Question

晶体具有规则的几何外形，晶体中最基本的重复单元被称为晶胞．已知Fe_xO晶体的晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x＜1．实验测得Fe_xO晶体的密度为6.60g?cm^-3，晶胞的边长为4.00×10^-10m．
（1）求Fe_xO中x的具体数值（精确至0.01）为

 

，晶体中Fe元素只有+2和+3价，则在Fe²⁺、Fe³⁺的总数中，Fe²⁺所占分数（用小数表示，精确至0.001）为：

 

．
（2）此晶体的化学式为

 

．
（3）晶体中与O^2-距离最近且相等的Fe²⁺或Fe³⁺所围成的几何构型是

 

．
（4）晶体中，Fe离子间最近距离为

 

 cm．

Answer 1

考点：晶胞的计算

专题：化学键与晶体结构

分析：（1）根据晶胞的密度和体积求得晶胞的质量，进而求得每个晶胞中含有铁原子和氧原子的个数，利用化合物中化合价代数和为零可以求得Fe²⁺所占分数；
（2）根据（1）中的计算出的Fe²⁺、Fe³⁺的个数比，可以确定化学式；
（3）Fe_xO晶体的晶胞结构为NaCl型，根据NaCl晶胞中与钠离子距离最近且相等的氯离子所围成的几何构型判断；
（4）利用NaCl晶胞的结构进行计算；

解答： （1）Fe_xO晶体的晶胞结构为NaCl型，所以每个晶胞中含有4个Fe_xO，根据密度=

质量

体积

，得6.60×10⁶=

4×(56x+16) NA

(4.00×10-10)3

所以x=0.85，设Fe_0.85O中Fe²⁺的数目为m，Fe³⁺的数目为n，结合化合物中化合价代数和为零可得

m+n=0.85 2m+3n=2

，解得

m=0.55 n=0.3

，所以Fe²⁺所占分数为

0.55

0.85

=0.647，故答案为：0.85；0.647；
（2）根据（1）中的计算可知，Fe_xO中Fe²⁺为0.55，Fe³⁺为0.3，所以化学式为Fe_0.55Fe_0.3O，故答案为：Fe_0.55Fe_0.3O；
（3）Fe_xO晶体的晶胞结构为NaCl型，在NaCl晶胞中以体心上的钠离子为例，与钠离子距离最近且相等的氯离子分别位于立方体的六个面心上，将这六个点连接起来，所围成的几何构型为正八面体，而Fe_xO晶体的晶胞结构为NaCl型，所以与O^2-距离最近且相等的Fe²⁺或Fe³⁺所围成的几何构型也为正八面体，故答案为：正八面体；
（4）在NaCl晶胞中两个钠离子或两个氯离子的距离为面对角线的

1

2

，面对角线=

2

棱边长，Fe_xO晶体的晶胞结构为NaCl型，所以Fe离子间最近距离为

2

2

×4×10-10m=2

2

×10-8cm，故答案为：2

2

×10-8；

点评：本题主要考查晶胞的计算，根据化合价确定化学式、根据密度计算离子的距离等知识，难度中等，解题的关键是运算要细心．