Question

【题目】

铀是原子反应堆的原料，常见铀的化合物有UF4、UO2及(NH4)4【UO2(CO3)3】等。回答下列问题：

(1) UF4用Mg或Ca还原可得金属铀。金属铀的一种堆积方式为体心立方堆积，该堆积方式的空间利用率为__________________；基态钙原子核外电子排布式为_________________；熔点：MgO（2852℃）高于CaO（2614℃），其原因是_____________________________。

(2) 。NH4HF2中所含作用力有____________（填字母）。

a. 氢键 b. 配位键 c. 共价键 d. 离子键 e. 金属键

(3)已知：.

①NH4+ 的空间构型为__________________，与NH4+ 互为等电子体的分子或离子有________（写两种）

②CO32- 中碳原子杂化轨道类型为______________________。

③分解产物中属于非极性分子的是_____________________（填字母）。

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

(4) UO2 的晶胞结构及晶胞参数如下图所示：

①晶胞中U的配位数为_________________。

②UO2 的密度为_________________g·cm-3（列出计算式即可，用NA表示阿伏伽德罗常数的值）。

Answer 1

【答案】 68% 或【Ar】4s2 CaO和MgO均为离子晶体，MgO的晶格能大于CaO，故MgO晶体的熔点高（答案合理即可） abcd 正四面体 CH4、BH4-、BeH42-、AlH4-、SiH4及GeH4等 sp2 bc 8

【解析】(1). 体心立方中含有U原子的个数为1+8×=2，设U原子的半径为rcm，则晶胞中U原子的体积为：2××π×r3，在体心立方中，体对角线上为三个U原子相切，则体对角线为4rcm，晶胞边长为cm，晶胞体积为，空间利用率为[(2××π×r3)÷]×100%=68%，钙是20号元素，基态钙原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2，MgO和CaO都是离子晶体，镁离子的半径小于钙离子半径，MgO的晶格能大于CaO，所以MgO晶体的熔点高，故答案为：68%；1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2；CaO和MgO均为离子晶体，MgO的晶格能大于CaO，故MgO晶体的熔点高；

(2). NH4HF2中含有NH4＋、H＋和F－，该化合物是离子化合物，所以含有离子键，N原子与H原子之间存在共价键、配位键和氢键，故答案为：abcd；

(3). ①. NH4＋中N原子的价层电子对数=4+=4+0=4，N原子的杂化方式为sp3，没有孤电子对，所以NH4+的空间构型是正四面体形，根据等电子体原理，与NH4+互为等电子体的分子或离子有CH4、BH4－、BeH42－、AlH4－、SiH4、GeH4等，故答案为：正四面体；CH4、BH4－、BeH42－、AlH4－、SiH4及GeH4等；

②. CO32－中碳原子的价层电子对数=3+=3，所以碳原子杂化轨道类型为sp2，故答案为：sp2；

③. 根据价层电子对互斥理论，NH3的分子构型为三角锥形，属于极性分子，CO2的分子构型为直线形，属于非极性分子，N2的分子构型为直线形，属于非极性分子，H2O的分子构型为V形，属于极性分子，故答案为：bc；

(4). ①. 由晶胞示意图可知，在UO2的晶胞中U原子位于顶点和面心，O原子位于体心，每个晶胞中有4个O原子与U原子距离最近，每个面为2个晶胞共有，则晶胞中U原子的配位数为8，故答案为：8；

②. 由晶胞示意图可知，在UO2的晶胞中U原子位于顶点和面心，O原子位于体心，则每个晶胞中U原子的个数为8×+6×=4，O原子的个数为，即每个晶胞中含有4个UO2，所以UO2的密度为：，故答案为：。