Question

已知，铁有α、γ、δ三种晶体结构，并且在一定条件下可以相互转化（如图），请回答相关的问题：
       
α－Feγ－Feδ－Fe
（1）铁的三种晶体之间的转化属于          变化（填“物理”或“化学”），理由是：                                                  。
（2）铁的α、γ、δ三种晶体结构中，Fe原子的配位数之比为：           。
（3）设α－Fe晶胞边长为a cm，δ－Fe晶胞边长为b cm，计算确定：
两种晶体的密度比为：           。（用a、b的代数式表示）
（4）Fe₃C是工业炼铁生产过程中产生的一种铁的合金，在Fe₃C晶体中，每个碳原子被6个位于顶角位置的铁原子所包围，成八面体结构，即碳原子配位数为6，那么，铁原子配位数为     。
事实上，Fe₃C是C与铁的晶体在高温下形成的间隙化合物（即碳原子填入铁晶体中的某些空隙），根据相关信息，你认为形成碳化铁的铁的三种晶体结构中，最有可能的是：          。（选填“α－Fe”、“γ－Fe”或“δ－Fe”）

Answer 1

（1）物理  金属键没有变化（或“没有化学键变化”；“没有新物质生成”）
（2）2∶4∶1 （3）2b³∶a³  （4）2   γ－Fe

试题分析：（1）铁的三种晶体之间的转化过程中并没有新的物质生成，属于物理变化。
（2）根据晶胞的结构可知，三种晶体中含有的铁原子数分别是8×1/8＋1＝2、8×1/8＋6×1/2＝4、8×1/8＝1，所以铁的α、γ、δ三种晶体结构中，Fe原子的配位数之比为2∶4∶1。
（3）根据（2）可知，、，所以两种晶体的密度比为2b³∶a³。
（4）每个碳原子被6个位于顶角位置的铁原子所包围，构成八面体结构，每个铁原子又为两个八面体共用，即碳原子配位数为6，铁原子配位数为2；由于每个碳原子被6个位于顶角位置的铁原子所包围，成八面体结构，所以符合该结构的应该是γ－Fe。
点评：由于描述晶体结构的基本单元叫做晶胞，所以在计算晶体中原子个数时，应该利用数学知识立体几何，学会类推，要求学生树立物体的空间感，然后灵活运用即可。