Question

晶體具有規(guī)則的幾何外形，晶體中最基本的重復(fù)單元稱為晶胞。NaCl晶體結(jié)構(gòu)如上圖所示。已知Fe_xO晶體晶胞結(jié)構(gòu)為NaCl型，由于晶體缺陷，x值小于1。測知Fe_xO晶體密度為ρ=5.71 g·cm^-3，晶胞邊長為4.28×10^-10m。

(1)Fe_xO中x值(精確至0.01)為__________。

(2)晶體中的Feⁿ⁺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__________。

(3)此晶體化學(xué)式為____________________。

(4)與某個Fe²⁺(或Fe³⁺)距離最近且等距離的O^2-圍成的空間幾何形狀是__________。

(5)在晶體中，鐵元素的離子間最短距離為__________m。

Answer 1

解析：根據(jù)NaCl晶體結(jié)構(gòu)，1個NaCl晶胞是由8個小立方體(如下圖)構(gòu)成的。每個小立方體為個Na⁺、個Cl^-，同理在Fe_xO晶體中，每個小立方體為個“Fe_xO分子”，完整晶體中(如下圖)，F(xiàn)e、O交替出現(xiàn)，x=1。?

每個小立方體的質(zhì)量為：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)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：Fe²⁺_0.76Fe³⁺_0.16O。

(4)如上圖；鐵元素離子間的距離?

=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)正八面體　(5)3.02×10^-10