Question

(10分) 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，將濾液轉入到密閉容器中，靜置、冷卻結晶；④待結晶完畢后，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Fe^2＋的核外電子排布式                      
(2)用軌道表示式表示Fe^3＋的3d電子的排布情況                  
(3)硫酸亞鐵制備中實驗步驟①的目的是                　　      。
(4)實驗步驟②明顯不合理，理由是                               。
(5)實驗步驟④中用少量冰水洗滌晶體，其目的是                     。

Answer 1

（1）[Ar]3d⁶      （2） 　（3）除去鐵屑上的油污  
（4）Fe不能反應完全，余少部分防止Fe²⁺被氧化成Fe³⁺ 
（5）  洗滌晶體中混有的稀硫酸，減少洗滌過程中晶體的損耗（2分×5）

（1）根據構造原理可寫出Fe^2＋的核外電子排布式為[Ar]3d⁶。
（2）洪特規則電子總是優先占據1個軌道，并且自旋方向相同，所以Fe^3＋的3d電子的排布情況是。
（3）碳酸鈉溶液顯堿性，可以除去鐵屑上的油污。
（4）亞鐵離子易被氧化生成鐵離子，所以必須讓鐵過量，防止Fe²⁺被氧化成Fe³⁺。
（5）晶體表面會吸附溶液中的稀硫酸，所以用水洗滌晶體中混有的稀硫酸，減少洗滌過程中晶體的損耗。