Question

铁氧体是一类磁性材料，通式为MO?xFe2O3（M为二价金属离子）．根据题意完成：Ⅰ、为了制备铁氧体，称取5.

铁氧体是一类磁性材料，通式为MO?xFe2O3（M为二价金属离子）．根据题意完成：Ⅰ、为了制备铁氧体，称取5.6g铁粉、一定量的FeCl3（s） 作为原料，先制备Fe3O4．方法如下：用稀硫酸溶解铁粉，加入FeCl3（s），经过一系列反应得到纯净的Fe3O4[已知1molFe（OH）2与2molFe（OH）3混合灼烧可得到1mol Fe3O4]．需要加入FeCl3（s）______ g．Ⅱ、如果以MgSO4（s）和FeCl3（s）为原料制备9.0g MgO?2Fe2O3，在制取过程中至少需要1mol/L的NaOH（aq）______ mL．Ⅲ、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a克该产品溶于100mL盐酸（足量）中，需要通入672mL（标准状况）Cl2才能把溶液中的Fe2+全部氧化为Fe3+，然后蒸干所得溶液，灼烧至恒重，得9.6g固体．计算：①ag该产品溶于盐酸后，溶液中Fe2+的物质的量浓度（溶液体积变化忽略不计）．②推算该产品的化学式（写出推算过程）．Ⅳ、有一种在电子工业广泛应用的含铬铁氧体，其组成可表示为：Fe2+?Fe3+[Fe3+（1-x）?Cr3+x?O4]．向含有1.92mol硝酸的某溶液中加入一定量的该种铁氧体，恰好完全反应后，收集到NO、NO2的混合气体2.688L（标准状况）．计算：（均需写出计算过程）①参加反应的铁氧体的物质的量．②所得气体中NO、NO2的体积比．

Answer 1

Ⅰ、2.8g铁粉的物质的量为

5.6g

56g/mol

=0.1mol，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0.1mol，+3铁的物质的量为0.1mol×2=0.2mol，故需要FeCl₃的物质的量为0.2mol，其质量为0.2mol×162.5g/mol=32.5g，
故答案为：32.5g；
Ⅱ、9.0克MgO?2Fe₂O₃的物质的量为

9g

360g/mol

=0.025mol，故氧化物中MgO的物质的量为0.025mol、Fe₂O₃的物质的量为0.025mol×2=0.05mol，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⁺）=0.025mol×2+0.05mol×2×3=0.35mol，故需要1mol/L的NaOH溶液体积为

0.35mol

1mol/L

=0.35L=350mL；
故答案为：350mL；
Ⅲ、①取a克该产品溶于100mL盐酸（足量）中，需要通入672mL（标准状况）Cl₂物质的量=

0.672L

22.4L/mol

=0.03mol，才能把溶液中的Fe²⁺全部氧化为Fe³⁺，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³++2Cl^-，计算得到亚铁离子物质的量为0.06mol，亚铁离子的浓度=

0.06mol

0.1L

=0.6mol/L；
答：溶液中Fe²⁺的物质的量浓度0.6 mol/L；
②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：

0.06

2

=2：1，该产品化学式为2FeO?Fe₂O₃，
答：该产品的化学式为：2FeO?Fe₂O₃；
Ⅳ、①根据题目的分子式，那其中的X只能取1，其他情况皆不符合，一个分子中不可能有半个铬离子，然后就可以得到分子式了，为Fe²⁺Fe³⁺[Cr³⁺?O₄]，可以看出，分子式中的铁元素数目为铬元素数目的2倍．然后，根据溶液电荷守恒定律，有3n（Fe³⁺）+3n（Cr³⁺）=n（NO₃^-），根据氮元素守恒，硝酸的量减去溢出气体的量

2.688L

22.4LL/mol

=0.12mol；即为溶液中氮元素的量，也即1.92-0.12=1.8mol，是溶液中硝酸根离子的物质的量，那么根据电荷守恒式和n（Fe³⁺）=2（Cr³⁺），可以得到n（Cr³⁺）=0.2mol，一个铬铁氧体分子中分子中只有一个铬原子，二者是一比一关系，那么消耗铬铁氧体的量就是0.2mol；
答：参加反应的铁氧体的物质的量为0.2 mol；
②设生成NO为Xmol，NO₂为ymol，根据生成气体总量，可知x+y=

2.688L

22.4LL/mol

，然后根据反应式的对应关系，根据二价铁（等于消耗铬铁氧体的量）的含量为3x+y=0.2，联立方程解出得x=0.04  y=0.08，则x：y=1：2
答：所得气体中NO、NO₂的体积比V（NO）：V（NO₂）=1：2；