Question

铁氧体是一类磁性材料，通式为MO?xFe₂O₃（M为二价金属离子），如Fe₃O₄可表示为FeO?Fe₂O₃，制备流程为：

根据题意回答问题：
（1）现称取2.8g铁粉，加入一定量的稀硫酸使其完全溶解后，再加入

 

g的FeCl₃固体，经上述反应后，方可得到纯净的Fe₃O₄．
（2）如果以MgSO₄和FeCl₃为原料，要获得18.0克MgO?2Fe₂O₃，在制取过程中至少需要1mol/L的NaOH溶液

 

mL．
（3）在一次制备Fe₃O₄的实验中，由于反应物比例控制不当，获得了另一种产品．取一定量该产品溶于足量盐酸中，还需通入标准状况下672mLCl₂才能把溶液中的Fe²⁺全部氧化为Fe³⁺，然后把所得溶液蒸干，灼烧至恒重，得9.6g固体．该产品的化学式为

 

．
（4）有一种在电子工业上应用广泛的含铬铁氧体，其组成可表示为：Fe²⁺?Fe³⁺[Fe

3+ 1-x

?C

r

3+ x

?O4]，现有15.2g FeSO₄，经Cr₂O₇^2-、H₂O₂等物质处理后（不再引入含铁物质），可得到含铬铁氧体的质量范围为

 

．

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算,化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：（1）根据n=

m

M

计算2.8g铁粉的物质的量，铁与硫酸反应生成硫酸亚铁，Fe₃O₄可表示为FeO?Fe₂O₃，亚铁来源于硫酸亚铁，据此计算+3铁的物质的量，再根据m=nM计算FeCl₃固体质量；
（2）根据n=

m

M

计算18.0克MgO?2Fe₂O₃的物质的量，进而计算MgO、Fe₂O₃各自物质的量，根据工艺流程可知，MgO、Fe₂O₃来自氢氧化镁、氢氧化铁分解，由电荷守恒可知n（OH^-）=2n（Mg²⁺）+3n（Fe³⁺），再根据V=

n

c

计算需要1mol/L的NaOH溶液体积；
（3）根据n=

V

Vm

计算氯气的物质的量，氯气氧化Fe²⁺为Fe³⁺，根据电子转移守恒计算Fe²⁺的物质的量．据此确定+2价铁的物质的量．最后所得溶液为氯化铁溶液，蒸干溶液，灼烧至恒重，得9.6g固体为Fe₂O₃，根据n=

m

M

计算Fe₂O₃的物质的量，利用铁元素守恒计算+3价铁的物质的量，据此确定该产品化学式；
（4）利用极限法解答，故x=0时，氧化物为Fe₃O₄，质量最小；当x=1时，氧化物为Fe²⁺?Fe³⁺[CrO₄]，质量最重．

解答： 解：（1）2.8g铁粉的物质的量为

2.8g

56g/mol

=0.05mol，铁与硫酸反应生成硫酸亚铁，Fe₃O₄可表示为FeO?Fe₂O₃，亚铁来源于硫酸亚铁，故+2价铁的物质的量为0.05mol，+3铁的物质的量为0.05mol×2=0.1mol，故需要FeCl₃的物质的量为0.1mol，其质量为0.1mol×162.5g/mol=16.25g，
故答案为：16.25；
（2）18.0克MgO?2Fe₂O₃的物质的量为

18g

360g/mol

=0.05mol，故氧化物中MgO的物质的量为0.05mol、Fe₂O₃的物质的量为0.05mol×2=0.1mol，根据工艺流程可知，MgO、Fe₂O₃来自氢氧化镁、氢氧化铁分解，由电荷守恒可知n（OH^-）=2n（Mg²⁺）+3n（Fe³⁺）=0.05mol×2+0.1mol×2×3=0.7mol，故需要1mol/L的NaOH溶液体积为

0.7mol

1mol/L

=0.7L=700mL，
故答案为：700；
（3）氯气的物质的量为

0.672L

22.4L/mol

=0.03mol，氯气氧化Fe²⁺为Fe³⁺，根据电子转移守恒可知Fe²⁺的物质的量为

0.03mol×2

1

=0.06mol，故氧化物中+2价铁的物质的量为0.06mol，最后所得为氯化铁溶液，蒸干溶液，灼烧至恒重，得9.6g固体为Fe₂O₃，Fe₂O₃的物质的量为

9.6g

160g/mol

=0.06mol，利用铁元素守恒可知氧化物中+3价铁的物质的量为0.06mol×2-0.06mol=0.06mol，故FeO与Fe₂O₃的物质的量之比为0.06mol：

0.06mol

2

=2：1，该产品化学式为2FeO?Fe₂O₃，
故答案为：2FeO?Fe₂O₃；
（4）15.2g FeSO₄的物质的量为

15.2g

152g/mol

=0.1mol，x=0时，氧化物为Fe₃O₄，质量最小，质量极小值为

0.1mol

3

×232g/mol=7.73g；当x=1时，氧化物为Fe₂CrO₄，质量最重，质量极大值为

0.1mol

2

×228g/mol=11.4g，故可得到含铬铁氧体的质量范围为（7.73g，11.4g），
故答案为：（7.73g，11.4g）．

点评：本题以铁氧体磁性材料制备为载体，考查混合物的有关计算，难度中等，注意根据元素守恒与极限法进行解答．