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晶体具有规则的几何外形,晶体中最基本的重复单元称为晶胞。NaCl晶体结构如图3所示。已知FexO晶体晶胞结构为NaCl型,由于晶体缺陷,x值小于1。测知FexO晶体密度为ρ=5.71 g·cm-3,晶胞边长为4.28×10-10 m

图3

(1)FexO中x值(精确至0.01)为___________________。

(2)晶体中的Fen+分别为Fe2+、Fe3+,在Fe2+和Fe3+的总数中,Fe2+所占分数(用小数表示,精确至0.001)为_______________。

(3)此晶体化学式为_________________。

(4)与某个Fe2+(或Fe3+)距离最近且等距离的O2-围成的空间几何形状是_______________。

(5)在晶体中,铁元素的离子间最短距离为___________m。

解析:(1)根据NaCl晶体结构,1个NaCl晶胞是由8个小立方体〔如图(1)〕构成的。每个小立方体为NaCl,同理在FexO晶体中,每个小立方体为个FexO,完整晶体中〔如图(2)〕Fe、O交替出现,x=1。

(1)每个小立方体的质量为:

m=ρV=5.71 g·cm-3×()3=5.60×10-23 g

M(FexO)=2 m·NA=2×5.60×10-23 g×6.02×1023 mol-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)设1 mol Fe0.92O中,n(Fe2+)=y mol,则:n(Fe3+)=(0.92-y)mol。根据化合物中各元素正负化合价代数和为零的原则:2×y mol+3×(0.92 mol-y mol)+(-2)×1 mol=0

y=0.76

故Fe2+所占分数为0.76/0.92=0.826。

(3)由于Fe2+为0.76,则Fe3+为0.92-0.76=0.16,故化学式为O。

(4)Fe在晶体中所占空隙的几何形状为正八面体。如图(3)所示。

图(3)

(5)如图(1),铁元素离子间的距离

r==1.41×4.28×10-10 m×=3.02×10-10 m

答案:(1)0.92  (2)0.826  (3)O

(4)见图(3)  (5)3.02×10-10 m


练习册系列答案
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