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，其數據如圖1．
（1）與鈧同周期且含有相同未成對電子數的非金屬元素為Br（填元素符號）．
（2）$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$＜$\frac{{I}_{4}}{{I}_{3}}$（填“＞”或“＜”）．
（3）氯化鈉晶體熔點高于氯化鉀，其原因為鈉離子半徑小于鉀離子，氯化鈉晶格能大于氯化鉀，所以氯化鈉熔點高．
Ⅱ．提鈧工藝中常用草酸法精制，草酸鈧絡鹽的熱重數據如下表：

草酸鈧絡鹽	溫度區間（K）	質量（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）按草酸鈧絡鹽失水時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，斷裂的化學鍵類型為離子鍵、共價鍵．

Answer 1

分析 （1）根據鈧的原子序數及基態原子核外電子排布式判斷其未成對電子數，再判斷與鈧同周期且含有相同未成對電子數的非金屬元素；
（2）離子晶體熔沸點高低取決于離子鍵的強弱，離子鍵強弱與陰陽離子半徑和大小有關；
（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O-H鍵，還存在2對孤對電子，則雜化方式為sp³雜化；
（5）根據表中數據計算出各溫度段發生質量變化的原因，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鍵．

解答 解：（1）鈧為21號元素，基態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，其未成對電子數為1，在第四周期中，未成對電子數為1的非金屬元素為Br，
故答案為：Br；
（2）根據圖1可知，鈧的電離能Ⅰ₁、Ⅰ₂、Ⅰ₃變化較小，而到Ⅰ₄時變化較大，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，所以熔點要更高，
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，所以氯化鈉熔點高；
（4）H₂O分子中的中心原子O原子形成了2個氧氫鍵，還存在兩個孤電子對，所以O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的物質的量為：$\frac{0.462g}{462g/mol}$=0.001mol，383～423K時失去水的物質的量為：$\frac{0.462g-0.372g}{18g/mol}$=0.005mol，失去水的數目為：$\frac{0.005mol}{0.001}$=5；463～508K時失去水的物質的量為：$\frac{0.372g-0.354g}{18g/mol}$=0.001mol，失去水的數目為：$\frac{0.001mol}{0.001mol}$=1，此時 Sc₂（C₂O₄）₃•6H₂O中的水完全失去，最后生成的物質為0.1molSc₂O₃，質量為：138g/mol×0.001mol=0.138g，與題中數據吻合，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（5）的計算可知，Sc₂（C₂O₄）₃•6H₂O從583K加熱到873K，斷裂的化學鍵有：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鍵，
故答案為：離子鍵、共價鍵．

點評 本題考查了位置、結構與性質關系的應用，題目難度中等，涉及元素周期律與周期表的應用、化學鍵類型及雜化方式等知識，注意熟練掌握原子結構與元素周期律、元素周期律的關系，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學生靈活應用基礎知識的能力．