Question

【题目】合成氨工业生产中所用的a-Fe催化剂的成分为FeO、Fe2O3。

（1）某种a-Fe催化剂中铁、氧的物质的量之比为5:6,其中二价铁与三价铁的物质的量之比为_________________。

（2）当催化剂中二价铁与三价铁的物质的量之比为1:2时,其催化剂活性最高,此时该催化剂中铁的质量分数为_________________（用小数表示，精确到0.01）。

（3）以Fe2O3为原料制备上述催化剂，可向Fe2O3中加入适量炭粉，发生反应:2Fe2O3+C4FeO+CO2↑。为制得这种活性最高的催化剂,理论上应向320g Fe2O3粉末中加入炭粉的质量为________________，生成实验条件下CO2的体积为______________（假设此实验条件下，气体摩尔体积为24L/mol）。

Answer 1

【答案】 3：2 0. 72 4 g 8L

【解析】试题分析：本题考查以物质的量为中心的计算、物质的量应用于化学方程式中的计算。

（1）设FeO、Fe2O3物质的量依次为x、y，则（x+2y）：（x+3y）=5:6，解得x：y=3:1，FeO与Fe2O3物质的量之比为3:1，则二价铁与三价铁物质的量之比为3：（12）=3:2。

（2）当催化剂中二价铁与三价铁的物质的量之比为1：2时，FeO与Fe2O3物质的量之比为1:1，则该催化剂中铁的质量分数为=0.72。

（3）n（Fe2O3）==2mol，催化活性最高的催化剂中FeO与Fe2O3物质的量之比为1:1，设与C反应的Fe2O3物质的量为z，反应生成FeO物质的量为2z，则=，解得z=mol；根据反应的方程式2Fe2O3+C4FeO+CO2↑，反应消耗C的物质的量为mol，生成CO2物质的量为mol，加入炭粉的质量为mol12g/mol=4g，生成实验条件下的CO2的体积为mol24L/mol=8L。