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 abcd 正四面體 CH4、BH4-、BeH42-、AlH4-、SiH4及GeH4等 sp2 bc 8

【解析】（1）根據不同堆積方式的空間利用率可知，體心立方堆積空間利用率為68%；Ca是20號元素，原子核外電子數為20，基態原子核外電子排布式為：1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2；CaO和MgO都是離子晶體，且離子的電荷數相等，但鎂離子的半徑比鈣離子的半徑小，鎂離子對氧離子的作用比鈣離子強，因此氧化鎂的晶格更加牢固，晶格能更大，故MgO晶體的熔點高于CaO。

（2）NH4HF2中NH4+與HF2-之間為離子鍵，N-H為(極性)共價鍵、配位鍵，HF2-的結構式為[F-HF]-，含有（極性）共價鍵和氫鍵；故選abcd。

（3）①NH4+中價層電子對個數是4且不含孤電子對，為sp3 雜化，四個N-H鍵的鍵能、鍵長及鍵角均相同，空間構型為正四面體；原子總數相同、價電子總數相同的粒子互稱為等電子體，NH4+共有5個原子，8個價電子，與其互為等電子體的分子或離子有：CH4、BH4-、BeH42-、AlH4-、SiH4及GeH4等。②CO32-中σ鍵個數=配原子個數=3，，且不含孤電子對，所以C原子采用sp2雜化。③NH3為極性鍵構成的三角錐型分子，結構不對稱，是極性分子；CO2呈直線型，結構對稱，是非極性分子；N2為非極性鍵組成的雙原子分子，結構對稱，是非極性分子；H2O為極性鍵構成的V型分子，是極性分子；故選bc。

（1）①晶胞不是孤立的，在UO2晶胞中每個U4+連接4個氧離子，但在下面一個晶胞中又連接4個氧離子，所以其配位數為8。②用均攤法可求得平均每個晶胞中U4+個數為：8×+6×=4，O2-個數為8，晶胞質量為：m=g=g，晶胞體積為：V=a3=(5.455×10-10m)3=(5.455×10-8cm)3，則UO2的密度為：ρ=m/V=g·cm-3。