Question

【題目】鐵有δ、γ、α三種同素異形體，三種晶體在不同溫度下能發生轉化。

(1)δ、γ、α三種晶體晶胞中鐵原子的配位數之比為_________。

(2)若δ-Fe晶胞邊長為acm，α-Fe晶胞邊長為bcm，則兩種晶胞空間利用率之比為________(用a、b表示)

(3)若Fe原子半徑為r pm，NA表示阿伏加德羅常數的值，則γ-Fe單質的密度為_______g/cm3(用含r的表達式表示、列出算式即可)

(4)三氯化鐵在常溫下為固體，熔點為282℃，沸點為315℃，在300℃以上升華，易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有機溶劑。據此判斷三氯化鐵的晶體類型為______。

Answer 1

【答案】4：6：3 2b3：a3 分子晶體

【解析】

(1)根據各種晶體結構中微粒的空間位置確定三種晶體晶胞中鐵原子的配位數，然后得到其比值；

(2)先計算出兩種晶體中Fe原子個數比，然后根據密度定義計算出其密度比，就得到其空間利用率之比；

(3)先計算γ-Fe晶體中Fe原子個數，根據Fe原子半徑計算晶胞的體積，然后根據計算晶體的密度；

(4)根據物質的熔沸點、溶解性等物理性質分析判斷。

(1) δ-Fe晶體中與每個鐵原子距離相等且最近的鐵原子是晶胞頂點的Fe異種，個數是8個；

γ-Fe晶體中與每個鐵原子距離相等且最近的鐵原子個數=3××8=12；

α-Fe晶體中與每個鐵原子距離相等且最近的鐵原子是相鄰頂點上鐵原子，鐵原子個數=2×3=6；

則三種晶體晶胞中鐵原子的配位數的比為8：12：6=4：6：3；

(2)若δ-Fe晶胞邊長為acm，α-Fe晶胞邊長為bcm，則兩種晶體中鐵原子個數之比=(1+)：(8×)=2：1，密度比=：=2b3：a3，晶體的密度比等于物質的空間利用率之比，所以兩種晶體晶胞空間利用率之比為2b3：a3；

(3)在γ-Fe晶體中Fe原子個數為8×+6×=4，Fe原子半徑為r pm，假設晶胞邊長為L，則L=4rpm，所以L=2rpm=2×10-10cm，則晶胞的體積V=L3=(2×10-10)cm3，所以γ-Fe單質的密度；

(4)FeCl3晶體的熔沸點低，易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有機溶劑，根據相似相溶原理，結合分子晶體熔沸點較低，該物質的熔沸點較低，屬于分子晶體。