Question

合成氨工業生產中所用的α?Fe催化劑的主要成分是FeO、Fe2O3。

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

（2）當催化劑中Fe2＋與Fe3＋的物質的量之比為1∶2時，其催化活性最高，此時鐵的氧化物混合物中鐵的質量分數為________（用小數表示，保留2位小數）。

（3）以Fe2O3為原料制備上述催化劑，可向其中加入適量碳粉，發生如下反應：2Fe2O3＋C4FeO＋CO2↑。

 

Answer 1

（1）1∶1　（2）0.72　（3）6

【解析】（1）設Fe2＋的物質的量為x，根據化合價代數和為0的原則：2x＋（4－x）×3＝5×2，x＝2 mol，故Fe3＋的物質的量也為2 mol。Fe2＋與Fe3＋的物質的量之比為1∶1。

（2）設催化劑中含1 mol Fe2＋、2 mol Fe3＋，根據化合價代數和為0，可知催化劑中氧原子的物質的量為1 mol＋3 mol＝4 mol。催化劑中鐵的質量分數為≈0.72。

（3）由題意知，被還原的Fe2O3與未被還原的Fe2O3的物質的量之比為1∶2，被還原的Fe2O3的物質的量為＝1 mol，則：

2Fe2O3　＋　C=4FeO＋CO2↑

2 mol 12 g

1 mol m（C）

m（C）＝＝6 g。