Question

【題目】鐵及其化合物在生活、生產、國防等方面有廣泛應用。

(1)基態鐵原子的價電子排布式為________。

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

(3)原子坐標參數可表示晶胞內部各原子的相對位置。金屬鐵是體心立方晶系，其構型如圖。其中原子坐標參數A(0,0,0)、B(1,0,0)，則C原子的坐標參數為________。

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

(4)FeO是離子晶體，其晶格能可通過下圖的循環得到，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(填空間結構)。

②若晶胞的體對角線長為anm，則Fe3O4晶體的密度為___(阿伏加德羅常數用NA表示)

Answer 1

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

【解析】

(1)鐵原子為26號元素，根據核外電子排布規律，3d、4s能級上的電子是其價電子，其價電子排布式3d64s2；

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

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

假設Fe原子的半徑為rpm，則(4r)2=3a2，則r=pm；

(4)晶格能是氣態離子形成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，釋放3902kJ的熱量，則晶格能為3902kJ·mol－1；

(5)晶胞中Fe2＋周邊有4個O2－，處于O2－圍成的正四面體空隙中；

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