Question

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ρ为5.71g/cm3，晶胞边长为4.28×10－10m。（铁相对原子质量为55.9，氧相对原子质量为16）求：

（1）FexO中x值（精确至0.01）为_____________。

（2）晶体中的Fe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）Fe在此晶体中占据空隙的几何形状是___________（即与O2－距离最近且等距离的铁离子围成的空间形状）。

（5）在晶体中，铁元素的离子间最短距离为________m。

Answer

（1）0.92   （2）0.826   （3）19FeO·2Fe2O3   （4）正八面体   （5）3.03×10－10

【解析】试题分析：：（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。

每个立方体的质量为：

M（FexO）=2MnA=2×5.6×10-23×6.02×1023=67.4g/mol

56 g/mol×x＋16 g/mol×1=67.4 g/mol

x=0.92

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+3×(0.92-y)+(-2)×1=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

（5）如图（1），铁元素离子间的距离