Question

【題目】合成氨工業(yè)生產(chǎn)中所用的αFe催化劑的主要成為FeO、Fe2O3。

(1)某FeO、Fe2O3混合物中，鐵、氧的物質(zhì)的量之比4∶5，其中Fe2＋與Fe3＋物質(zhì)的量之比為_____。

(2)當(dāng)催化劑中Fe2＋與Fe3＋的物質(zhì)的量之比為1∶2時，其催化劑活性最高，此時混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______(保留2位小數(shù))。

(3)寫出由C(炭粉)與Fe2O3在高溫下反應(yīng)制備α鐵觸媒的化學(xué)方程式(另一種產(chǎn)物可溶于水)_____。

(4)為制得這種活性最高的催化劑，理論上應(yīng)向480 g Fe2O3粉末加入炭粉的質(zhì)量為_____，生成實(shí)驗(yàn)條件下CO2的體積為_____(假設(shè)此實(shí)驗(yàn)條件下，氣體摩爾體積為24 L·mol-1)。

Answer 1

【答案】1∶1 0.72 2Fe2O3＋C4FeO＋CO2↑ 6 g 12 L

【解析】

（1）由鐵、氧的物質(zhì)的量之比4∶5計算可得；

（2）由催化劑中Fe2＋與Fe3＋的物質(zhì)的量之比為1∶2計算可得；

（3）由題給信息知，C會將一部分Fe2O3還原成FeO，同時C氧化成CO2；

（4）由題意知，被還原的Fe2O3與未被還原的Fe2O3的物質(zhì)的量之比為1∶2，480 g Fe2O3中被還原的物質(zhì)的量為1mol，由此計算可得。

（1）設(shè)混合物中FeO、Fe2O3的物質(zhì)的量分別是a、b，由鐵、氧的物質(zhì)的量之比4∶5可得（a+2b）：（a+3b）=4：5，解得a：b=2：1，則n（Fe2+）∶n（Fe3+）=1∶1，故答案為：1:1；

（2）設(shè)Fe2+為1mol，Fe3+為2mol，由題意可知Fe元素的質(zhì)量為3mol×56g/mol=168g，混合物總質(zhì)量為1mol×72g/mol+1mol×160g/mol=232g，則Fe元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 =0.72，故答案為：0.72；

（3）由題給信息知，C會將一部分Fe2O3還原成FeO，同時C氧化成CO2，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe2O3＋C4FeO＋CO2↑，故答案為：2Fe2O3＋C4FeO＋CO2↑；

（4）由題意知，被還原的Fe2O3與未被還原的Fe2O3的物質(zhì)的量之比為1∶2，480 g Fe2O3的物質(zhì)的量為=3mol，被還原的Fe2O3的物質(zhì)的量為3mol×=1mol，由方程式可得2Fe2O3~C~CO2，則C的質(zhì)量為1mol××12g/mol=6g，CO2的體積為1mol××24L/mol=12L，故答案為：6；12。