Question

【題目】鐵氧體是一類磁性材料，通式為MO· xFe2O3（M為二價金屬離子）。根據題意完成：

（1）為了制備鐵氧體，稱取5.6g鐵粉、一定量的FeCl3(s) 作為原料，先制備Fe3O4。方法如下：用稀硫酸溶解鐵粉，加入FeCl3(s)，經過一系列反應得到純凈的Fe3O4[已知1molFe(OH)2與2molFe(OH)3混合灼燒可得到1mol Fe3O4 ]。需要加入FeCl3(s)__________g。

（2）如果以MgSO4(s)和FeCl3(s)為原料制備9.0 g MgO· 2Fe2O3，在制取過程中至少需要1 mol/L的NaOH(aq)_____mL。

（3）在一次制備Fe3O4的實驗中，由于反應物比例控制不當，獲得了另一種產品。取a克該產品溶于100mL鹽酸（足量）中，需要通入672 mL（標準狀況）Cl2才能把溶液中的Fe2+ 全部氧化為Fe3+，然后蒸干所得溶液，灼燒至恒重，得9.6 g固體。

計算：

ag 該產品溶于鹽酸后，溶液中Fe2+ 的物質的量濃度____（溶液體積變化忽略不計）。

②推算該產品的化學式____（寫出推算過程）。

Answer 1

【答案】32.5 g??? 350mL??? 0.6 mol/L??? 最終得到的9.6g固體是氧化鐵，物質的量是9.6g÷160g/mol＝0.06mol，其中由亞鐵離子轉化的鐵離子是0.06mol，則原溶液中鐵離子是0.06mol×2—0.06mol＝0.06mol，則氧化亞鐵是0.06mol，氧化鐵是0.03mol，則該產品的化學式為2FeO · Fe2O3。???

【解析】

（1）根據已知1molFe(OH)2與2molFe(OH)3混合灼燒可得到1mol Fe3O4，制備Fe3O4，需要Fe2+和Fe3+的物質的量之比為1:2，據此計算需要加入的FeCl3(s)的質量。

（2）MgSO4(s)和FeCl3(s)中加入NaOH溶液，生成氫氧化物沉淀，然后再加熱分解得到氧化物。先計算出9.0 g MgO· 2Fe2O3中鎂和鐵的物質的量，再計算需要的NaOH的物質的量，最后計算需要的NaOH(aq)的體積。

（3）根據電子守恒計算溶液中的Fe2+ 的物質的量濃度；最后得到的9.6 g固體是氧化鐵，根據已經求出的Fe2+的物質的量，可計算出產品中Fe2+和Fe3+的比例，進而推算該產品的化學式。

（1）5.6g鐵的物質的量是5.6g÷56g/mol＝0.1mol，與稀硫酸反應生成0.1mol硫酸亞鐵。已知1molFe(OH)2與2molFe(OH)3混合灼燒可得到1mol Fe3O4，所以還需要0.2mol鐵離子，則需要氯化鐵的質量是0.2mol×162.5g/mol＝32.5g。

（2）9.0 g MgO· 2Fe2O3的物質的量是9.0g÷360g/mol＝0.025mol，則對應的氫氧化鎂是0.025mol，氫氧化鐵是0.1mol，所以需要氫氧化鈉的物質的量是0.025mol×2＋0.1mol×3＝0.35mol，因此在制取過程中至少需要1 mol/L的NaOH(aq)的體積是0.35mol÷1mol/L＝0.35L＝350mL。

（3）①消耗氯氣的物質的量＝0.672L÷22.4L/mol＝0.03mol，得到0.06mol電子，所以根據電子得失守恒可知溶液中亞鐵離子的物質的量是0.06mol，則溶液中Fe2+ 的物質的量濃度＝0.06mol÷0.1L＝0.6mol/L。

②最終得到的9.6g固體是氧化鐵，物質的量是9.6g÷160g/mol＝0.06mol，其中由亞鐵離子轉化的鐵離子是0.06mol，則原溶液中鐵離子是0.06mol×2—0.06mol＝0.06mol，則氧化亞鐵是0.06mol，氧化鐵是0.03mol，則該產品的化學式為2FeO · Fe2O3。