Question

合成氨工業(yè)生產(chǎn)中所用的α-Fe催化劑的主要成分是FeO、Fe₂O₃。
（1）某FeO、Fe₂O₃混合物中，鐵、氧的物質(zhì)的量之比為4∶5，其中Fe²⁺與Fe³⁺的物質(zhì)的量之比為__________。
（2）當催化劑中Fe²⁺與Fe³⁺的物質(zhì)的量之比為1∶2時，其催化活性最高，此時鐵的氧化物混合物中鐵的質(zhì)量分數(shù)為__________（用小數(shù)表示，保留2位小數(shù)）。
（3）以Fe₂O₃為原料制備上述催化劑，可向其中加入適量炭粉，發(fā)生如下反應：2Fe₂O₃+C4FeO+CO₂↑。為制得這種活性最高的催化劑，應向480gFe₂O₃粉末中加入炭粉的質(zhì)量為________。

Answer 1

見解析

【試題分析】
解析：（1）設混合物中FeO、Fe₂O₃的物質(zhì)的量分別是a、b，則有（a+2b）/（a+3b）=4/5，解得a/b=2/1，n（Fe²⁺）∶n（Fe³⁺）=1∶1。
（2）設Fe²⁺為1mol，F(xiàn)e³⁺為2mol，則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，F(xiàn)e元素的質(zhì)量分數(shù)為168g/232g≈0.72。
（3）480gFe₂O₃的物質(zhì)的量為3mol，設xmol C與之反應生成FeO，根據(jù)反應的化學方程式可知消耗的Fe₂O₃為2xmol，生成的FeO為4xmol，剩余的Fe₂O₃為（3-2x）mol，則有4x/2（3-2x）=1/2，解得x=0.5，即m（C）=12g?mol^-1×0.5mol=6g。