Question

【題目】

鈾是原子反應堆的原料，常見鈾的化合物有UF4、UO2及(NH4)4【UO2(CO3)3】等。回答下列問題：

(1) UF4用Mg或Ca還原可得金屬鈾。金屬鈾的一種堆積方式為體心立方堆積，該堆積方式的空間利用率為__________________；基態鈣原子核外電子排布式為_________________；熔點：MgO（2852℃）高于CaO（2614℃），其原因是_____________________________。

(2) 。NH4HF2中所含作用力有____________（填字母）。

a. 氫鍵 b. 配位鍵 c. 共價鍵 d. 離子鍵 e. 金屬鍵

(3)已知：.

①NH4+ 的空間構型為__________________，與NH4+ 互為等電子體的分子或離子有________（寫兩種）

②CO32- 中碳原子雜化軌道類型為______________________。

③分解產物中屬于非極性分子的是_____________________（填字母）。

a. NH3 b. CO2 c. N2 d. H2O

(4) UO2 的晶胞結構及晶胞參數如下圖所示：

①晶胞中U的配位數為_________________。

②UO2 的密度為_________________g·cm-3（列出計算式即可，用NA表示阿伏伽德羅常數的值）。

Answer 1

【答案】 68% 或【Ar】4s2 CaO和MgO均為離子晶體，MgO的晶格能大于CaO，故MgO晶體的熔點高（答案合理即可） abcd 正四面體 CH4、BH4-、BeH42-、AlH4-、SiH4及GeH4等 sp2 bc 8

【解析】(1). 體心立方中含有U原子的個數為1+8×=2，設U原子的半徑為rcm，則晶胞中U原子的體積為：2××π×r3，在體心立方中，體對角線上為三個U原子相切，則體對角線為4rcm，晶胞邊長為cm，晶胞體積為，空間利用率為[(2××π×r3)÷]×100%=68%，鈣是20號元素，基態鈣原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2，MgO和CaO都是離子晶體，鎂離子的半徑小于鈣離子半徑，MgO的晶格能大于CaO，所以MgO晶體的熔點高，故答案為：68%；1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2；CaO和MgO均為離子晶體，MgO的晶格能大于CaO，故MgO晶體的熔點高；

(2). NH4HF2中含有NH4＋、H＋和F－，該化合物是離子化合物，所以含有離子鍵，N原子與H原子之間存在共價鍵、配位鍵和氫鍵，故答案為：abcd；

(3). ①. NH4＋中N原子的價層電子對數=4+=4+0=4，N原子的雜化方式為sp3，沒有孤電子對，所以NH4+的空間構型是正四面體形，根據等電子體原理，與NH4+互為等電子體的分子或離子有CH4、BH4－、BeH42－、AlH4－、SiH4、GeH4等，故答案為：正四面體；CH4、BH4－、BeH42－、AlH4－、SiH4及GeH4等；

②. CO32－中碳原子的價層電子對數=3+=3，所以碳原子雜化軌道類型為sp2，故答案為：sp2；

③. 根據價層電子對互斥理論，NH3的分子構型為三角錐形，屬于極性分子，CO2的分子構型為直線形，屬于非極性分子，N2的分子構型為直線形，屬于非極性分子，H2O的分子構型為V形，屬于極性分子，故答案為：bc；

(4). ①. 由晶胞示意圖可知，在UO2的晶胞中U原子位于頂點和面心，O原子位于體心，每個晶胞中有4個O原子與U原子距離最近，每個面為2個晶胞共有，則晶胞中U原子的配位數為8，故答案為：8；

②. 由晶胞示意圖可知，在UO2的晶胞中U原子位于頂點和面心，O原子位于體心，則每個晶胞中U原子的個數為8×+6×=4，O原子的個數為，即每個晶胞中含有4個UO2，所以UO2的密度為：，故答案為：。