Question

7．硫酸亞鐵（FeSO₄•7H₂O）是一種重要的食品和飼料添加劑．實驗室通過如下實驗由廢鐵屑制備FeSO₄•7H₂O晶體：①將5% Na₂CO₃溶液加入到盛有一定量廢鐵屑的燒杯中，加熱數(shù)分鐘，用傾析法除去Na₂CO₃溶液，然后將廢鐵屑用水洗滌2～3遍；
②向洗滌過的廢鐵屑中加入過量的稀硫酸，控制溫度在50～80℃之間至鐵屑耗盡；
③趁熱過濾，將濾液轉(zhuǎn)入到密閉容器中，靜置、冷卻結(jié)晶；
④待結(jié)晶完畢后，濾出晶體，用少量冰水洗滌2～3次，再用濾紙將晶體吸干；
⑤將制得的FeSO₄•7H₂O晶體放在一個小廣口瓶中，密閉保存．請回答下列問題：
（1）寫出Fe²⁺的核外電子排布式[Ar]3d⁶
（2）用軌道表示式表示Fe³⁺的3d電子的排布情況
（3）Fe（OH）₃在堿性介質(zhì)中與NaClO反應(yīng)生成Na₂FeO₄和NaCl，ClO^-的電子式是，F(xiàn)e（OH）₃與NaClO反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Fe（OH）₃+3NaClO+4NaOH═2Na₂FeO₄+3NaCl+5H₂O．
（4）硫酸亞鐵制備中實驗步驟①的目的是除去鐵屑上的油污．
（5）實驗步驟②明顯不合理，理由是鐵耗盡會使亞鐵離子被氧化Fe³⁺．
（6）實驗步驟④中用少量冰水洗滌晶體，其目的是洗滌晶體中混有的稀硫酸，減少洗滌過程中晶體的損耗．．

Answer 1

分析 （1）鐵是26號元素，鐵原子核外有26個電子，鐵原子失去2個電子變成亞鐵離子，根據(jù)構(gòu)造原理寫出亞鐵離子核外電子排布式；
（2）根據(jù)鐵離子的核外電子數(shù)，結(jié)合能量最低原則、泡利不相容原理和洪特規(guī)則，寫出核外電子排布式，然后根據(jù)3d軌道含有的電子數(shù)寫出其3d電子的排布情況；
（3）根據(jù)“Fe（OH）₃在堿性介質(zhì)中與NaClO反應(yīng)生成Na₂FeO₄和NaCl”寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（4）根據(jù)碳酸鈉溶液為堿性溶液，能夠除去油污進行分析；
（5）鐵屑耗盡，不能防止亞鐵離子被氧化；
（6）溫度低，晶體的溶解度小．

解答 解：（1）鐵是26號元素，鐵原子核外有26個電子，鐵原子失去2個電子變成亞鐵離子，F(xiàn)e²⁺在基態(tài)時，核外電子排布式為：[Ar]3d⁶，故答案為：[Ar]3d⁶；
（2）Fe最外層電子數(shù)為26，失去3個電子后，核外電子數(shù)變?yōu)?3，由于先失去最外層電子，可寫出鐵離子最外層電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵，所以3d軌道含有5個電子，根據(jù)洪特規(guī)則，電子總是優(yōu)先占據(jù)1個軌道，并且自旋方向相同，所以Fe³⁺的3d電子的排布情況是：，
故答案為：；
（3）Fe（OH）₃在堿性介質(zhì)中與NaClO反應(yīng)生成Na₂FeO₄和NaCl，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Fe（OH）₃+3NaClO+4NaOH═2Na₂FeO₄+3NaCl+5H₂O，
故答案為：2Fe（OH）₃+3NaClO+4NaOH═2Na₂FeO₄+3NaCl+5H₂O；
（4）Na₂CO₃溶液顯堿性，可以除去鐵屑上的油污，升高溫度，促進了Na₂CO₃的水解，溶液堿性增強，去油污能力增強，
故答案為：除去鐵屑上的油污．
（5）因亞鐵離子易被氧化，加Fe可防止氧化，所以實驗步驟②明顯不合理，理由是鐵耗盡會使亞鐵離子被氧化成Fe³⁺，
故答案為：鐵耗盡會使亞鐵離子被氧化Fe³⁺；
（6）溫度低，晶體的溶解度小，則少量冰水洗滌，可防止晶體溶解，故答案為：洗滌晶體中混有的稀硫酸，減少洗滌過程中晶體的損耗．

點評 本題考查了核外電子排布式、化學(xué)方程式的書寫、物質(zhì)的分離與提純實驗方案設(shè)計的評價，題目難度中等，注意掌握化學(xué)方程式、核外電子排布式的書寫原則，試題有利于提高學(xué)生的分析、理解能力．