Question

鐵氧體是一類磁性材料，通式為MO?xFe₂O₃（M為二價金屬離子），如Fe₃O₄可表示為FeO?Fe₂O₃，制備流程為：

根據(jù)題意回答問題：
（1）現(xiàn)稱取2.8g鐵粉，加入一定量的稀硫酸使其完全溶解后，再加入

 

g的FeCl₃固體，經(jīng)上述反應(yīng)后，方可得到純凈的Fe₃O₄．
（2）如果以MgSO₄和FeCl₃為原料，要獲得18.0克MgO?2Fe₂O₃，在制取過程中至少需要1mol/L的NaOH溶液

 

mL．
（3）在一次制備Fe₃O₄的實驗中，由于反應(yīng)物比例控制不當(dāng)，獲得了另一種產(chǎn)品．取一定量該產(chǎn)品溶于足量鹽酸中，還需通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下672mLCl₂才能把溶液中的Fe²⁺全部氧化為Fe³⁺，然后把所得溶液蒸干，灼燒至恒重，得9.6g固體．該產(chǎn)品的化學(xué)式為

 

．
（4）有一種在電子工業(yè)上應(yīng)用廣泛的含鉻鐵氧體，其組成可表示為：Fe²⁺?Fe³⁺[Fe

3+ 1-x

?C

r

3+ x

?O4]，現(xiàn)有15.2g FeSO₄，經(jīng)Cr₂O₇^2-、H₂O₂等物質(zhì)處理后（不再引入含鐵物質(zhì)），可得到含鉻鐵氧體的質(zhì)量范圍為

 

．

Answer 1

考點：有關(guān)混合物反應(yīng)的計算,化學(xué)方程式的有關(guān)計算

專題：計算題

分析：（1）根據(jù)n=

m

M

計算2.8g鐵粉的物質(zhì)的量，鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵，F(xiàn)e₃O₄可表示為FeO?Fe₂O₃，亞鐵來源于硫酸亞鐵，據(jù)此計算+3鐵的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計算FeCl₃固體質(zhì)量；
（2）根據(jù)n=

m

M

計算18.0克MgO?2Fe₂O₃的物質(zhì)的量，進(jìn)而計算MgO、Fe₂O₃各自物質(zhì)的量，根據(jù)工藝流程可知，MgO、Fe₂O₃來自氫氧化鎂、氫氧化鐵分解，由電荷守恒可知n（OH^-）=2n（Mg²⁺）+3n（Fe³⁺），再根據(jù)V=

n

c

計算需要1mol/L的NaOH溶液體積；
（3）根據(jù)n=

V

Vm

計算氯氣的物質(zhì)的量，氯氣氧化Fe²⁺為Fe³⁺，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算Fe²⁺的物質(zhì)的量．據(jù)此確定+2價鐵的物質(zhì)的量．最后所得溶液為氯化鐵溶液，蒸干溶液，灼燒至恒重，得9.6g固體為Fe₂O₃，根據(jù)n=

m

M

計算Fe₂O₃的物質(zhì)的量，利用鐵元素守恒計算+3價鐵的物質(zhì)的量，據(jù)此確定該產(chǎn)品化學(xué)式；
（4）利用極限法解答，故x=0時，氧化物為Fe₃O₄，質(zhì)量最小；當(dāng)x=1時，氧化物為Fe²⁺?Fe³⁺[CrO₄]，質(zhì)量最重．

解答： 解：（1）2.8g鐵粉的物質(zhì)的量為

2.8g

56g/mol

=0.05mol，鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵，F(xiàn)e₃O₄可表示為FeO?Fe₂O₃，亞鐵來源于硫酸亞鐵，故+2價鐵的物質(zhì)的量為0.05mol，+3鐵的物質(zhì)的量為0.05mol×2=0.1mol，故需要FeCl₃的物質(zhì)的量為0.1mol，其質(zhì)量為0.1mol×162.5g/mol=16.25g，
故答案為：16.25；
（2）18.0克MgO?2Fe₂O₃的物質(zhì)的量為

18g

360g/mol

=0.05mol，故氧化物中MgO的物質(zhì)的量為0.05mol、Fe₂O₃的物質(zhì)的量為0.05mol×2=0.1mol，根據(jù)工藝流程可知，MgO、Fe₂O₃來自氫氧化鎂、氫氧化鐵分解，由電荷守恒可知n（OH^-）=2n（Mg²⁺）+3n（Fe³⁺）=0.05mol×2+0.1mol×2×3=0.7mol，故需要1mol/L的NaOH溶液體積為

0.7mol

1mol/L

=0.7L=700mL，
故答案為：700；
（3）氯氣的物質(zhì)的量為

0.672L

22.4L/mol

=0.03mol，氯氣氧化Fe²⁺為Fe³⁺，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知Fe²⁺的物質(zhì)的量為

0.03mol×2

1

=0.06mol，故氧化物中+2價鐵的物質(zhì)的量為0.06mol，最后所得為氯化鐵溶液，蒸干溶液，灼燒至恒重，得9.6g固體為Fe₂O₃，F(xiàn)e₂O₃的物質(zhì)的量為

9.6g

160g/mol

=0.06mol，利用鐵元素守恒可知氧化物中+3價鐵的物質(zhì)的量為0.06mol×2-0.06mol=0.06mol，故FeO與Fe₂O₃的物質(zhì)的量之比為0.06mol：

0.06mol

2

=2：1，該產(chǎn)品化學(xué)式為2FeO?Fe₂O₃，
故答案為：2FeO?Fe₂O₃；
（4）15.2g FeSO₄的物質(zhì)的量為

15.2g

152g/mol

=0.1mol，x=0時，氧化物為Fe₃O₄，質(zhì)量最小，質(zhì)量極小值為

0.1mol

3

×232g/mol=7.73g；當(dāng)x=1時，氧化物為Fe₂CrO₄，質(zhì)量最重，質(zhì)量極大值為

0.1mol

2

×228g/mol=11.4g，故可得到含鉻鐵氧體的質(zhì)量范圍為（7.73g，11.4g），
故答案為：（7.73g，11.4g）．

點評：本題以鐵氧體磁性材料制備為載體，考查混合物的有關(guān)計算，難度中等，注意根據(jù)元素守恒與極限法進(jìn)行解答．