二硫化亚铁(FeS2)晶体结构模型

实验目的

认识 FeS2 晶体的结构，了解 S2 2- 及晶胞组成。

实验原理

FeS₂ 由 Fe₂+ 与 S₂ 2- 通过离子键结合，S₂ 2- 内部两个 S 原子之间为非极性共价键。晶体结构可看作 NaCl 型的变形，Fe₂+ 与 S₂ 2- 个数比为 1:2。每个晶胞含 4 个 Fe₂+ 和 4 个 S₂ 2-，即 4 个 FeS₂。煅烧黄铁矿可制取 SO₂：4FeS₂ + 11O₂ =高温= 2Fe₂O₃ + 8SO₂。

实验器材

• FeS₂ 晶胞三维模型
• Fe₂+（模型中的球）
• S₂ 2-（哑铃状原子对）
• S-S 共价键
• 旋转与缩放操作

实验步骤

1. 打开模型，区分 Fe₂+ 与 S₂ 2- 两种粒子。
2. 放大一个 S₂ 2-，观察两个 S 原子之间的连接。
3. 旋转晶胞，观察 Fe₂+ 与 S₂ 2- 的排布规律。
4. 用均摊法统计晶胞中 Fe₂+ 的个数。
5. 统计 S₂ 2- 的个数，核对与 Fe₂+ 的比例。
6. 说明晶体中存在哪几类化学键。

实验现象与结论

晶体中 Fe₂+ 与 S₂ 2- 的个数比为 1:1，对应的 FeS₂ 中 Fe 与 S 原子数之比为 1:2。每个晶胞含 4 个 FeS₂。晶体中既有 Fe₂+ 与 S₂ 2- 之间的离子键，又有 S₂ 2- 内部的共价键。

注意事项

• 模型为示意图，离子大小不代表真实比例。

常见问题

FeS2 中硫的化合价是多少？

Fe 为 +2，S₂ 2- 整体带 2 个负电荷，每个 S 为 -1 价。

FeS2 晶体中有哪些化学键？

Fe₂+ 与 S₂ 2- 之间是离子键，S₂ 2- 内部两个 S 之间是非极性共价键。