Question

鐵氧體是一類(lèi)磁性材料，通式為MO?xFe₂O₃（M 為二價(jià)金屬離子）．
根據(jù)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(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)得到純凈的Fe₃O₄[已知1mol Fe（OH）₂與2mol Fe（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9.0g MgO?2Fe₂O₃，在制取過(guò)程中至少需要1mol/L的NaOH（aq）

 

 mL．
（3）在一次制備Fe₃O₄的實(shí)驗(yàn)中，由于反應(yīng)物比例控制不當(dāng)，獲得了另一種產(chǎn)品．取a克該產(chǎn)品溶于100mL鹽酸（足量）中，需要通入672mL（標(biāo)準(zhǔn)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9.6g固體．計(jì)算：
①ag該產(chǎn)品溶于鹽酸后，試求溶液中Fe²⁺的物質(zhì)的量濃度（溶液體積變化忽略不計(jì)）．
②推算該產(chǎn)品的化學(xué)式（寫(xiě)出推算過(guò)程）．

Answer 1

考點(diǎn)：鐵的氧化物和氫氧化物,化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算

專(zhuān)題：計(jì)算題

分析：（1）根據(jù)n=

m

M

計(jì)算5.6g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(lái)源于硫酸亞鐵，據(jù)此計(jì)算+3鐵的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計(jì)算FeCl₃固體質(zhì)量；
（2）根據(jù)n=

m

M

計(jì)算9.0克MgO?2Fe₂O₃的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算MgO、Fe₂O₃各自物質(zhì)的量，根據(jù)工藝流程可知，MgO、Fe₂O₃來(lái)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(jì)算需要1mol/L的NaOH溶液體積；
（3）①依據(jù)氯氣和亞鐵離子反應(yīng)生成鐵離子的離子方程式計(jì)算亞鐵離子物質(zhì)的量，結(jié)合濃度概念計(jì)算；
②根據(jù)n=

V

Vm

計(jì)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(jì)算Fe²⁺的物質(zhì)的量．據(jù)此確定+2價(jià)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(jì)算Fe₂O₃的物質(zhì)的量，利用鐵元素守恒計(jì)算+3價(jià)鐵的物質(zhì)的量，據(jù)此確定該產(chǎn)品化學(xué)式．

解答： 解：（1）5.6g鐵粉的物質(zhì)的量為

5.6g

56g/mol

=0.1mol，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(lái)源于硫酸亞鐵，故+2價(jià)鐵的物質(zhì)的量為0.1mol，+3鐵的物質(zhì)的量為0.1mol×2=0.2mol，故需要FeCl₃的物質(zhì)的量為0.2mol，其質(zhì)量為0.2mol×162.5g/mol=32.5g，
故答案為：32.5；
（2）9.0克MgO?2Fe₂O₃的物質(zhì)的量為

9g

360g/mol

=0.025mol，故氧化物中MgO的物質(zhì)的量為0.025mol、Fe₂O₃的物質(zhì)的量為0.025mol×2=0.05mol，根據(jù)工藝流程可知，MgO、Fe₂O₃來(lái)自氫氧化鎂、氫氧化鐵分解，由電荷守恒可知n（OH^-）=2n（Mg²⁺）+3n（Fe³⁺）=0.025mol×2+0.05mol×2×3=0.35mol，故需要1mol/L的NaOH溶液體積為

0.35mol

1mol/L

=0.35L=350mL；
故答案為：350；
（3）①取a克該產(chǎn)品溶于100mL鹽酸（足量）中，需要通入672mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）Cl₂物質(zhì)的量=

0.672L

22.4L/mol

=0.03mol，才能把溶液中的Fe²⁺全部氧化為Fe³⁺，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³++2Cl^-，計(jì)算得到亞鐵離子物質(zhì)的量為0.06mol，亞鐵離子的濃度=

0.06mol

0.1L

=0.6mol/L；
答：溶液中Fe²⁺的物質(zhì)的量濃度0.6 mol/L；
②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(jià)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(jià)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：

0.06

2

=2：1，該產(chǎn)品化學(xué)式為2FeO?Fe₂O₃，
答：該產(chǎn)品的化學(xué)式為：2FeO?Fe₂O₃．

點(diǎn)評(píng)：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(jì)算，注意根據(jù)元素守恒與原子守恒解答，題目難度中等．