Question

1183K以下純鐵晶體的基本結(jié)構(gòu)單元如圖1所示，1183K以上轉(zhuǎn)變?yōu)閳D2所示結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)單元，在兩種晶體中最鄰近的鐵原子間距離相同．

（1）鐵原子的簡化電子排布式為

 

；鐵晶體中鐵原子以

 

鍵相互結(jié)合．
（2）在1183K以下的純鐵晶體中，與鐵原子等距離且最近的鐵原子數(shù)為

 

個；在1183K以上的純鐵晶體中，與鐵原子等距離且最近的鐵原子數(shù)為

 

個；
（3）純鐵晶體在晶型轉(zhuǎn)變前后，二者基本結(jié)構(gòu)單元的邊長之比為（1183K以下與1183K以上之比）

 

．
（4）轉(zhuǎn)變溫度前后兩者的密度比（1183K以下與1183K以上之比）

 

．

Answer 1

考點：晶胞的計算

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）Fe原子序數(shù)為26，根據(jù)能量最低原則、泡利不相容原理和洪特規(guī)則，寫出核外電子排布式，內(nèi)層電子排布式可用上一周期的惰性氣體表示；Fe屬于金屬晶體，F(xiàn)e原子間以金屬鍵結(jié)合；
（2）1183K以下，與位于頂點的鐵原子等距離且最近的鐵原子位于晶胞體心，頂點的鐵原子被8個晶胞共有，以此判斷配位數(shù)；1183K以上，與鐵原子等距離且最近的鐵原子位于面心，則距離頂點的鐵原子距離且最近的鐵原子，橫平面有4個、豎平面有4個、平行于紙面的有4個，共12個，以此判斷配位數(shù)；
（3）設(shè)Fe原子半徑為a，1183K以下的純鐵晶體中，晶胞為體心立方，則體對角線為鐵原子半徑的4倍，即為4a，則晶胞邊長為

4 3 a

3

；1183K以上的純鐵晶體為面心立方，面對角線為鐵原子半徑的4倍，即為4a，則晶胞邊長為

4 2 a

2

，據(jù)此計算；
（4）分別計算兩種晶胞所含鐵原子數(shù)，計算晶胞的密度，得到密度之比．

解答： 解：（1）Fe原子序數(shù)為26，根據(jù)能量最低原則、泡利不相容原理和洪特規(guī)則，寫出核外電子排布式，內(nèi)層電子排布式可用上一周期的惰性氣體表示，可寫為[Ar]3d⁶4s²；Fe屬于金屬晶體，F(xiàn)e原子間以金屬鍵結(jié)合，
故答案為：[Ar]3d⁶4s²、金屬；
（2）1183K以下，與位于頂點的鐵原子等距離且最近的鐵原子位于晶胞體心，頂點的鐵原子被8個晶胞共有，則配位數(shù)為8；1183K以上，與鐵原子等距離且最近的鐵原子位于面心，則距離頂點的鐵原子距離且最近的鐵原子，橫平面有4個、豎平面有4個、平行于紙面的有4個，共12個，
故答案為：8、12；
（3）設(shè)Fe原子半徑為a，1183K以下的純鐵晶體中，晶胞為體心立方，則體對角線為鐵原子半徑的4倍，即為4a，則晶胞邊長為

4 3 a

3

；1183K以上的純鐵晶體為面心立方，面對角線為鐵原子半徑的4倍，即為4a，則晶胞邊長為

4 2 a

2

，二者基本結(jié)構(gòu)單元的邊長之比為

6

3

，
故答案為：

6

3

；
（4）1183K以下的純鐵晶體中，晶胞中含有8×

1

8

+1=2，晶胞摩爾質(zhì)量為2×56g/mol，摩爾體積為N_A×（

4 3 a

3

）³，密度為：

2×56

NA×( 4 3 a 3 )3

；1183K以上的純鐵晶體中，晶胞含有8×

1

8

+6×

1

2

=4，晶胞摩爾質(zhì)量為4×56g/mol，摩爾體積為N_A×（

4 2 a

2

）³，密度為

4×56

NA×( 4 2 a 2 )3

，則二者密度之比為：

3 6

8

，
故答案為：

3 6

8

．

點評：本題考查電子排布式和有關(guān)晶體的計算，但解題具有較強的方法性和規(guī)律性，學(xué)習(xí)中注意晶體計算等方法，尤其學(xué)會判斷面心立方和體心立方與原子半徑的關(guān)系．