Question

晶體具有規(guī)則的幾何外形，晶體中最基本的重復(fù)單位稱為晶胞。NaCl晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。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^-10 m。

    (1)Fe_xO中x值(精確至0.01)為________。

    (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_______。

    (3)此晶體化學(xué)式為______________。

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

Answer 1

解析：(1)由NaCl晶體結(jié)構(gòu)可知1個(gè)NaCl晶胞由8個(gè)小立方體構(gòu)成，每個(gè)小立方體的8個(gè)頂點(diǎn)分別由4個(gè)Na⁺、4個(gè)Cl^-相鄰占據(jù)，每個(gè)Na⁺、Cl^-都只有1/8占據(jù)在小立方體中，因而每個(gè)小立方體含Na⁺：(1/8)×4＝1/2個(gè)；含Cl^-為(1/8)×4＝1/2個(gè)。由于NaCl晶胞由8個(gè)小立方體組成，故每個(gè)晶胞有NaCl粒子8×(1/2)＝4個(gè)。同理，在Fe_xO晶胞中有4個(gè)Fe_xO粒子，故1 mol晶胞含有4 mol Fe_xO。設(shè)Fe_xO的摩爾質(zhì)量為M，則有：4M=ρ·V·N_A，M=ρVN_A/4＝［5.71×(4.28×10^-8)^-3×6.02×10²³］/4=67.4(g·mol^-1)。在Fe_xO中，55.9x+16=67.4，得x=0.92。

    (2)設(shè)含Y個(gè)Fe²⁺，則有(0.92-y)個(gè)Fe³⁺，而正、負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為零，得：2y+3×(0.92-y)=2，解得y=0.76(個(gè))。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：。

    (4)由NaCl晶體結(jié)構(gòu)可推知，與Fe²⁺(或Fe³⁺)距離最近且等距離的有6個(gè)，這6個(gè)O^2-所圍成的幾何形狀為正八面體。

答案：(1)x-0.92  (2)0.76/0.92=0.826  (3)  (4)正八面體