Question

【題目】合成氨工業生產中所用的a-Fe催化劑的成分為FeO、Fe2O3。

（1）某種a-Fe催化劑中鐵、氧的物質的量之比為5:6,其中二價鐵與三價鐵的物質的量之比為_________________。

（2）當催化劑中二價鐵與三價鐵的物質的量之比為1:2時,其催化劑活性最高,此時該催化劑中鐵的質量分數為_________________（用小數表示，精確到0.01）。

（3）以Fe2O3為原料制備上述催化劑，可向Fe2O3中加入適量炭粉，發生反應:2Fe2O3+C4FeO+CO2↑。為制得這種活性最高的催化劑,理論上應向320g Fe2O3粉末中加入炭粉的質量為________________，生成實驗條件下CO2的體積為______________（假設此實驗條件下，氣體摩爾體積為24L/mol）。

Answer 1

【答案】 3：2 0. 72 4 g 8L

【解析】試題分析：本題考查以物質的量為中心的計算、物質的量應用于化學方程式中的計算。

（1）設FeO、Fe2O3物質的量依次為x、y，則（x+2y）：（x+3y）=5:6，解得x：y=3:1，FeO與Fe2O3物質的量之比為3:1，則二價鐵與三價鐵物質的量之比為3：（12）=3:2。

（2）當催化劑中二價鐵與三價鐵的物質的量之比為1：2時，FeO與Fe2O3物質的量之比為1:1，則該催化劑中鐵的質量分數為=0.72。

（3）n（Fe2O3）==2mol，催化活性最高的催化劑中FeO與Fe2O3物質的量之比為1:1，設與C反應的Fe2O3物質的量為z，反應生成FeO物質的量為2z，則=，解得z=mol；根據反應的方程式2Fe2O3+C4FeO+CO2↑，反應消耗C的物質的量為mol，生成CO2物質的量為mol，加入炭粉的質量為mol12g/mol=4g，生成實驗條件下的CO2的體積為mol24L/mol=8L。