胡波元素全集-h32钛和稀土元素.pdf

元素化学32 ：钛和稀土元素 （时间：2.5 小时 满分：100 分） 第一题（18 分）回答一组理论性问题 1．在绝大多数化合物中镧系元素是以＋3 价态存在的，但有时在少数几种离子型化合物中 也能发现Ce4 ＋和Eu2＋，试用价电子构型解释这些离子的变价行为？ 2 ．美国哥伦比亚大学的科学家根据对沉积物中稀土元素钕（Nd ）的分析发现，北大西洋 和太平洋海水中的143 144 143 144 Nd 和 Nd 比例差异很明显，由此得出周围大陆的岩石中 Nd 和 Nd 含量不同的结论。该结论在地理学上有什么意义？ 3 ．为什么镧系元素的氧化物Ln O 不具有同Al O 一样的酸性？ 2 3 2 3 4 ．金属在水溶液中的还原性强弱，在一定程度上取决于金属的升华能、电离能和气态金 属离子的水合能三者之和。例如25 ℃时： Eu （铕） Yb （镱） Lu （镥） 升华能＋电离能（kJ/mol ） 4236.9 4372.7 4362.6 水合能（kJ/mol ） 3623.1 3848.3 3844.3 根据上表所列数据，判断3 种金属还原性的强弱顺序。 5 ．三氧化铀是一种两性氧化物，它在溶液中可以以UO 2 ＋和U O 2 －形式存在，按要求写 2 2 7 出UO3 与强酸、强碱反应的离子方程式： （ 1）UO3 表现酸性： （2 ）UO3 表现碱性： 7 2 2 6 Eu [Xe]4f 6s ，有＋ 、 ．化学中经常会使用到类比的方法，镧系元素铕（ ）的电子结构为 ＋3 Zn Mg Eu3＋ aq Eu2 ＋ aq 的氧化态，当用 、 还原 （ ）离子，可以得到 （ ）离子 2 ＋ 1 Eu aq （） （ ）离子是否有颜色？为什么？ 2 EuSO EuCO （） 4 与 3 是否易溶于水？ 3 Eu2 ＋ aq EDTA Eu3＋ （） （ ）能否与 形成配离子，与 相比有何不同？ 第 1 页（共12 页） 7 ．已知：[Ti(H O) ]3＋中钛的晶体场分裂能为2.86eV 2 6 1 [Ti(H O) ]3＋ （）试根据计算得出 2 6 的颜色：（光色所对应的波长列于下表） 光色 红 橙 黄 绿 蓝－靛 紫 波长 770～620 620～600 600～580 580～490 490～450 450～400 2 [Ti(H O) ]2 ＋ （） 2 6 却不能仅根据分裂能得出其颜色，解释原因。 8 Ti(IV)在水中的形式为[Ti(OH) (H O) ]2＋，在TiOSO ·H O TiO2＋， ．