Question

【題目】鐵氧體是一種磁性材料，具有廣泛的應(yīng)用。

(1)基態(tài)鐵原子的核外電子排布式為［Ar］_____________。

(2)工業(yè)制備鐵氧體常使用水解法，制備時常加入尿素[CO(NH)2]2、醋酸鈉等堿性物質(zhì)，尿素分子中四種不同元素的電負(fù)性由大到小的順序是_______；醋酸鈉中碳原子的雜化類型是_________。

(3)Fe3O4具有許多優(yōu)異的性能，在磁性材料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，化學(xué)共沉淀法是制備Fe3O4顆粒最常用的方法之一，方法是將FeSO4和FeCl3溶液以1：2投料比混合，再加入NaOH溶液，即可產(chǎn)生Fe3O4顆粒，則該反應(yīng)的離子方程式為______________。

(4)晶體Fe3O4的晶胞如圖所示，該晶體是一種磁性材料，能導(dǎo)電。

①晶胞中亞鐵離子處于氧離子圍成的___________(填空間結(jié)構(gòu))空隙。

②晶胞中氧離子的堆積方式與某金屬晶體原子堆積方式相同，該堆積方式名稱為________。

③解釋Fe3O4晶體能導(dǎo)電的原因：_________________________；若晶胞的體對角線長為a mm，則Fe3O4晶體的密度為________(阿伏加德羅常數(shù)用NA表示)g·cm—3

Answer 1

【答案】3d64s2 O>N>C>H sp3雜化、sp2雜化 Fe2++2Fe3++8OH-=Fe3O4↓+4H2O 正四面體 面心立方最密堆積 電子可在兩種不同價態(tài)的鐵離子間快速發(fā)生轉(zhuǎn)移

【解析】

（1）根據(jù)核外電子排布規(guī)律進行作答；

（2）非金屬性越強，電負(fù)性越強，據(jù)此分析；根據(jù)醋酸結(jié)構(gòu)式可知碳有兩種雜化方式；

（3）找出反應(yīng)物和生成物，再根據(jù)Fe2+：Fe3+=1：2進行配平；

（4）①觀察圖示，圖中虛線提示Fe2+連接四個氧離子，分析結(jié)構(gòu)；

②體心立方堆積是八個頂點加一個體心，面心立方最密堆積是八個頂點加六個面心，細(xì)心觀察，可以在左邊補一個晶胞去觀察；

③晶胞中有Fe2+和Fe3+，Fe2+失電子轉(zhuǎn)化為Fe3+，Fe3+得電子轉(zhuǎn)化為Fe2+；根據(jù)均攤法去計算晶胞密度。

（1）鐵的核外電子總數(shù)為26，則基態(tài)鐵原子的核外電子排布式為[Ar]3d64s2 ；故答案為3d64s2；

（2）尿素[CO(NH2)2 ]所含四種元素分別為N、H、C、O，元素的非金屬性越強，電負(fù)性越大，則四種元素的電負(fù)性由大至小的順序是O>N>C>H；CH3COONa中甲基中的C原子為 sp雜化，羧基中的C原子為sp雜化；故答案為：O>N>C>H；sp3雜化、sp2雜化；

（3）FeSO4和FeCl3溶液以1：2投料比混合，再加入NaOH溶液，即可產(chǎn)生Fe3O4顆粒，根據(jù)守恒法可知反應(yīng)的方程式為：Fe2++2Fe3++8OH-=Fe3O4↓+4H2O；

（4）①觀察圖示可知，Fe2+連接四個氧離子，四個氧離子為正四面體頂點，Fe2+在正四面體中心；故答案為：正四面體；

②往圖中晶胞左邊加一個晶胞會發(fā)現(xiàn)氧離子是八個頂點加六個面心，所以堆積方式為面心立方最密堆積；故答案為：面心立方最密堆積；

③電子的得失轉(zhuǎn)移能使晶胞導(dǎo)電，因此四氧化三鐵晶體能導(dǎo)電的原因是電子可在兩種不同價態(tài)的鐵離子間快速發(fā)生轉(zhuǎn)移；根據(jù)晶胞的均攤計算，晶胞中含有的鐵離子的個數(shù)為4×1/8+3×1/2=2，亞鐵離子的個數(shù)為1，氧離子的個數(shù)為1+12×1/4=4，若晶胞體對角線長為a nm，設(shè)邊長為x nm，面對角線為 ，則體對角線長為，故，體積為，質(zhì)量為，故密度。