Question

铁及其化合物在生活、生产、国防等方面有广泛应用。

(1)基态铁原子的价电子排布式为________。

(2)Fe^2＋易被氧化成Fe^3＋，从微粒结构上分析其主要原因是________。

(3)原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置。金属铁是体心立方晶系，其构型如图。其中原子坐标参数A(0,0,0)、B(1,0,0)，则C原子的坐标参数为________。

若晶胞参数为apm，假定金属铁原子为等径的刚性小球且处于体对角线上的三个球相切，则铁原子的半径为________pm。

(4)FeO是离子晶体，其晶格能可通过下图的循环得到，则FeO的晶格能为________。

(5)下图是晶体的晶胞示意图。

①晶胞中亚铁离子处于氧离子围成的_____空隙中(填空间结构)。

②若晶胞的体对角线长为anm，则Fe₃O₄晶体的密度为___(阿伏加德罗常数用N_A表示)

Answer

3d64s2 Fe3＋的3d轨道为半充满，较稳定，Fe2＋易被氧化成Fe3＋ (,,) 3902kJ·mol－1 正四面体

【解析】

(1)铁原子为26号元素，根据核外电子排布规律，3d、4s能级上的电子是其价电子，其价电子排布式3d64s2；

(2)Fe原子失去2个电子形成Fe2＋，失去3个电子形成Fe3＋，则Fe2＋、Fe3＋的价电子排布分别为3d6、3d5，Fe3＋的3d轨道为半充满，较稳定，Fe2＋易被氧化成Fe3＋；

(3)已知A、B的原子坐标分别为A(0,0,0)、B(1,0,0)，以A为晶胞坐标原点，C在立方体的中心，则C的原子坐标为(,,)；

假设Fe原子的半径为rpm，则(4r)2=3a2，则r=pm；

(4)晶格能是气态离子形成1mol离子晶体释放的能量，有图可知，Fe2＋(g)和O2－(g)形成1molFeO晶体时，释放3902kJ的热量，则晶格能为3902kJ·mol－1；

(5)晶胞中Fe2＋周边有4个O2－，处于O2－围成的正四面体空隙中；

若晶胞的体对角线为anm，则晶胞棱长=，晶胞体积为=。晶胞中Fe2＋个数为1；在晶胞中，有4个位于顶点，为8个晶胞所共有，有3个位于面心，为2个晶胞所共有，则一个晶胞中有个；有12个O2－在棱上，为4个晶胞所共有，有1个在体心，则一个晶胞中有，则一个晶胞中含有1个Fe2＋、2个Fe3＋、4个O2－，则Fe3O4晶体的密度为。