Question

晶体是质点（分子、离子或原子等）在空间有规则地排列、具有整齐外形、以多面体出现的固体物质。在空间里无限地周期性的重复形成晶体的、具有代表性的最小单元，称为晶胞。一种AlFe合金的晶胞如下图所示。据此解答下列问题：

（1）确定该合金的化学式_____________。

（2）若晶体的密度为ρ g·cm^-3，则此合金中最近的两个Fe原子之间的距离（用含ρ的代数式表示，不必化简）为_____________cm。

（3）取该合金粉末2.78 g溶于100 mL某稀硝酸溶液中，待反应完全后得到1.12 L(标准状况)NO气体（设两者恰好完全反应），则原硝酸溶液的物质的量浓度为__________ mol·L^-1，反应后溶液中Fe³⁺离子的物质的量浓度为_____________mol·L^-1（假定溶液体积变化忽略不计）。

Answer 1

(1)Fe₂Al

(2)

(3)2  0.1

解析：（1）晶胞内Al共4个。

Fe 8×+6×+12×+1

↓    ↓     ↓     ↓

顶点  面心  棱上   体心

=8

故化学式为Fe₂Al。

（2）一个晶胞含4个Fe₂Al。

令距离为a，则有：

（2a）³××N_a×ρ=139

a=

(3)2.78 g中有0.02 mol Fe₂Al，即0.04 mol Fe和0.02 mol Al。

1.12 L NO0.05 mol×3e^-=0.15 mol e^-

则共耗HNO₃为0.05 mol+0.15 mol=0.20 mol

其浓度为2 mol·L^-1。

0.15 mol e^-中Al提供0.06 mol其余0.09 mol为Fe提供，则Fe³⁺为0.01 mol，

Fe²⁺为0.03 mol，

故c(Fe³⁺)=0.1 mol·L^-1。

此题综合性强，考查了氧化还原反应的典型计算和立体几何化学知识。学生可能（2）问有较大问题，（3）的第一问走弯路。