Question

晶体具有规则的几何外形，晶体中最基本的重复单元称为晶胞。NaCl晶体结构如上图所示。已知Fe_xO晶体晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x值小于1。测知Fe_xO晶体密度为ρ=5.71 g·cm^-3，晶胞边长为4.28×10^-10m。

(1)Fe_xO中x值(精确至0.01)为__________。

(2)晶体中的Feⁿ⁺分别为Fe²⁺、Fe³⁺，在Fe²⁺和Fe³⁺的总数中，Fe²⁺所占分数(用小数表示，精确至0.001)为__________。

(3)此晶体化学式为____________________。

(4)与某个Fe²⁺(或Fe³⁺)距离最近且等距离的O^2-围成的空间几何形状是__________。

(5)在晶体中，铁元素的离子间最短距离为__________m。

Answer 1

解析：根据NaCl晶体结构，1个NaCl晶胞是由8个小立方体(如下图)构成的。每个小立方体为个Na⁺、个Cl^-，同理在Fe_xO晶体中，每个小立方体为个“Fe_xO分子”，完整晶体中(如下图)，Fe、O交替出现，x=1。?

每个小立方体的质量为：m=ρV

=5.71 g·cm^-3×()³

=5.60×10^-23 g。?

M(Fe_xO)=2 m·N_a=2×5.60×10^-23 g×6.02×10²³mol^-1?

=67.4 g·mol-1。

56.0 g·mol^-1×x+16.0 g·mol-1×1=67.4 g·mol^-1

x=0.92。

(2)设1 mol Fe_0.92O中，n(Fe²⁺)=y mol，?

则：n(Fe³⁺)=(0.92-y)mol。根据化合物中各元素正负化合价代数和为零的原则：2×y+3×

(0.92-y)+(-2)×1=0，

y=0.76。?

故Fe²⁺所占分数为0.76/0.92=0.826。

(3)由于Fe²⁺为0.76，则Fe³⁺为0.92-0.76=0.16，故化学式为：Fe²⁺_0.76Fe³⁺_0.16O。

(4)如上图；铁元素离子间的距离?

=1.41×4.28×10^-10 m×12=3.02×10^-10 m。?

答案：(1)0.92　(2)0.826　?(3)Fe²⁺_0.76Fe³⁺_0.16O　(4)正八面体　(5)3.02×10^-10