镧系和锕系元素习题
高中化学《元素周期表》基础练习题(含解析)
高中化学《元素周期表》基础练习题学校:___________姓名：___________班级：______________一、单选题1．下列元素属于1号至18号元素的是（）A．钙B．碘C．Fe D．P2．Be元素在周期表中的位置是（）A．第二周期IIA族B．第三周期IIA族C．第二周期IIIA族D．第三周期IIIA族3．下列关于元素周期表的叙述不正确的是（）A．共有7个周期，16个族B．形成化合物种类最多的元素在第2周期C．ⅡA族的右边是IIIB族，IIIA族的左边是IIB族D．能生成碱的金属元素都在IA族4．元素周期表是化学学习的工具。
图是镁元素在周期表中的表示，下列有关镁元素的信息不正确的是（）A．它是第三周期元素B．它是金属元素C．它是第二主族元素D．镁元素在地壳中的含量为24.305% 5．在短周期主族元素中，原子的核电荷数、核外电子层数、每层所容纳的电子数族序数均为偶数的有（）A．2种B．3种C．4种D．8种6．无机化学命名委员会在1989年作出决定，把长式元素周期表原先的主、副族及族号取消，由左到右改为18列．按此规定，下列说法中错误的是（）A．第15列元素的最高价氧化物的化学式是R2O3B．第17列元素单质熔、沸点逐渐升高C．第11列中肯定没有非金属元素D．在18列元素中，第3列的元素种类最多7．如图是元素周期表的一部分,已知两块阴影中间的3列属于同一族。
有关阴影部分的元素，下列说法正确的是( )A ．都是主族元素B ．都是副族元素C ．有5种副族元素和2种主族元素D ．有5种主族元素和2种副族元素8．周期表中有如图所示的元素，下列叙述正确的是（ ）A ．22为钛元素的质量数B ．钛元素原子的M 层上共有10个电子C ．钛元素原子最外层上有4个电子D ．47.87是钛原子的平均相对原子质量9．如图是元素周期表中的一格，从该图获取的信息有错误的是（）A ．该元素在地壳中的含量为35.45%B ．该元素的元素符号为ClC ．该元素的原子序数为17D ．该元素的名称是氯10．下列叙述正确的是（ ）A ．过氧化钠的电子式：Na :O :O :Na ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅B ．羟基的电子式：O :H ⋅⋅⋅⋅⋅C ．第ⅠA 族元素均为碱金属元素D ．明矾的化学式：2432()Al SO 12H O ⋅11．下列叙述中正确的是（ ）A ．元素原子的核外电子层数等于该元素所在的周期数B ．第三周期气态氢化物HCl 、H 2S 、PH 3的稳定依次增强C．元素周期表中副族共10个纵列，都属于金属元素D．在金属元素与非金属元素的分界线附近可以寻找制备催化剂材料的元素12．甲~庚等元素在周期表中的相对位置如下表，己的最高价氧化物对应水化物有强脱水性，甲和丁在同一周期，甲原子最外层与最内层具有相同电子数。
化学元素周期表填空
化学元素周期表填空化学元素周期表是按照原子序数排列的化学元素列表，它不仅展示了元素之间的关系，还揭示了元素的周期性规律。
为了帮助大家更好地记忆和理解化学元素周期表，本文将通过填空题的形式，让大家巩固相关知识。
一、元素周期表的构成1. 元素周期表共有_____个横行，称为周期。
2. 元素周期表共有_____个纵列，称为族。
3. 第_____周期是不完全周期，因为它只包含两个元素：氢（H）和氦（He）。
4. 第_____、_____、_____主族分别被称为氧族、卤素和稀有气体。
5. 在周期表中，金属元素主要集中在________区域。
6. 非金属元素主要分布在________区域。
7. 过渡金属位于________和________之间。
8. 镧系和锕系元素通常放在周期表的________位置。
9. 原子半径随着周期的增加而________，随着族的增加而________。
10. 元素的电负性随着周期的增加而________，随着族的增加而________。
二、元素的分类1. 根据元素的电子结构，可以将元素分为________、________和________三类。
2. 碱金属元素包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）和________。
3. 卤素包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）和________。
4. 惰性气体包括氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）和________。
5. 放射性元素主要包括铀（U）、钍（Th）、钚（Pu）等，它们的特点是________。
三、元素的命名与符号1. 氢元素的化学符号是_____。
2. 碳元素的化学符号是_____。
3. 铁元素的化学符号是_____。
4. 金元素的化学符号是_____。
5. 汞元素的化学符号是_____。
6. 铝元素的化学符号是_____。
7. 磷元素的化学符号是_____。
8. 硫元素的化学符号是_____。
镧系元素和锕系元素
镧系元素和锕系元素
1镧系元素
镧系元素是一类常见元素，其化学性质极为稳定，主要分布在周期表中第六、七及第八族之间，例如氧化物等化合物项的稳定性是非常高的，其核心电子结构主要归属于[Xe]4f1-14，5d1-10选项之下。
在镧系元素里，一共有15种元素，自氦（He）开始，到钆（Gd）结束，氦（He）和钆（Gd）也是镧系元素中的一部分，只不过它们是极重元素，所以分别位于第二、七组之外。
2锕系元素
锕系元素是一类极其精细及复杂的元素，主体核心电子结构主要归属于[Rn]5f0，6d1，7s2，选项之下，元素分布在周期表的第十族的末尾。
化学性质上，此族的元素具有非常强的氧化价，可以反映出其在有机物质中，对金属化学及有机合成物的重要性。
其中，镏（Re）及大同（Ds）是极重的元素，由于元素量极为稀少，分布于第十族之外，不属于锕系元素。
总之，镧系和锕系元素是一类常见元素，其核心电子结构及相关元素都分布在各自一定的组及周期表中，对金属化学及有机合成物的发展非常重要。
第十章中级无机化学课后习题答案
第10章习题1 简要回答问题(1) 什么叫稀土元素? 什么叫镧系元素?答：参见本书10.1节《概述》。
(2) 镧系收缩的原因是什么? 简述镧系收缩造成的影响。
答：关于镧系收缩的原因参见本书10.1.2节《原子半径和离子半径》。
由于镧系收缩的影响，使第二、三过渡系的Zr和Hf、Nb与Ta、Mo与W三对元素的半径相近，化学性质相似，分离困难。
(3) 为什么Eu、Yb原子半径比相邻元素大? 而Ce又小?答：① Eu、Yb元素参与形成金属键的电子数为2，Ce为3.1，其余为3.0；② Eu、Yb具碱土性；③ Eu、Yb的f7、f14的半充满和全充满的结构能量低、稳定、屏蔽大，核对外面的6s电子吸引较弱。
(4) 为什么镧系元素的电子结构在固态和气态不同?解：参见本书10.1.1节《镧系元素的价电子层结构》。
(5) 镧系离子的电子光谱同d区过渡金属离子相比有何不同? 为什么?解：除La3＋、Lu3＋离子的4f电子层是全空(4f0)和全满(4f14)之外，其余Ln3＋离子4f轨道上的电子数由1到14，这些电子可以在7条4f简并轨道上任意排布，这样就会产生各种光谱项和能级。
4f 电子在不同能级间跃迁可以吸收或发射从紫外经可见直至红外区的各种波长的电磁辐射。
通常具有未充满的4f电子壳层的原子或离子，可以观察到的光谱线大约有30 000条，而具有未充满d电子壳层的过渡金属元素的谱线约有7 000条。
在理论上，f→f跃迁产生的谱线强度不大。
但是某些f→f跃迁的吸收带的强度，随镧系离子周围环境的变化而明显增大(这种跃迁称为超灵敏跃迁)。
这可能是由于配体的碱性、溶剂的极性、配合物的对称性以及配位数等多种因素的影响，亦即离子周围环境的变化，再加上镧系离子本身的性质等诸因素的综合作用所引起的。
镧系离子的吸收谱带范围较广且镧系离子光谱谱带狭窄，表明电子跃迁时并不显示激发分子振动，狭窄的谱带意味着电子受激发时分子势能面几乎没有变化，这与f 电子与配体只存在弱相互作用相一致。
镧系和锕系元素
镧系元素第一个f电子在铈原子出现，随着原子序数增 加，4f轨道中电子的填充出现两种类型：[Xe]4f n6s2和 [Xe]4fn-15d16s2 。 La 的 价 电 子 构 型 为 4f05d16s2 ， Ce为 4f15d16s2，Gd为4f75d16s2，Lu为4f145d16s2，其余镧系 元素原子为4fn 6s2 。镧系元素原子的电子构型按照哪 一类型排列，符合洪特规则的特例。一般情况下，等 价轨道全充满、半满或全空的状态是比较稳定的。
镧系金属
镧系金属为银白色金属，比较软，有延展性，但抗拉 强度低。镧系金属的活泼顺序，从La到Lu递减，它们 的活泼性仅次于碱金属和碱土金属。当它们与潮湿空 气接触时易被氧化而变色。因此，镧系金属应在隔绝 空气条件下保存，可保存在煤油里。
镧系金属的密度基本上是随着原子序数的增大而 递增，从La(6.17g·cm-3)到 Lu(9.84 g·cm-3)逐渐 增加。但Eu(5.26 g·cm-3)和Yb(6.98 g·cm-3)的密 度比它们各自左右相邻的两种金属都小。这是由于Eu 和Yb的4f轨道分别处于半充满和全充满状态，对原子 核的屏蔽效应增大，有效核电荷降低，导致核对外层 电子的引力减小，使得它们的半径突然增大。
原子序数
铕和镱出现反常现象， 这是因为它们的电子 构型分别是半充满 4f7 和全充满4f14 ，这 两种结构比4f电子层 未充满的其他状态对 核电荷有更大的屏蔽 作用。
原子半径 /pm
镧系元素的原子半径除Eu和Yb反常外，从La到Lu略有 缩小的趋势，但缩小程度不如离子半径。这是由于镧系 元素原子的电子层比相应的离子多一层，它们的最外层 是6s2，4f居于倒数第三层，它对原子核的屏蔽作用很强 ，接近100 %，因而镧系元素原子半径收缩的效果就不 明显了。
无机化学 f区过渡元素
第十章: f 区过渡元素
如：Ln3＋水解生成 Ln(OH)3沉淀的趋势随 原子序数的增加(即碱 度减弱)而增加, 当加入 NaOH时, 溶解度最小、 碱度最弱的Lu将最先 以Lu(OH)3的形式沉 淀出来, 而溶解度最大, 碱度最强的La将最后 以La(OH)3沉淀析出。
4 配合物 f电子的配体场效应, 配合物的特点 5 锕系元素的一般性概貌
习题：1(2),(4),(6),,2,4,5,6(2),(4),(6),(8),7,9,13
第十章: f 区过渡元素
10.1 概述
镧系和锕系通常称为f区元素。一般地, f区元素是指最后 一个电子填入(n－2)f亚层的元素, 也称为“内过渡元素”。
第二个原因是Eu和Yb的碱土性较强, 其性质接近于碱 土Ba, 因而半径较大。
第三个原因是Eu和Yb分别是半充满(f7)和全充满(f14)的 结构, 这种结构稳定, 屏蔽效应强, 核对外层电子吸引力小,
故半径较大。
第十章: f 区过渡元素
原子序数
离子半径
镧系元素＋3价离子从f 0的 La3＋到f14 的Lu3＋, 依次增加4f电 子(与原子的电子排布不一样), 因而随着原子序数的增加离子的 半径依次单调减小(没有峰谷现 象), 收缩的程度比原子半径更大, 由La3＋的106.1 pm到Lu3＋的84.8 pm, 共缩小了21.3 pm, 平均每两 个相邻元素间缩小了21.3/14≈ 1.5 pm。
这是因Gd3＋具有f7半满稳定结构, 屏蔽稍大, 半径略 有增大之故。
第十章: f 区过渡元素
原子序数 第十章: f 区过渡元素
25 镧系锕系元素习题解答
习题解答：1. 什么叫做“镧系收缩”？讨论出现这种现象的原因和它对第6周期中镧系后面各个元素的性质所发生的影响。
答：镧系元素的原子半径和离子半径，其总的趋势是随着原子序数的增大而缩小，这种现象称为“镧系收缩”。
由于镧系收缩的存在，使镧后面元素铪（Hf）、钽（Ta）、钨（W）等原子和离子半径，分别与同族上一周期的锆（Zr）、铌（Nb）、钼（Mo）等几乎相等，造成Zr-Hf、Nb-Ta、Mo-W化学性质非常相似，以致难以分离。
另外，在VIII族九种元素中，铁系元素（Fe、Co、Ni）性质相似，轻铂系元素（Ru、Rh、Pd）和重铂系元素（Os、Ir、Pt）性质相似，而铁系元素与铂系元素性质差别较大，这也是镧系收缩造成的结果。
镧系收缩的另一结果是使钇（Y3+）离子半径正好处于镧系正三价离子的范围之内，与Er3+（88.1 pm）的半径十分接近，因而在自然界中钇常同镧系元素共生，成为稀土元素的成员。
2. 镧系元素三价离子中，为什么La3+、Gd3+ 和Lu3+ 等是无色的，而Pr3+ 和Sm3+等却有颜色？答：镧系元素离子的颜色主要由4f轨道中的电子的跃迁即f-f跃迁所引起。
当4f轨道未充满时，可以出现多种能级，不同能级间的跃迁就会发生对电磁辐射的吸收。
镧系离子的颜色与f轨道中的未成对电子数有关。
La3+、Gd3+ 和Lu3+分别为f 0，f7，f 14离子，其4f轨道为全空、半充满和全充满的稳定结构，遇到可见光时，没有电子激发或者电子很难被激发，所以这些离子是无色。
而其它具有4f n（n = 2，3，4，5，9，10，11，12）电子的Ln3+都显示不同的颜色。
这里面就包括Pr3+（4f 2）和Sm3+（4f 5）离子。
3. 镧系元素的特征氧化态为＋3，为什么铈、镨、铽、镝常呈现＋4氧化态，而钐、铕、铥、镱却能呈现＋2氧化态？答：镧系中有些元素还存在着除＋3以外的稳定氧化态，即铈、镨、铽、镝常呈现＋4氧化态，而钐、铕、铥、镱却能呈现＋2氧化态，这是因为它们的离子电子结构保持或接近全空、半满或全充满的稳定状态。
第9章稀土元素-习题答案
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Sc Y La Ce Pr Nd Pm Sm 丰度/g·t－1 5 28.1 18.3 64.1 5.53 23.9 4.5×10－20 6.47元素名称Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 丰度/g·t－1 1.06 6.36 0.91 4.47 1.15 2.47 0.20 2.66 0.75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。
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镧系元素和锕系元素
1.从Ln 3+的电子构型，离子电荷和离子半径来说明三价离子在性质上的类似性。
2.试说明镧系元素的特征氧化态是＋3，而铈、镨、铽却常呈现＋4，钐、铕、镱又可呈现＋2。
3.何谓“镧系收缩”，讨论出现这种现象的原因和它对第五、六周期中副族元素性质所产生的影响。
4.稀土元素有哪些主要性质和用途？
5.试述镧系元素氢氧化物Ln(OH)3的溶解度和碱性变化的情况。
6.稀土元素的草酸盐沉淀有什么特性？
7.Ln 3+离子形成配合物的能力如何？举例说明它们形成鳌合物的情况与实际应用。
8.锕系元素的氧化态与镧系元素比较有何不同？
9.水合稀土氯化物为什么要在一定真空度下进行脱水？这一点和其他哪些常见的含水氯化物的脱水情况相似？
10.写出Ce 4+、Sm 2+、Eu 2+、Yb 2＋
基态的电子构型。
11.试求出下列离子成单电子数：La 3＋、Ce 4＋、Lu 3＋、Yb 2＋、Gd 3＋、Eu 2＋、Tb 4＋。
12.完成并配平下列反应方程式：
（1）EuCl 2＋FeCl 3 →
（2）CeO 2＋HCl → （3）UO 2(NO 3)2 → （4）UO 3 →
（5）UO 3＋HF →
（6）UO 3＋NaOH →
（7）UO 3＋SF 4 →
（8）Ce(OH)3＋NaOH ＋Cl 2 →
（9）Ln 2O 3＋HNO 3 →
13.稀土金属常以＋3氧化态存在，其中有些还有其他稳定氧化态。
如Ce 4+和Eu 2+。
Eu 2+的半径接近Ba 2+。
怎样将铕与其他稀土分离？
14.f 组元素的性质为什么不同于d 组元素？举例说明。
△ △
15.讨论下列性质
（1）Ln(OH)3的碱强度随Ln原子序数的提高而降低？
（2）镧系元素为什么形成配合物的能力很弱？镧元素配合物中配位键主要是离子性的？（3）Ln3＋离子大部分是有色的，顺磁性的。
16.回答下列问题：
（1）钇在矿物中与镧系元素共生的原因何在？
（2）从混合稀土中提取单一稀土的主要方法有哪些？
（3）根据镧系元素的标准电极电势，判断它们在通常条件下和水及酸的反应能力。
镧系金属的还原能力同哪个金属的还原能力相近？
（4）镧系收缩的结果造成哪三对元素在分离上困难？
（5）镧系＋3价离子的配合物只有La3＋、Gd3＋和Lu3＋具有与纯自旋公式所得相一致的磁矩？
17.Ln3＋(aq)＋EDTA(aq) →Ln(EDTA)(aq)
上述生成配合物的反应中，随镧系元素原子序数的增加，配合物的稳定性将发生怎样的递变？为什么？
18.试述238U和235U的分离方法和原理。
19.在核动力工厂，核燃料铀生产中的关键反应如下：
UO2（s）＋4HF（g）→UF4（s）＋2H2O（g）
UF4（s）＋F2（g）→UF6（g）
计算上述反应的△rHøm。
20.用配合剂2－羟基异丁酸作淋洗剂从离子交换柱上淋洗重镧系金属离子时（含Eu3＋到Lu3＋之间的多种三价稀土离子），问洗出的顺序如何？为什么？。