Question

1．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．

Answer 1

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，ClO^-的电子式是 ，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．