Question

【題目】[化學一選修3:物質結構與性質](15 分)

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。基態鈣原子的核外電子排布式為__________________；熔點：MgO(2852℃)高于CaO(2614℃)，原因是_______________________________；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_______________________________。

(2)已知:2UO2+5NH4HF2 2UF4·NH4F+3NH3↑+ 4H2O↑，NH4HF2中含有的作用力是________(填選項字母)。

a.氫鍵 b.配位鍵 c.共價鍵 d.離子鍵 e.金屬鍵

(3)已知:3[(NH4)4[UO2(CO3)3] 3UO2+10NH3 ↑+9CO2 ↑+N2 ↑+9H2O↑

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

②CO32-中碳原子的雜化軌道類型為___________________________。

③分解產物中屬于非極性分子的是____________________(填選項字母)。

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

(4)UO2的晶胞結構及晶胞參數如圖所示:

①晶胞中U 的配位數為__________________________。

②UO2晶體的密度為_____________g·cm-3(列出計算式即可。設NA表示阿伏加德羅常數的值)。

Answer 1

【答案】 1s22s22p63s23p64s2(或[Ar]4s2) CaO和MgO均為離子晶體，MgO的晶格能大于CaO 68% abcd 正四面體 CH4、BH4-、BeH42-、AlH4-、SiH4、GeH4 sp2 bc 8 (4×270)/[NA×(5.455×10-8)3]

【解析】(1) CaO和MgO都是由活潑金屬與活潑非金屬組成的化合物，屬于離子化合物，離子晶體的熔點由其晶格能大小決定，MgO的晶格能大于CaO，故熔點：MgO(2852℃)高于CaO(2614℃)；鈣為20號元素，基態鈣原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2；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68%；（2）NH4HF2中NH4+與HF2-間為離子鍵，H-N為極性共價鍵、配位鍵；HF2-的結構式為[F-HF]-含有氫鍵結構。答案選abcd；(3)①NH4+中的N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；等電子體是指價電子數和原子數（氫等輕原子不計在內）相同的分子、離子或原子團，與NH4+互為等電子體的分子或離子有CH4、BH4-、BeH42-、AlH4-、SiH4、GeH4；②CO32-價層電子對數目為=3，碳原子的雜化軌道類型為sp2雜化；③a、NH3中含有極性鍵，空間結構為三角錐形，正負電荷的中心不重合，屬于極性分子，故a錯誤；b、CO2中含有極性鍵，為直線形分子，結構對稱，分子中正負電荷重心重疊，為非極性分子，故b正確；c、H2O中含有極性鍵，為V形分子，但結構不對稱，屬于極性分子，故c錯誤；d、H2O中含有極性鍵，為V形分子，但結構不對稱，屬于極性分子，故d錯誤；答案選bc；(4)①由晶胞的面心觀察，可知U的配位數為8，O的配位數為4；②晶胞中U為，O為8，立方體體積為， 。