Question

【題目】鐵及其化合物在生活、生產(chǎn)、國(guó)防等方面有廣泛應(yīng)用。

(1)基態(tài)鐵原子的價(jià)電子排布式為________。

(2)Fe2＋易被氧化成Fe3＋，從微粒結(jié)構(gòu)上分析其主要原因是________。

(3)原子坐標(biāo)參數(shù)可表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置。金屬鐵是體心立方晶系，其構(gòu)型如圖。其中原子坐標(biāo)參數(shù)A(0,0,0)、B(1,0,0)，則C原子的坐標(biāo)參數(shù)為________。

若晶胞參數(shù)為apm，假定金屬鐵原子為等徑的剛性小球且處于體對(duì)角線上的三個(gè)球相切，則鐵原子的半徑為________pm。

(4)FeO是離子晶體，其晶格能可通過(guò)下圖的循環(huán)得到，則FeO的晶格能為________。

(5)下圖是晶體的晶胞示意圖。

①晶胞中亞鐵離子處于氧離子圍成的_____空隙中(填空間結(jié)構(gòu))。

②若晶胞的體對(duì)角線長(zhǎng)為anm，則Fe3O4晶體的密度為___(阿伏加德羅常數(shù)用NA表示)

Answer 1

【答案】3d64s2 Fe3＋的3d軌道為半充滿(mǎn)，較穩(wěn)定，Fe2＋易被氧化成Fe3＋ (,,) 3902kJ·mol－1 正四面體

【解析】

(1)鐵原子為26號(hào)元素，根據(jù)核外電子排布規(guī)律，3d、4s能級(jí)上的電子是其價(jià)電子，其價(jià)電子排布式3d64s2；

(2)Fe原子失去2個(gè)電子形成Fe2＋，失去3個(gè)電子形成Fe3＋，則Fe2＋、Fe3＋的價(jià)電子排布分別為3d6、3d5，Fe3＋的3d軌道為半充滿(mǎn)，較穩(wěn)定，Fe2＋易被氧化成Fe3＋；

(3)已知A、B的原子坐標(biāo)分別為A(0,0,0)、B(1,0,0)，以A為晶胞坐標(biāo)原點(diǎn)，C在立方體的中心，則C的原子坐標(biāo)為(,,)；

假設(shè)Fe原子的半徑為rpm，則(4r)2=3a2，則r=pm；

(4)晶格能是氣態(tài)離子形成1mol離子晶體釋放的能量，有圖可知，Fe2＋(g)和O2－(g)形成1molFeO晶體時(shí)，釋放3902kJ的熱量，則晶格能為3902kJ·mol－1；

(5)晶胞中Fe2＋周邊有4個(gè)O2－，處于O2－圍成的正四面體空隙中；

若晶胞的體對(duì)角線為anm，則晶胞棱長(zhǎng)=，晶胞體積為=。晶胞中Fe2＋個(gè)數(shù)為1；在晶胞中，有4個(gè)位于頂點(diǎn)，為8個(gè)晶胞所共有，有3個(gè)位于面心，為2個(gè)晶胞所共有，則一個(gè)晶胞中有個(gè)；有12個(gè)O2－在棱上，為4個(gè)晶胞所共有，有1個(gè)在體心，則一個(gè)晶胞中有，則一個(gè)晶胞中含有1個(gè)Fe2＋、2個(gè)Fe3＋、4個(gè)O2－，則Fe3O4晶體的密度為。