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     2002年伊始第一台磁冰箱问世。磁冰箱的概念形成于6年前，美国、中国、西班牙、荷兰和加拿大都进行了研究，最低制冷温度已达-140℃，能量利用率已比传统冰箱高1/3。1997年，美国Ames实验室设计出磁冰箱原型，其制冷装置可简单地用图表示：


    一转轮满载顺磁性物质，高速旋转，其一侧有一强大磁场，顺磁性物质转入磁场为状态A，转出磁场为状态B，即：

    “ ↑ ”表示未成对电子
    Ames实验室的磁制冷物质最早为某金属M，后改为其合金，以M5（SixGe1-x）4为通式， 最近又研究出了以MA2为通式的合金，A为铝、钴或镍。根据原子结构理论，最优选的M应为元素周期表中第几号元素？为什么？（可不写出该元素的中文名称和元素符号）


    M为第64号元素（Gd），因其基态电子组态为4f75d16s2，未成对电子最多。
    【试题分析】
    由题意知，M元素原子核外未成对电子数越多，则越符合做磁冰箱材料的条件。在较常见的元素中，同学们最容易想到的元素是Cr、Mo，因为它们的特征电子构型分别是3d54s1与4d55s1，未成对电子数是6。但题中又指出“可不写出该元素的中文名称和元素符号”，其实是暗示M是一种不熟悉的元素，要使未成对电子数超过6，对于训练有素的参赛同学来说，可以马上断定这种不熟悉的元素应是镧系或锕系元素，也即从4f、5f亚层的半充满状态切入，按照构造原理，应有基态电子组态为［Xe］4f75d216s2、［Rn］5f76d17s2，即未成对电子数为8的元素。但［Rn］5f76d17s2为放射性元素，作为磁冰箱的材料不妥当，故M应为第64号元素（Gd）。
    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
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    科目：高中化学 来源： 题型：

    2002年伊始第一台磁冰箱问世。磁冰箱的概念形成干6年前，美国、中国、西班牙、荷兰和加拿大都进行了研究，最低制冷温度已达-140oC，能量利用率已比传统冰箱高l／3。1997年，美国Ames实验室设计出磁冰箱原型，其制冷装置可简单地用下图表示：一转轮满载顺磁性物质，高速旋转，其一侧有一强大磁场，顺磁性物质转入磁场为状态A，转出磁场为状态B，即：

         

    回答下列问题：

    6－1．

    用热力学基本状态函数的变化定性地解释：磁制冷物质发生AB的状态变化为什么会引起冰箱制冷？不要忘记指出磁场是在冰箱内还是在冰箱外。

    6－2．

    Ames实验室的磁致冷物质最早为某金属M，后改为其合金，以M5（SixGe1-x)4为通式，最近又研究了以MA2为通式的合金，A为铝、钴或镍。根据原子结构理论，最优选的M应为元素周期系第几号元素？为什么？（可不写出该元素的中文名称和元素符号）

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