稀土元素 + 錒系元素


一、鈧(稀土元素)

元素名稱類硼)。

元素符號Sc

原子序數21

在周期表中的位置第四周期ⅢB族

電子排布式[Ar]3d14s2


 

1.鈧單質

化學式Sc

分類兩性金屬單質

物理性質銀白色固體
化學性質

  ①兩性金屬單質的通性

    與非金屬單質反應:

      與氧氣反應(類比Al):4Sc + 3O2 = 2Sc2O34Sc + 3O2 =點燃/△= 2Sc2O3

      與氯氣反應(類比Al):2Sc + 3Cl2 =點燃/△= 2ScCl3

      與溴單質反應(類比Al):2Sc + 3Br2 =△= 2ScBr3

      與碘單質反應(類比Al):2Sc + 3I2 =△= 2ScI3

    與反應(類比Al):2Sc + 6H2O =△= 2Sc(OH)3 + 3H2

  ②與反應:

    與氫氟酸反應(類比Al):2Sc + 6HF = 2ScF3 + 3H2

    與稀鹽酸反應(類比Al):2Sc + 6HCl = 2ScCl3 + 3H2

    與稀硫酸反應(類比Al):2Sc + 3H2SO4 = Sc2(SO4)3 + 3H2

  ③常溫下,冷的稀硝酸濃硝酸發生鈍化


 

2.氧化鈧/三氧化二鈧

化學式Sc2O3

分類兩性氧化物

物理性質白色固體難溶於水

化學性質

  ①兩性氧化物的通性

    與反應:

      與稀鹽酸反應(類比Al2O3):Sc2O3 + 6HCl = 2ScCl3 + 3H2O

      與稀硫酸反應(類比Al2O3):Sc2O3 + 3H2SO4 = Sc2(SO4)3 + 3H2O

      與稀硝酸反應(類比Al2O3):Sc2O3 + 6HNO3 = 2Sc(NO3)3 + 3H2O


 

3.氫氧化鈧

化學式Sc(OH)3

分類兩性氫氧化物

物理性質白色固體難溶於水

化學性質

  ①兩性氫氧化物的通性

    與反應:

      與稀鹽酸反應(類比Al(OH)3):Sc(OH)3 + 3HCl = ScCl3 + 3H2O

      與稀硫酸反應(類比Al(OH)3):2Sc(OH)3 + 3H2SO4 = Sc2(SO4)3 + 6H2O

      與稀硝酸反應(類比Al(OH)3):Sc(OH)3 + 3HNO3 = Sc(NO3)3 + 3H2O


 

4.鈧鹽

化學性質

  ①鹽的通性

    與反應(類比Al3+):Sc3+ + 3OH-(少量) = Sc(OH)3Sc3+ + 6OH-(足量) = [Sc(OH)6]3-Sc3+ + 6OH-(足量) = ScO33- + 3H2O

    與反應:

      與氟離子反應(類比Al3+):Sc3+ + 3F- = ScF3

      與草酸根離子反應(類比Al3+):2Sc3+ + 3C2O42- = Sc2(C2O4)3


 

二、釔(稀土元素)(重稀土)(釔組)

元素名稱

元素符號Y

原子序數39

在周期表中的位置第五周期ⅢB族

電子排布式[Kr]4d15s2


 

1.釔單質

化學式Y

分類金屬單質

物理性質灰黑色固體


 

2.氧化釔/三氧化二釔

俗名釔土

化學式Y2O3

分類鹼性氧化物

物理性質白色固體難溶於水

化學性質

  ①鹼性氧化物的通性

    與反應:

      與稀鹽酸反應(類比Al2O3):Y2O3 + 6HCl = 2YCl3 + 3H2O

      與稀硫酸反應(類比Al2O3):Y2O3 + 3H2SO4 = Y2(SO4)3 + 3H2O

      與稀硝酸反應(類比Al2O3):Y2O3 + 6HNO3 = 2Y(NO3)3 + 3H2O


 

3.氫氧化釔

化學式Y(OH)3

分類強鹼

物理性質白色固體難溶於水

化學性質

  ①鹼的通性

    與反應:

      與稀鹽酸反應(類比Al(OH)3):Y(OH)3 + 3HCl = YCl3 + 3H2O

      與稀硫酸反應(類比Al(OH)3):2Y(OH)3 + 3H2SO4 = Y2(SO4)3 + 6H2O

      與稀硝酸反應(類比Al(OH)3):Y(OH)3 + 3HNO3 = Y(NO3)3 + 3H2O


 

三、鑭系元素(稀土元素)


 

1.鑭系元素單質

化學式RE

分類金屬單質

物理性質銀白色固體(除鐠單質釹單質)。鐠單質釹單質銀白色略帶黃色固體

化學性質

  ①金屬單質的通性

    與非金屬單質反應:

      與氧氣反應:(類比Al4RE + 3O2 = 2RE2O34RE + 3O2 =點燃/△= 2RE2O3(除)。(類比CCe + O2 =點燃/△= CeO212Pr + 11O2 =點燃= 2Pr6O11Pr2O3·4PrO2)。8Tb + 7O2 =點燃= 2Tb4O7Tb2O3·2TbO2)。

      與氯氣反應(類比MgAlSi):Sm/Eu + Cl2=點燃/△= SmCl2/EuCl22RE + 3Cl2 =點燃/△= 2RECl3

      與溴單質反應(類比MgAlSi):Sm/Eu + Br2 =△= SmBr2/EuBr22RE + 3Br2 =△= 2REBr3

      與碘單質反應(類比MgAlSi):Sm/Eu + I2 =△= SmI2/EuI22RE + 3I2 =△= 2REI3

      與硫單質反應(類比AlFe):RE + S =△= RES2RE + 3S =△= RE2S33RE + 4S =△= RE3S4

      與氮氣反應(類比Al):2RE + N2 =高溫= 2REN

      與碳單質反應:RE + 2C =高溫= REC2

      與氫氣反應。

    與反應(類比Al):2RE + 6H2O =△= 2RE(OH)3 + 3H2

    與反應:

      與稀鹽酸反應(類比Al):2RE + 6HCl = 2RECl3 + 3H2

      與稀硫酸反應(類比Al):2RE + 3H2SO4 = RE2(SO4)3 + 3H2

  ②與金屬單質反應:RE + Mg = REMgRE + 2Mg = REMg2RE + 4Mg = REMg4


 

2.三氧化二鑭系元素

化學式RE2O3

分類鹼性氧化物

物理性質白色固體(除三氧化二鐠三氧化二釹三氧化二釤三氧化二鉺),難溶於水三氧化二鐠淺綠色三氧化二釹淺藍色三氧化二釤淺黃色三氧化二鉺粉紅色

化學性質

  ①鹼性氧化物的通性

    與反應:

      與稀鹽酸反應(類比Al2O3):RE2O3 + 6HCl = 2RECl3 + 3H2O

      與稀硫酸反應(類比Al2O3):RE2O3 + 3H2SO4 = RE2(SO4)3 + 3H2O

      與稀硝酸反應(類比Al2O3):RE2O3 + 6HNO3 = 2RE(NO3)3 + 3H2O

  ②還原性

    與氧氣反應:2Ce2O3 + O2 = 4CeO2


 

3.氫氧化鑭系元素

化學式RE(OH)3

分類強鹼

物理性質白色固體難溶於水

化學性質

  ①鹼的通性

    與反應:

      與稀鹽酸反應(類比Al(OH)3):RE(OH)3 + 3HCl = RECl3 + 3H2O

      與稀硫酸反應(類比Al(OH)3):2RE(OH)3 + 3H2SO4 = RE2(SO4)3 + 6H2O

      與稀硝酸反應(類比Al(OH)3):RE(OH)3 + 3HNO3 = RE(NO3)3 + 3H2O

  ②還原性

    與氧氣反應(類比Fe(OH)2):4Ce(OH)3 + O2 + 2H2O = 4Ce(OH)4


 

4.鑭系元素鹽

化學性質

  ①鹽的通性

    與反應(類比Al3+):RE3+ + 3OH- = RE(OH)3

  ②水解反應

    REX3 + H2O = REOX + 2HX


 

一、鑭(輕稀土)(鈰組)

元素名稱

元素符號La

原子序數57

在周期表中的位置第六周期ⅢB族

電子排布式[Xe]5d16s2不符合構造原理)。


 

二、鈰(輕稀土)(鈰組)

元素名稱

元素符號Ce

原子序數58

在周期表中的位置第六周期ⅢB族

電子排布式[Xe]4f15d16s2不符合構造原理)。


 

1.鈰單質

化學式Ce

分類金屬單質

物理性質銀白色固體

化學性質

  ①金屬單質的通性

    與非金屬單質反應:

      與氧氣反應(類比AlC):4Ce + 3O2 = 2Ce2O3Ce + O2 =點燃/△= CeO2

      與氯氣反應(類比Al):2Ce + 3Cl2 =點燃/△= 2CeCl3

      與溴單質反應(類比Al):2Ce + 3Br2 =△= 2CeBr3

      與碘單質反應(類比Al):2Ce + 3I2 =△= 2CeI3

      與硫單質反應(類比Al)。

      與氮氣反應(類比Al)。

      與碳單質反應。

    與反應(類比Al):2Ce + 6H2O =△= 2Ce(OH)3 + 3H2

    與反應:

      與稀鹽酸反應(類比Al):2Ce + 6HCl = 2CeCl3 + 3H2

      與稀硫酸反應(類比Al):2Ce + 3H2SO4 = Ce2(SO4)3 + 3H2

  ②與金屬單質反應。


 

2.氧化鈰/三氧化二鈰

化學式Ce2O3

分類鹼性氧化物

物理性質白色固體難溶於水

化學性質

  ①鹼性氧化物的通性

    與反應:

      與稀鹽酸反應(類比Al2O3):Ce2O3 + 6HCl = 2CeCl3 + 3H2O

      與稀硫酸反應(類比Al2O3):Ce2O3 + 3H2SO4 = Ce2(SO4)3 + 3H2O

      與稀硝酸反應(類比Al2O3):Ce2O3 + 6HNO3 = 2Ce(NO3)3 + 3H2O

  ②還原性

    與氧氣反應:2Ce2O3 + O2 = 4CeO2


 

3.氧化高鈰/二氧化鈰

化學式CeO2

分類鹼性氧化物

物理性質黃色固體難溶於水

化學性質

  ①鹼性氧化物的通性

    與反應:

      與稀硫酸反應(類比SnO2):CeO2 + 2H2SO4 = Ce(SO4)2 + 2H2O

      與稀硝酸反應(類比SnO2):CeO2 + 4HNO3 = Ce(NO3)4 + 2H2O

  ②氧化性

    與氫氣反應:2CeO2 + H2 =高溫= Ce2O3 + H2O


 

4.氫氧化亞鈰/氫氧化鈰

化學式Ce(OH)3

分類強鹼

物理性質白色固體難溶於水

化學性質

  ①鹼的通性

    與反應:

      與稀鹽酸反應(類比Al(OH)3):Ce(OH)3 + 3HCl = CeCl3 + 3H2O

      與稀硫酸反應(類比Al(OH)3):2Ce(OH)3 + 3H2SO4 = Ce2(SO4)3 + 6H2O

      與稀硝酸反應(類比Al(OH)3):Ce(OH)3 + 3HNO3 = Ce(NO3)3 + 3H2O

  ②還原性

    與氧氣反應(類比Fe(OH)2):4Ce(OH)3 + O2 + 2H2O = 4Ce(OH)4

    與過氧化氫反應:Ce(OH)3 + H2O2 = Ce(OH)2(OOH)過氧化鈰紅棕色沉淀 + H2O


 

5.氫氧化鈰/氫氧化高鈰

化學式Ce(OH)4

分類強鹼

物理性質黃色固體難溶於水

化學性質

  ①鹼的通性

    與反應:

      與稀硫酸反應(類比Sn(OH)4):Ce(OH)4 + 2H2SO4 = Ce(SO4)2 + 4H2O

      與稀硝酸反應(類比Sn(OH)4):Ce(OH)4 + 4HNO3 = Ce(NO3)4 + 4H2O


 

6.亞鈰鹽/鈰鹽

化學性質

  ①鹽的通性

    與反應(類比Al3+):Ce3+ + 3OH- = Ce(OH)3

    與反應:

      與氟離子反應(類比Al3+):Ce3+ + 3F- = CeF3

      與磷酸根離子反應(類比Al3+):Ce3+ + PO43- = CePO4

  ②還原性

    與高錳酸根離子反應:5Ce3+ + MnO4- + 8H+ = 5Ce4+ + Mn2+ + 4H2O


 

7.鈰鹽/高鈰鹽

化學性質

  ①鹽的通性

    與反應(類比Sn4+):Ce4+ + 4OH- = Ce(OH)4

    與反應:

      與氟離子反應(類比Sn4+):Ce4+ + 4F- = CeF4

      與磷酸根離子反應(類比Sn4+):3Ce4+ + 4PO43- = Ce3(PO4)4

      與碘酸根離子反應(類比Sn4+):Ce4+ + 4IO3- = Ce(IO3)4

      與高碘酸根離子反應(類比Sn4+):Ce4+ + 4IO4- = Ce(IO4)4

  ②氧化性

    與氯離子反應:2Ce4+ + 2Cl- = 2Ce3+ + Cl2

    與錳離子反應:5Ce4+ + Mn2+ + 4H2O = 5Ce3+ + MnO4- + 8H+


 

三、鐠(輕稀土)(鈰組)

元素名稱:

元素符號Pr

原子序數59

在周期表中的位置第六周期ⅢB族

電子排布式[Xe]4f36s2


 

四、釹(輕稀土)(鈰組)

元素名稱

元素符號Nd

原子序數60

在周期表中的位置第六周期ⅢB族

電子排布式[Xe]4f46s2


 

五、鉕(輕稀土)(鈰組)

元素名稱

元素符號Pm

原子序數61

在周期表中的位置第六周期ⅢB族

電子排布式[Xe]4f56s2


 

六、釤(輕稀土)(鈰組)

元素名稱

元素符號Sm

原子序數62

在周期表中的位置第六周期ⅢB族

電子排布式[Xe]4f66s2


 

七、銪(輕稀土)(鈰組)

元素名稱

元素符號Eu

原子序數63

在周期表中的位置第六周期ⅢB族

電子排布式[Xe]4f76s2


 

八、釓(重稀土)(釔組)

元素名稱

元素符號Gd

原子序數64

在周期表中的位置第六周期ⅢB族

電子排布式[Xe]4f75d16s2不符合構造原理)。


 

九、鋱(重稀土)(釔組)

元素名稱

元素符號Tb

原子序數65

在周期表中的位置第六周期ⅢB族

電子排布式[Xe]4f96s2


 

十、鏑(重稀土)(釔組)

元素名稱

元素符號Dy

原子序數66

在周期表中的位置第六周期ⅢB族

電子排布式[Xe]4f106s2


 

十一、鈥(重稀土)(釔組)

元素名稱

元素符號Ho

原子序數67

在周期表中的位置第六周期ⅢB族

電子排布式[Xe]4f116s2


 

十二、鉺(重稀土)(釔組)

元素名稱

元素符號Er

原子序數68

在周期表中的位置第六周期ⅢB族

電子排布式[Xe]4f126s2


 

十三、銩(重稀土)(釔組)

元素名稱

元素符號Tm

原子序數69

在周期表中的位置第六周期ⅢB族

電子排布式[Xe]4f136s2


 

十四、鐿(重稀土)(釔組)

元素名稱

元素符號Yb

原子序數70

在周期表中的位置第六周期ⅢB族

電子排布式[Xe]4f146s2


 

十五、鑥(重稀土)(釔組)

元素名稱

元素符號Lu

原子序數71

在周期表中的位置第六周期ⅢB族


 

熔點釔組(除) > 鈰組

沸點鈰組(除) > 釔組(除)(鐿沸點最低)。

相對原子質量越大可塑性越高鐿可塑性最高)。

鈥反磁性

相對原子質量越大活潑性越小

豐度鈰組 > 釔組

獨居石(Y,La,Ce,Th)PO4輕稀土鈰組)。

氟碳鈰礦(La,Ce)[CO3]F輕稀土鈰組)。

磷釔礦Y[PO4]重稀土釔組)。

鑭單質超導材料


 

四、錒系元素


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