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：

（1）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。

（2）如果以MgSO₄(s)和FeCl₃(s)为原料制备9.0 g MgO· 2Fe₂O₃，在制取过程中至少需要1 mol/L的NaOH(aq)_____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a克该产品溶于100mL盐酸（足量）中，需要通入672 mL（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9.6 g固体。

计算：

ag 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）。

Answer

32.5 g 350mL 0.6 mol/L 最终得到的9.6g固体是氧化铁，物质的量是9.6g÷160g/mol＝0.06mol，其中由亚铁离子转化的铁离子是0.06mol，则原溶液中铁离子是0.06mol×2—0.06mol＝0.06mol，则氧化亚铁是0.06mol，氧化铁是0.03mol，则该产品的化学式为2FeO · Fe2O3。

【解析】

（1）根据已知1molFe(OH)2与2molFe(OH)3混合灼烧可得到1mol Fe3O4，制备Fe3O4，需要Fe2+和Fe3+的物质的量之比为1:2，据此计算需要加入的FeCl3(s)的质量。

（2）MgSO4(s)和FeCl3(s)中加入NaOH溶液，生成氢氧化物沉淀，然后再加热分解得到氧化物。先计算出9.0 g MgO· 2Fe2O3中镁和铁的物质的量，再计算需要的NaOH的物质的量，最后计算需要的NaOH(aq)的体积。

（3）根据电子守恒计算溶液中的Fe2+ 的物质的量浓度；最后得到的9.6 g固体是氧化铁，根据已经求出的Fe2+的物质的量，可计算出产品中Fe2+和Fe3+的比例，进而推算该产品的化学式。

（1）5.6g铁的物质的量是5.6g÷56g/mol＝0.1mol，与稀硫酸反应生成0.1mol硫酸亚铁。已知1molFe(OH)2与2molFe(OH)3混合灼烧可得到1mol Fe3O4，所以还需要0.2mol铁离子，则需要氯化铁的质量是0.2mol×162.5g/mol＝32.5g。

（2）9.0 g MgO· 2Fe2O3的物质的量是9.0g÷360g/mol＝0.025mol，则对应的氢氧化镁是0.025mol，氢氧化铁是0.1mol，所以需要氢氧化钠的物质的量是0.025mol×2＋0.1mol×3＝0.35mol，因此在制取过程中至少需要1 mol/L的NaOH(aq)的体积是0.35mol÷1mol/L＝0.35L＝350mL。

（3）①消耗氯气的物质的量＝0.672L÷22.4L/mol＝0.03mol，得到0.06mol电子，所以根据电子得失守恒可知溶液中亚铁离子的物质的量是0.06mol，则溶液中Fe2+ 的物质的量浓度＝0.06mol÷0.1L＝0.6mol/L。

②最终得到的9.6g固体是氧化铁，物质的量是9.6g÷160g/mol＝0.06mol，其中由亚铁离子转化的铁离子是0.06mol，则原溶液中铁离子是0.06mol×2—0.06mol＝0.06mol，则氧化亚铁是0.06mol，氧化铁是0.03mol，则该产品的化学式为2FeO · Fe2O3。