Question

已知，鐵有α、γ、δ三種晶體結構，并且在一定條件下可以相互轉化（如圖），請回答相關的問題：

        

α－Feγ－Feδ－Fe

（1）鐵的三種晶體之間的轉化屬于           變化（填“物理”或“化學”），理由是：                                                   。

（2）鐵的α、γ、δ三種晶體結構中，Fe原子的配位數之比為：            。

（3）設α－Fe晶胞邊長為a cm，δ－Fe晶胞邊長為b cm，計算確定：

兩種晶體的密度比為：            。（用a、b的代數式表示）

（4）Fe₃C是工業煉鐵生產過程中產生的一種鐵的合金，在Fe₃C晶體中，每個碳原子被6個位于頂角位置的鐵原子所包圍，成八面體結構，即碳原子配位數為6，那么，鐵原子配位數為      。

事實上，Fe₃C是C與鐵的晶體在高溫下形成的間隙化合物（即碳原子填入鐵晶體中的某些空隙），根據相關信息，你認為形成碳化鐵的鐵的三種晶體結構中，最有可能的是：           。（選填“α－Fe”、“γ－Fe”或“δ－Fe”）

 

Answer 1

【答案】

（1）物理   金屬鍵沒有變化（或“沒有化學鍵變化”；“沒有新物質生成”）

（2）2∶4∶1  （3）2b³∶a³   （4）2    γ－Fe

【解析】

試題分析：（1）鐵的三種晶體之間的轉化過程中并沒有新的物質生成，屬于物理變化。

（2）根據晶胞的結構可知，三種晶體中含有的鐵原子數分別是8×1/8＋1＝2、8×1/8＋6×1/2＝4、8×1/8＝1，所以鐵的α、γ、δ三種晶體結構中，Fe原子的配位數之比為2∶4∶1。

（3）根據（2）可知，、，所以兩種晶體的密度比為2b³∶a³。

（4）每個碳原子被6個位于頂角位置的鐵原子所包圍，構成八面體結構，每個鐵原子又為兩個八面體共用，即碳原子配位數為6，鐵原子配位數為2；由于每個碳原子被6個位于頂角位置的鐵原子所包圍，成八面體結構，所以符合該結構的應該是γ－Fe。

考點：考查金屬晶體的有關判斷和計算

點評：由于描述晶體結構的基本單元叫做晶胞，所以在計算晶體中原子個數時，應該利用數學知識立體幾何，學會類推，要求學生樹立物體的空間感，然后靈活運用即可。