Question

6．鈧為稀土元素，稱為“光明之子”，新型鈧鈉燈充入鹵化鈧用于照明．
Ⅰ．用Ⅰ₁、Ⅰ₂、Ⅰ₃、Ⅰ₄表示鈧的電離能，其數(shù)據(jù)如圖1．
（1）與鈧同周期且含有相同未成對(duì)電子數(shù)的非金屬元素為Br（填元素符號(hào)）．
（2）$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$＜$\frac{{I}_{4}}{{I}_{3}}$（填“＞”或“＜”）．
（3）氯化鈉晶體熔點(diǎn)高于氯化鉀，其原因?yàn)殁c離子半徑小于鉀離子，氯化鈉晶格能大于氯化鉀，所以氯化鈉熔點(diǎn)高．
Ⅱ．提鈧工藝中常用草酸法精制，草酸鈧絡(luò)鹽的熱重?cái)?shù)據(jù)如下表：

草酸鈧絡(luò)鹽	溫度區(qū)間（K）	質(zhì)量（g）
Sc2（C2O4）3•6H2O	298	0.462
	383～423	0.372
	463～508	0.354
	583～873	0.138

（4）H₂O分子中O原子提供sp³雜化軌道形成H-O σ鍵．
（5）按草酸鈧絡(luò)鹽失水時(shí)所克服的作用力大小不同，Sc₂（C₂O₄）₃•6H₂O中的水分子可以分為2種．
（6）Sc₂（C₂O₄）₃•6H₂O從583K加熱到873K，斷裂的化學(xué)鍵類型為離子鍵、共價(jià)鍵．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鈧的原子序數(shù)及基態(tài)原子核外電子排布式判斷其未成對(duì)電子數(shù)，再判斷與鈧同周期且含有相同未成對(duì)電子數(shù)的非金屬元素；
（2）離子晶體熔沸點(diǎn)高低取決于離子鍵的強(qiáng)弱，離子鍵強(qiáng)弱與陰陽離子半徑和大小有關(guān)；
（3）氯化鈉和氯化鉀晶體都屬于離子晶體，二者的陰離子相同，而鈉離子半徑小于鉀離子，則氯化鈉的晶格能大于氯化鉀；
（4）水分子的中心原子O形成了兩個(gè)O-H鍵，還存在2對(duì)孤對(duì)電子，則雜化方式為sp³雜化；
（5）根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算出各溫度段發(fā)生質(zhì)量變化的原因，從而得出Sc₂（C₂O₄）₃•6H₂O中的水分子種類；
（6）Sc₂（C₂O₄）₃•6H₂O從583K加熱到873K，斷裂的化學(xué)鍵由草酸根離子與鈧離子之間的離子鍵及草酸根離子中的共價(jià)鍵．

解答 解：（1）鈧為21號(hào)元素，基態(tài)原子核外電子排布式為：1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹ 4s²，位于第四周期ⅢB族，其未成對(duì)電子數(shù)為1，在第四周期中，未成對(duì)電子數(shù)為1的非金屬元素為Br，
故答案為：Br；
（2）根據(jù)圖1可知，鈧的電離能Ⅰ₁、Ⅰ₂、Ⅰ₃變化較小，而到Ⅰ₄時(shí)變化較大，所以$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$的比值小于$\frac{{I}_{4}}{{I}_{3}}$，
故答案為：＜；
（3）鈉離子與鉀離子帶電荷相同，鈉離子半徑小與鉀離子半徑，作用力大，離子鍵強(qiáng)，所以熔點(diǎn)要更高，
故答案為：鈉離子半徑小于鉀離子，氯化鈉晶格能大于氯化鉀，所以氯化鈉熔點(diǎn)高；
（4）H₂O分子中的中心原子O原子形成了2個(gè)氧氫鍵，還存在兩個(gè)孤電子對(duì)，所以O(shè)原子采用sp³雜化，即：H₂O分子中O原子提供sp³雜化軌道形成H-O σ鍵
故答案為：sp³雜化；
（5）0.462g Sc₂（C₂O₄）₃•6H₂O的物質(zhì)的量為：$\frac{0.462g}{462g/mol}$=0.001mol，383～423K時(shí)失去水的物質(zhì)的量為：$\frac{0.462g-0.372g}{18g/mol}$=0.005mol，失去水的數(shù)目為：$\frac{0.005mol}{0.001}$=5；463～508K時(shí)失去水的物質(zhì)的量為：$\frac{0.372g-0.354g}{18g/mol}$=0.001mol，失去水的數(shù)目為：$\frac{0.001mol}{0.001mol}$=1，此時(shí) Sc₂（C₂O₄）₃•6H₂O中的水完全失去，最后生成的物質(zhì)為0.1molSc₂O₃，質(zhì)量為：138g/mol×0.001mol=0.138g，與題中數(shù)據(jù)吻合，所以Sc₂（C₂O₄）₃•6H₂O中的水分子可以分為2種，
故答案為：2；
（6）根據(jù)（5）的計(jì)算可知，Sc₂（C₂O₄）₃•6H₂O從583K加熱到873K，斷裂的化學(xué)鍵有：草酸根離子與鈧離子之間的離子鍵及草酸根離子中的共價(jià)鍵，
故答案為：離子鍵、共價(jià)鍵．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了位置、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的應(yīng)用，題目難度中等，涉及元素周期律與周期表的應(yīng)用、化學(xué)鍵類型及雜化方式等知識(shí)，注意熟練掌握原子結(jié)構(gòu)與元素周期律、元素周期律的關(guān)系，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力．