一、鈧(稀土元素)
元素名稱:鈧(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 = 2Sc2O3。4Sc + 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。
與水反應(類比Al):2Sc + 6H2O =△= 2Sc(OH)3 + 3H2↑。
②與酸反應:
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,鈧遇冷的稀硝酸、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:
與酸反應:
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:
與酸反應:
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:
與鹼反應(類比Al3+):Sc3+ + 3OH-(少量) = Sc(OH)3↓。Sc3+ + 6OH-(足量) = [Sc(OH)6]3- / Sc3+ + 6OH-(足量) = ScO33- + 3H2O。
與鹽反應:
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:釔。
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:
與酸反應:
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:
與酸反應:
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Al)4RE + 3O2 = 2RE2O3。4RE + 3O2 =點燃/△= 2RE2O3(除鈰、鐠、鋱)。(類比C)Ce + O2 =點燃/△= CeO2。12Pr + 11O2 =點燃= 2Pr6O11(Pr2O3·4PrO2)。8Tb + 7O2 =點燃= 2Tb4O7(Tb2O3·2TbO2)。
與氯氣反應(類比Mg、Al、Si):Sm/Eu + Cl2=點燃/△= SmCl2/EuCl2。2RE + 3Cl2 =點燃/△= 2RECl3。
與溴單質反應(類比Mg、Al、Si):Sm/Eu + Br2 =△= SmBr2/EuBr2。2RE + 3Br2 =△= 2REBr3。
與碘單質反應(類比Mg、Al、Si):Sm/Eu + I2 =△= SmI2/EuI2。2RE + 3I2 =△= 2REI3。
與硫單質反應(類比Al、Fe):RE + S =△= RES。2RE + 3S =△= RE2S3。3RE + 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。
與水反應(類比Al):2RE + 6H2O =△= 2RE(OH)3 + 3H2↑。
與酸反應:
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 = REMg。RE + 2Mg = REMg2。RE + 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:
與酸反應:
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:
與酸反應:
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:
與鹼反應(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:鑭。
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:鈰。
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Al、C):4Ce + 3O2 = 2Ce2O3。Ce + 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。
與水反應(類比Al):2Ce + 6H2O =△= 2Ce(OH)3 + 3H2↑。
與酸反應:
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:
與酸反應:
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:
與酸反應:
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:
與酸反應:
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:
與酸反應:
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:
與鹼反應(類比Al3+):Ce3+ + 3OH- = Ce(OH)3↓。
與鹽反應:
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:
與鹼反應(類比Sn4+):Ce4+ + 4OH- = Ce(OH)4↓。
與鹽反應:
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:鐠。
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:釹。
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:鉕。
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:釤。
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:銪。
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:釓。
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:鋱。
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:鏑。
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:鈥。
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:鉺。
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:銩。
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:鐿。
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:鑥。
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(除鐿) > 鈰組。
沸點:鈰組(除釤、銪) > 釔組(除鋱、鑥)(釤、銪、鐿沸點最低)。
相對原子質量越大,可塑性越高(釤、鐿可塑性最高)。
釓、鏑、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