在国家自然科学基金项目和中国地质调查局能源矿产调查项目的联合资助下, 我国学者发现自然界新矿物——Taipingite-(Ce)(太平石),是一种含氟稀土硅酸盐矿物,晶体化学式为(Ce7Ca2)Σ9Mg(SiO4)3[SiO3(OH)]4F3,属于三方晶系,空间群R3c,晶胞参数a=10.7246(3)Å,c=37.953(1)Å,Z=6。其结构如下:
太平石的发现,不仅丰富了我国稀土矿物种类与研究资料,对深入研究稀土矿的矿床成因和提升矿床价值具有重要意义,同时也会为人工合成稀土纳米材料技术提供新的参考。
(1)太平石中共含有几种元素?并按原子序数由小到大的顺序排列。(素养角度——宏观辨识与微观探析)
提示:根据太平石的化学式可以判断,其中共含有7种元素,按原子序数由小到大的顺序为H、O、F、Mg、Si、Ca、Ce。
(2)铈(Ce)是一种稀土元素,它的一种核素中含有58个质子和80个中子,写出其原子符号。(素养角度——证据推理与模型认知)
提示：
Ce。含有58个质子说明质子数为58,质量数=质子数+中子数=58+80=138,因此可表示为
Ce。
(3)硅有23种核素,其中有3种核素是稳定的,分别为28Si、29Si、30Si,判断这三种核素之间的关系,并计算这三种核素的中子数。(素养角度——宏观辨识与微观探析)
提示:28Si、29Si、30Si属于同一种元素,但是它们的质量数不同,因此互为同位素。根据质量数=质子数+中子数,可以判断28Si、29Si、30Si的中子数分别为14、15、16。
(4)画出下列微粒的原子结构示意图。(素养角度——证据推理与模型认知)
Ca:
;Mg2+:
。
Si:
;O2-:
。
(5)基态的O原子中有多少种不同运动形态的电子,其中能量最高的电子的电子云在空间有几种方向,其原子轨道呈什么形状?(素养角度——宏观辨识与微观探析)
