Question

晶體具有規(guī)則的幾何外形，晶體中最基本的重復(fù)單元稱(chēng)為晶胞。NaCl晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。已知FexO晶體晶胞結(jié)構(gòu)為NaCl型，由于晶體缺陷，x值小于1。測(cè)知FexO晶體密度ρ為5.71g/cm3，晶胞邊長(zhǎng)為4.28×10－10m。（鐵相對(duì)原子質(zhì)量為55.9，氧相對(duì)原子質(zhì)量為16）求：

（1）FexO中x值（精確至0.01）為_(kāi)____________。

（2）晶體中的Fe分別為Fe2＋、Fe3＋，在Fe2＋和Fe3＋的總數(shù)中，F(xiàn)e2＋所占分?jǐn)?shù)（用小數(shù)表示，精確至0.001）為_(kāi)__________。

（3）此晶體化學(xué)式為_(kāi)__________。

（4）Fe在此晶體中占據(jù)空隙的幾何形狀是___________（即與O2－距離最近且等距離的鐵離子圍成的空間形狀）。

（5）在晶體中，鐵元素的離子間最短距離為_(kāi)_______m。

 

Answer 1

【答案】

（1）0.92   （2）0.826   （3）19FeO·2Fe2O3   （4）正八面體   （5）3.03×10－10

【解析】試題分析：：（1）根據(jù)NaCl晶體結(jié)構(gòu)，1個(gè)NaCl晶胞是由8個(gè)小立方體〔如圖（1）〕構(gòu)成的。每個(gè)小立方體為NaCl，同理在Fe_xO晶體中，每個(gè)小立方體為個(gè)Fe_xO,完整晶體中〔如圖（2）〕Fe、O交替出現(xiàn)，x=1。

每個(gè)立方體的質(zhì)量為：

M（Fe_xO）=2Mn_A=2×5.6×10^-23×6.02×10²³=67.4g/mol

56 g/mol×x＋16 g/mol×1=67.4 g/mol

x=0.92

設(shè)1 mol Fe_0.92O中，n(Fe²⁺)=y mol,則:n(Fe³⁺)=(0.92-y)mol。根據(jù)化合物中各元素正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為零的原則：2×y+3×(0.92-y)+(-2)×1=0

y=0.76；故Fe²⁺所占分?jǐn)?shù)為0.76/0.92=0.826。

（3）由于Fe²⁺為0.76，則Fe³⁺為0.92-0.76=0.16，故化學(xué)式為 O。

（4）Fe在晶體中所占空隙的幾何形狀為正八面體。如圖（3）所示

（5）如圖（1），鐵元素離子間的距離