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7．硫酸亚铁（FeSO4•7H2O）是一种重要的食品和饲料添加剂．实验室通过如下实验由废铁屑制备FeSO4•7H2O晶体：①将5% Na2CO3溶液加入到盛有一定量废铁屑的烧杯中，加热数分钟，用倾析法除去Na2CO3溶液，然后将废铁屑用水洗涤2～3遍；
②向洗涤过的废铁屑中加入过量的稀硫酸，控制温度在50～80℃之间至铁屑耗尽；
③趁热过滤，将滤液转入到密闭容器中，静置、冷却结晶；
④待结晶完毕后，滤出晶体，用少量冰水洗涤2～3次，再用滤纸将晶体吸干；
⑤将制得的FeSO4•7H2O晶体放在一个小广口瓶中，密闭保存．请回答下列问题：
（1）写出Fe2+的核外电子排布式[Ar]3d6
（2）用轨道表示式表示Fe3+的3d电子的排布情况
（3）Fe（OH）3在碱性介质中与NaClO反应生成Na2FeO4和NaCl，ClO-的电子式是，Fe（OH）3与NaClO反应的化学方程式是2Fe（OH）3+3NaClO+4NaOH═2Na2FeO4+3NaCl+5H2O．
（4）硫酸亚铁制备中实验步骤①的目的是除去铁屑上的油污．
（5）实验步骤②明显不合理，理由是铁耗尽会使亚铁离子被氧化Fe3+．
（6）实验步骤④中用少量冰水洗涤晶体，其目的是洗涤晶体中混有的稀硫酸，减少洗涤过程中晶体的损耗．．

分析 （1）铁是26号元素，铁原子核外有26个电子，铁原子失去2个电子变成亚铁离子，根据构造原理写出亚铁离子核外电子排布式；
（2）根据铁离子的核外电子数，结合能量最低原则、泡利不相容原理和洪特规则，写出核外电子排布式，然后根据3d轨道含有的电子数写出其3d电子的排布情况；
（3）根据“Fe（OH）3在碱性介质中与NaClO反应生成Na2FeO4和NaCl”写出该反应的化学方程式；
（4）根据碳酸钠溶液为碱性溶液，能够除去油污进行分析；
（5）铁屑耗尽，不能防止亚铁离子被氧化；
（6）温度低，晶体的溶解度小．

解答 解：（1）铁是26号元素，铁原子核外有26个电子，铁原子失去2个电子变成亚铁离子，Fe2+在基态时，核外电子排布式为：[Ar]3d6，故答案为：[Ar]3d6；
（2）Fe最外层电子数为26，失去3个电子后，核外电子数变为23，由于先失去最外层电子，可写出铁离子最外层电子排布式为：1s22s22p63s23p63d5，所以3d轨道含有5个电子，根据洪特规则，电子总是优先占据1个轨道，并且自旋方向相同，所以Fe3+的3d电子的排布情况是：，
故答案为：；
（3）Fe（OH）3在碱性介质中与NaClO反应生成Na2FeO4和NaCl，反应的化学方程式为：2Fe（OH）3+3NaClO+4NaOH═2Na2FeO4+3NaCl+5H2O，
故答案为：2Fe（OH）3+3NaClO+4NaOH═2Na2FeO4+3NaCl+5H2O；
（4）Na2CO3溶液显碱性，可以除去铁屑上的油污，升高温度，促进了Na2CO3的水解，溶液碱性增强，去油污能力增强，
故答案为：除去铁屑上的油污．
（5）因亚铁离子易被氧化，加Fe可防止氧化，所以实验步骤②明显不合理，理由是铁耗尽会使亚铁离子被氧化成Fe3+，
故答案为：铁耗尽会使亚铁离子被氧化Fe3+；
（6）温度低，晶体的溶解度小，则少量冰水洗涤，可防止晶体溶解，故答案为：洗涤晶体中混有的稀硫酸，减少洗涤过程中晶体的损耗．

点评 本题考查了核外电子排布式、化学方程式的书写、物质的分离与提纯实验方案设计的评价，题目难度中等，注意掌握化学方程式、核外电子排布式的书写原则，试题有利于提高学生的分析、理解能力．

练习册系列答案
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12．向97.8g质量分数为1%的稀盐酸2.3g金属钠．
（1）写出有关反应的离子方程式．
（2）求产生氢气的质量．
（3）求钠离子在溶液中的质量分数．
15．以富含硫酸亚铁的工业废液为原料生产氧化铁的工艺如下（部分操作和条件略）；
I．从废液中提纯并结晶处FeSO4•7H2O．
Ⅱ．将FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合，得到含FeCO3的浊液
Ⅲ．将浊液过滤，用90°C热水洗涤沉淀，干燥后得到FeCO3固体
Ⅳ．煅烧FeCO3，得到Fe2O3固体
已知：NH4HCO在热水中分解
（1）I中，加足量的铁屑出去废液中的Fe3+，该反应的离子方程式是Fe+2Fe3+=3Fe2+
（2）Ⅲ中，生成FeCO3的离子方程式是Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O．若FeCO3浊液长时间暴露在空气中，会有部分固体表面变为红褐色，该变化的化学方程式是4FeCO3+O2+6H2O=4CO2↑+4Fe（OH）3．
（3）Ⅵ中，通过检验SO${\;}_{4}^{2-}$来判断沉淀是否洗涤干净．检验SO${\;}_{4}^{2-}$操作是取少量洗涤后的试液放入试管中，滴加酸化的氯化钡溶液，若无白色沉淀生成，则沉淀洗涤干净
（4）已知煅烧FeCO3的化学方程式是FeCO3+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+4CO2，现煅烧464.0kg的FeCO3，得到316.8kg产品，若产品中杂质只有FeO，则该产品中Fe2CO3的质量是288.0kg（摩尔质量/g•mol-1：FeCO3-116  Fe2CO3-160   FEO-72）
2．碘化钠是制备无机和有机碘化物的原料，在医药上用做祛痰剂和利尿剂等．工业上用铁屑还原法制备NaI，其主要流程如图，请回答下列问题：
（1）写出铁屑转化为Fe（OH）3的离子方程式：2Fe+IO3-+3H2O=2Fe（OH）3↓+I-．
（2）判断碘是否已完全反应的方法是取少量反应后的混合液于试管中，滴入几滴淀粉溶液，若溶液未变蓝，则证明碘已完全反应；反之，则未完全反应．
（3）NaIO3在一定条件下可转化为HIO4，25℃时，已知pH=2的高碘酸溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合，所得混合溶液显酸性．则NaIO4溶液呈碱性（填“酸性”、“中性”或“碱性”）．
（4）测定产品中NaI含量的方法是：
a．称取3.000g样品、溶解，在250mL容量瓶中定容；
b．量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；
c．用0.1000mol•L-1的AgNO3溶液滴定至终点，消耗AgNO3溶液体积的平均值为19.00mL．
①上述测定过程所需仪器中，需要检查是否漏液的仪器有250mL容量瓶、酸式滴定管．
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（5）已知Ksp（AgI）=1.5×10-16，将AgNO3和NaI的溶液混合，假设混合溶液中AgNO3的浓度为0.01mol•L-1，则开始生成AgI沉淀时，混合溶液中c（ I-）=1.5×10-14mol•L-1．
12．塑化剂DBP（邻苯二甲酸二丁酯）主要应用于PVC等合成材料中作软化剂．反应原理为：
+2CH3CH2CH2CH2OH→+H2O
实验步骤如下：
步骤1：在三颈瓶中放入14.8g邻苯二甲酸酐、25mL正丁醇、4滴浓硫酸，开动搅拌器b（反应装置如图）．
步骤2：缓缓加热至邻苯二甲酸酐固体消失，升温至沸腾．
步骤3：等酯化到一定程度时，升温至150℃
步骤4：冷却，将三颈瓶中的液体倒入分漏斗中，用饱和食盐水和5%碳酸钠洗涤．
步骤5：减压蒸馏，收集200～210℃2666Pa馏分，即得DBP产品
（1）浓硫酸的作用催化剂、脱水剂，搅拌器的作用使反应物充分混合．
（2）反应过程中正丁醇过量的目的是增大正丁醇的含量，可促使反应正向移动，增大邻苯二甲酸酐的转化率．
（3）图中仪器a的名称是分水器，试分析它的作用：及时分离出酯化反应生成的水，促使反应正向移动．步骤3中确定有大量酯生成的依据分水其中有大量水生成．
（4）碳酸钠溶液洗涤的目的是用碳酸钠除去酯中的醇和酸．用减压蒸馏的目的是可以防止有机物脱水碳化，提高产物的纯度．
（5）写出正丁醇在135℃生成醚的反应方程式2CH3CH2CH2CH2OH$→_{135℃}^{浓硫酸}$CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3+H2O．写出DBP在氢氧化钠溶液中水解的方程式+2NaOH$\stackrel{△}{→}$+2CH3CH2CH2CH2OH．
19．（1）将一定量的N2（g）和H2（g）放入2L的密闭容器中，在500℃、2×107Pa下发生如下反应：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）
①在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，该反应的反应热不变（填“增大”、“减小”或“不变”）．
②5分钟后达到平衡，测得N2为0.2mol，H2为0.6mol，NH3为0.2mol．氮气的平均反应速率v（N2）=0.01mol•L-1•min-1，H2的转化率为33.3%（保留小数点后一位）．
③欲提高②容器中H2的转化率，下列措施可行的是AD．
A．把气体的体积压缩至1L    B．向容器中再充入惰性气体
C．改变反应的催化剂         D．液化生成物分离出氨
（2）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3和TiO2）表面与水发生下列反应：
2N2（g）+6H2O（l）4NH3（g）+3O2（g）△H=a kJ/mol
进一步研究NH3生成量与温度关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下：
T/K303313323
NH3生成量/（10-6mol）4.85.96.0
此合成反应的a大于0．（填“大于”、“小于”或“等于”）
16．利用某含铬废液[含较低浓度的Na2Cr2O7、Fe2（SO4）3]制备K2Cr2O7流程如下：Ⅰ．用NaOH溶液调pH至3.6，产生红褐色沉淀，过滤；
Ⅱ．向滤液中加入Na2SO3，一定操作后分离出Na2SO4；
Ⅲ．将分离出Na2SO4后的溶液调pH约为5，得到Cr（OH）3沉淀；
Ⅳ．在KOH存在条件下，向Cr（OH）3中加入足量H2O2溶液，得到黄色溶液；
Ⅴ．向黄色溶液中加入物质A后，溶液变为橙红色，一定操作后得到K2Cr2O7固体；
Ⅵ．测定K2Cr2O7固体的纯度．
已知：Cr2O72-（橙红色）+H2O?2CrO42-（黄色）+2H+
（1）步骤Ⅰ中红褐色沉淀的化学式是Fe（OH）3．
（2）步骤Ⅱ中加入Na2SO3的目的是将+6价的Cr还原为+3价．
（3）步骤Ⅳ中反应的离子方程式是2Cr（OH）3+3H2O2+4OH-=2CrO42-+8H2O．
（4）步骤Ⅴ中加入的物质A可以是c．（填序号）
a．KOH        b．K2CO3       c．H2SO4        d．SO2
（5）步骤Ⅵ的操作是：取0.45g K2Cr2O7产品配成溶液，酸化后滴入18.00mL，.50mol/L的FeSO4溶液，恰好使Cr2O72-完全转化为Cr3+．产品中K2Cr2O7的纯度是98%．（注：K2Cr2O7的摩尔质量为294g/mol）
（6）向橙红色的K2Cr2O7溶液中，滴加Ba（NO3）2溶液，产生黄色沉淀，溶液pH减小．试推测黄色沉淀是BaCrO4，溶液pH变小的原因是K2Cr2O7溶液中存在平衡：Cr2O72-（橙红色）+H2O?2CrO42-（黄色）+2H+，加入Ba（NO3）2溶液后，产生BaCrO4沉淀，c（CrO42-）降低，平衡正向移动，c（H+）增大．
17．有NO、CO2、NO2三种气体，它们分别都含有0.5mol氧原子，同温同压下三种气体的体积之比为（　　）
A．1：2：3B．2：1：1C．4：2：1D．1：2：4

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