Question

【題目】鐵氧體是一種磁性材料，具有廣泛的應用。

(1)基態鐵原子的核外電子排布式為［Ar］_____________。

(2)工業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，尿素分子中四種不同元素的電負性由大到小的順序是_______；醋酸鈉中碳原子的雜化類型是_________。

(3)Fe3O4具有許多優異的性能，在磁性材料等領域應用廣泛，化學共沉淀法是制備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，即可產生Fe3O4顆粒，則該反應的離子方程式為______________。

(4)晶體Fe3O4的晶胞如圖所示，該晶體是一種磁性材料，能導電。

①晶胞中亞鐵離子處于氧離子圍成的___________(填空間結構)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的鐵離子間快速發生轉移

【解析】

（1）根據核外電子排布規律進行作答；

（2）非金屬性越強，電負性越強，據此分析；根據醋酸結構式可知碳有兩種雜化方式；

（3）找出反應物和生成物，再根據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，分析結構；

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+失電子轉化為Fe3+，Fe3+得電子轉化為Fe2+；根據均攤法去計算晶胞密度。

（1）鐵的核外電子總數為26，則基態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，電負性越大，則四種元素的電負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，即可產生Fe3O4顆粒，根據守恒法可知反應的方程式為：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現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電子的得失轉移能使晶胞導電，因此四氧化三鐵晶體能導電的原因是電子可在兩種不同價態的鐵離子間快速發生轉移；根據晶胞的均攤計算，晶胞中含有的鐵離子的個數為4×1/8+3×1/2=2，亞鐵離子的個數為1，氧離子的個數為1+12×1/4=4，若晶胞體對角線長為a nm，設邊長為x nm，面對角線為 ，則體對角線長為，故，體積為，質量為，故密度。