电子构型从4f依1426次变为4f，最外层电子结构均为5s5p，即具有稀有气体原子的电子构型；（3）4f电子深2263+埋于5s5p壳层内部，因此Ln离子性质稳定，且化学性质相似。9.9为什么Eu和Yb的原子半径比左右相邻元素大？72142解：因为Eu和Yb原子分别具有4f6s和4f6s的稳定结构，对核产生较大的屏蔽效应。9.10试比较镧系

7、元素与碱土金属在化学性质上有何相似处和差异性。2解：相似：原子最外层都是6s结构，这使镧系金属类似于碱土金属，性质活泼。差异：碱土金属的原子从上而下原子半径逐渐增大，金属性依次增强。镧系金属由于镧系收缩半径逐渐减小，活泼性由La到Lu递减。9.11与d区过渡元素比较，镧系元素的价态分布有何特点？哪些元素可呈现+2或+4价态？为什么？解：镧系元素失去两个6s电子与1个4f电子或5d电子时，所需的电离能并不太高，因此可以表现出IIIB的特征氧化态（+3）。4＋04＋14＋2对于铈、镨、钕、铽和镝，其+4价离子的电子结构为：Ce（4f）、Pr（4f）、Nd（4f）、4

8、＋74＋8Tb（4f）、