13年《稀土材料化学》复习思考题
1、 什么叫稀土？写出所有稀土元素的名称及符号。
答：我们把位于元素周期表的第三副族， 包括钪（Sc，）、钇（Y，）和镧系元素 [包括镧（La，））、铈（Ce，）、镨(Pr，)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、 钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)] 的十七种元素总称为稀土元素。
2、 可以从哪几个方面来可以描述一个电子的运动状态？
原子核外电子排布需要遵守哪几个原理？
答：一个电子的运动状态要从4个方面来进行描 述，即它所处的电子层、电子亚层、 电子云的伸展方向、电子的自旋方向。它们还要遵守能量最低原理、保里不相容原理和洪特规则。对于多电子元素，还要考虑钻穿效应和屏蔽效应。 能量最低原理：电子在原子核外排布时，要尽可能使电子的能量最低。 保里不相容原理：在同一个原子中没有也不可能有运动状态完全相同的两个电子存在，即每一个轨道中只能容纳两个自旋方向相反的电子
洪特规则： 一、电子在原子核外排布时，将尽可能分占不同的轨道，且自旋平行；
二、对于同一个电子亚层，当电子排布处于 全满、 半满全空时比较稳定。
3、 什么叫屏蔽效应、钻穿效应？
答：由于其他电子对某一电子的排斥作用而抵消了一部分核电荷，从而引起有效核电荷的降低，削弱了核电荷对该电子的吸引，这种作用称为屏蔽作用或屏蔽效应
在原子核附近出现的概率较大的电子，可更多地避免其余电子的屏蔽，受
到核的较强的吸引而更靠近核，这种进入原子内部空间的作用叫做钻穿效应。
4、 写出稀土元素的电子层排布通式及镧、钪、钆、铥、铽、
镝、铈等元素的核外电子排布方式。
答： 稀土元素的电子层排布通式：【Xe】4fx5d0-16s2
镧、原子序数57，电子排布方式：【Xe】5d16s2
钪、原子序数21，电子排布方式：【Ar】3d14s2
钆、原子序数64，电子排布方式：【Xe】4f75d16s2 铥、原子序数69，电子排布方式：【Xe】4f136s2 铽、原子序数65，电子排布方式：【Xe】4f96s2 镝、原子序数66，电子排布方式：【Xe】4f106s2 铈、原子序数58，电子排布方式：【Xe】6s24f15d1
5、 稀土电子结构具有哪几个显著特点？
答：第一，所有稀土原子最外层都是s2结构，这就决定所有稀土金属都是活泼金
属；
第二，次外层具有nd 0～1 ns2np6结构
第三、从铈到镥，电子开始填充在倒数第三层的4f轨道上。这种填充方式，
使得从镧到镥，最外层和次外层电子结构基本相同，只是倒数第三层上4f电子数不同。
6、 什么叫镧系收缩？其特点和结果如何？
答：镧系收缩是指从镧到镥随着原子序数的增加，它们的原子半径、离子半径均逐渐减小的现象。
镧系收缩的特点：
1、根据电子组态的特点，随原子序数的增大，新增加的电子不是填充到最外层而是填入倒数第三层的4f轨道，它比6S和5S、5P轨道对核电荷有较大的屏蔽效应，故最外层的电子受核的引力只是缓慢增加，从而导致原子半径呈缓慢缩小的趋势；
2、离子比原子少一电子层，失去最外层6S电子后，处于倒数第二层的4f轨道对核的屏蔽作用减小，因此离子半径的收缩比原子半径明显得多。 镧系收缩结果：
处于第三周期的钪离子Sc 3+半径接近镥离子Lu 3+，钇离子Y 3+半径落在Er 3+
之下，在铕离子Eu 3+附近，因此自然界中钪、钇常同镧系元素铒共生，成为稀土元素的成员。
镧系收缩使它后面各族过渡元素的原子半径和离子半径分别与同族上面一个元素极为接近，例如、ⅣB族中的锆（Zr，镧系之前）和铪（Hf，镧系之后），ⅤB族中的铌（Nb，镧系之前）和钽（Ta，铪之后），ⅥB族中的钼（Mo，镧系之前）和钨（W，钽之后）以及ⅦB族中的锝Tc（镧系之前）和铼（Re，钨之后）的原子半径和离子半径很相近，化学性质相似，造成分离上的困难。Zr和Hf，Nb和Ta在自然界矿物中共生，且彼此难于分离。
7、 稀土元素是如何分组的?
答： 稀土元素分两组：
轻稀土（又称铈组）包括：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕。 重稀土（又称钇组）包括：钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇。
8、 常见的稀土元素的价态有哪些？
答：常见的稀土元素的价态是＋3价，另外还有＋2、＋4价存在。
9、 稀土元素在矿物中是如何赋存的?主要矿物有几种?具
有实际利用价值的矿物有几种?请举三种最著名的矿物名称.
答：稀土元素多以离子化合物形式赋存于矿物晶格中，呈配位多面体形式，其氧离子配位数一般为6~12。它们在矿物中有三种赋存状态： 1）作为矿物的基本组成元素，稀土以离子化合物形式赋存于矿物晶格中，构成矿物的必不可少的成分。
2)作为矿物的杂质元素，以类质同象臵换（钙、锶、钡、锰、锆、钍等）的形式，分散于造岩矿物和稀有金属矿物中。
3)呈离子状态被吸附于某些矿物的表面或颗粒间。这类状态的稀土元素很容易提取。
主要工业价值的有50余种。具有实际利用价值的矿物有10种左右 最主要的矿物有独居石、氟碳铈矿、磷灰石、磷钇矿石等。
10、 请简述我国主要稀土资源矿藏有哪些?稀土资源有哪些
特点?
答：有内蒙古白云鄂博特大型稀土矿床，山东微山稀土矿，江西、广东等地的风
化淋积型（离子吸附型）稀土矿床 、四川凉山“牦牛坪式”大型稀土矿床 全国稀土资源总量的98%分布在内蒙、江西、广东、四川、山东等地区，形成北、南、东、西的分布格局，并具有北轻南重的分布特点。 具体特点如下： ① 储量大；②分布广；③类型多；④矿种全；⑤综合利用价值高。
11、 简述白云鄂博矿的特点
答：白云鄂博矿是一座世界罕见的多金属共生矿床，分布在东西长１８公里，南北宽约３公里，总面积４８平方公里的范围内。现已探明矿体内蕴藏着１６０多种矿物，７０多种元素。矿物种类主要有铁、铌和稀土矿物。其中铁矿储量９．５亿吨，铌矿储量５１９万吨，稀土矿工业储量３６００万吨，占全世界的３６％，占全国的９０％以上，因而被誉为“稀土之乡”。另外，还蕴藏着铜、石英石、莹石、磷灰石、软锰矿等多种矿物
12、 什么叫稀土选矿？常用稀土选矿方式有哪些？
答：选矿是利用组成矿石的各种矿物之间的物理化学性质的差异，采用不同的选矿方法，借助不同的选矿工艺，不同的选矿设备，把矿石中的有用矿物富集起来，除去有害杂质，并使之与脉石矿物分离的机械加工过程。
稀土矿的选矿一般采用浮选法，并常辅以重选、磁选组成多种组合的选矿工艺流程
13、 稀土冶炼的方法有哪些？特点是什么？
答：稀土冶炼方法有两种，即湿法冶金和火法冶金。
湿法冶金属化工冶金方式，全流程大多处于溶液、溶剂之中，湿法冶金流程复杂，产品纯度高，该法生产成品应用面广阔。
熔盐电解法制取稀土金属或合金，金属热还原法制取稀土合金等。火法冶金的共同特点是在高温条件下生产。
14、 稀土精矿分解方法可以分为几类？常用的分离方法有
哪些？
答：分解稀土精矿可分为三类，即酸法、碱法和氯化分解