Question

1183K以下纯铁晶体的基本结构单元如图1所示，1183K以上转变为图2所示结构的基本结构单元，在两种晶体中最邻近的铁原子间距离相同．

（1）铁原子的简化电子排布式为

 

；铁晶体中铁原子以

 

键相互结合．
（2）在1183K以下的纯铁晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数为

 

个；在1183K以上的纯铁晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子数为

 

个；
（3）纯铁晶体在晶型转变前后，二者基本结构单元的边长之比为（1183K以下与1183K以上之比）

 

．
（4）转变温度前后两者的密度比（1183K以下与1183K以上之比）

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算

专题：化学键与晶体结构

分析：（1）Fe原子序数为26，根据能量最低原则、泡利不相容原理和洪特规则，写出核外电子排布式，内层电子排布式可用上一周期的惰性气体表示；Fe属于金属晶体，Fe原子间以金属键结合；
（2）1183K以下，与位于顶点的铁原子等距离且最近的铁原子位于晶胞体心，顶点的铁原子被8个晶胞共有，以此判断配位数；1183K以上，与铁原子等距离且最近的铁原子位于面心，则距离顶点的铁原子距离且最近的铁原子，横平面有4个、竖平面有4个、平行于纸面的有4个，共12个，以此判断配位数；
（3）设Fe原子半径为a，1183K以下的纯铁晶体中，晶胞为体心立方，则体对角线为铁原子半径的4倍，即为4a，则晶胞边长为

4 3 a

3

；1183K以上的纯铁晶体为面心立方，面对角线为铁原子半径的4倍，即为4a，则晶胞边长为

4 2 a

2

，据此计算；
（4）分别计算两种晶胞所含铁原子数，计算晶胞的密度，得到密度之比．

解答： 解：（1）Fe原子序数为26，根据能量最低原则、泡利不相容原理和洪特规则，写出核外电子排布式，内层电子排布式可用上一周期的惰性气体表示，可写为[Ar]3d⁶4s²；Fe属于金属晶体，Fe原子间以金属键结合，
故答案为：[Ar]3d⁶4s²、金属；
（2）1183K以下，与位于顶点的铁原子等距离且最近的铁原子位于晶胞体心，顶点的铁原子被8个晶胞共有，则配位数为8；1183K以上，与铁原子等距离且最近的铁原子位于面心，则距离顶点的铁原子距离且最近的铁原子，横平面有4个、竖平面有4个、平行于纸面的有4个，共12个，
故答案为：8、12；
（3）设Fe原子半径为a，1183K以下的纯铁晶体中，晶胞为体心立方，则体对角线为铁原子半径的4倍，即为4a，则晶胞边长为

4 3 a

3

；1183K以上的纯铁晶体为面心立方，面对角线为铁原子半径的4倍，即为4a，则晶胞边长为

4 2 a

2

，二者基本结构单元的边长之比为

6

3

，
故答案为：

6

3

；
（4）1183K以下的纯铁晶体中，晶胞中含有8×

1

8

+1=2，晶胞摩尔质量为2×56g/mol，摩尔体积为N_A×（

4 3 a

3

）³，密度为：

2×56

NA×( 4 3 a 3 )3

；1183K以上的纯铁晶体中，晶胞含有8×

1

8

+6×

1

2

=4，晶胞摩尔质量为4×56g/mol，摩尔体积为N_A×（

4 2 a

2

）³，密度为

4×56

NA×( 4 2 a 2 )3

，则二者密度之比为：

3 6

8

，
故答案为：

3 6

8

．

点评：本题考查电子排布式和有关晶体的计算，但解题具有较强的方法性和规律性，学习中注意晶体计算等方法，尤其学会判断面心立方和体心立方与原子半径的关系．