由化学式可知，Fe3O4中铁元素和氧元素的质量比为（56×3）：（16×3）21：8，要满足混合物中铁、氧元素的质量之比也为21：8，则样品中含有任意量的Fe3O4都可以；而FeO和Fe2O3的分子个数比为1：1时，两种物质的混合物中铁元素和氧元素的质量比也恰好为21：8，即FeO和Fe2O3的质量比为72：160=9：20时，两种物质的混合物中铁元素和氧元素的质量比也恰好为21：8．由以上计算分析可知：
A、FeO和Fe2O3的质量比为72：160=9：20时，符合要求；FeO、Fe2O3和Fe3O4三种物质的质量比不可能为11：20：5，故选项错误．
B、FeO和Fe2O3的质量比为72：160=9：20时，符合要求；FeO、Fe2O3和Fe3O4三种物质的质量比不可能为5：6：53，故选项错误．
C、FeO和Fe2O3的质量比为72：160=9：20时，符合要求；FeO、Fe2O3和Fe3O4三种物质的质量比可能为18：40：33，故选项正确．
D、FeO和Fe2O3的质量比为72：160=9：20时，符合要求；FeO、Fe2O3和Fe3O4三种物质的质量比不可能为2：5：3，故选项错误．
故选：C．
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